Понижающий DC-DC преобразователь XL4016 8A 280Вт регулируемый XH-M405

Технические характеристики

• Модель: XH-M405 / HW-444 / аналоги
• Конструкция: неизолированный, понижающий, импульсный
• Рабочее напряжение
  • Входное: 3.5 ~ 40 В
  • Блокируемое: менее 3.3 В
  • Выходное: 1.25 ~ 36 В
• Потери напряжения (без нагрузки), макс: 0.2 В
• Ток нагрузки
  • продолжительный: до 5 А
  • кратковременный: до 8 А (требуется охлаждение)
• Мощность, макс.: 280 Вт
• Чип регулятора: XL4016E1 XLSEMI
• Частота ШИМ-преобразователя в состояниях
  
  • рабочее: 180 кГц ± 20% кГц
  • короткое замыкание: 48 кГц
• Эффективность преобразования (КПД), макс.: 96%
• Управление:
  • регулировка выходного напряжения вращением ручки выносного потенциометра
  • выбор DIP-переключателями диапазона регулируемого напряжения 12В, 24В
• Дополнительные функции: нет
• Защита от: короткого замыкания на выходе, перегрева чипа регулятора, напряжения более 45В на входе, превышения силы тока
• Светодиодная индикация: напряжение на выходе
• Контактная группа: винтовые клеммы-терминалы Ø2 мм
• Монтажные отверстия: 4+2 х Ø3.2 мм
• Рабочая температура: -40℃ ~ +85℃
• Размеры модуля
  
  • силового: 61.2 х 43.4 х 26.5 мм
  • управления: 22.2 х 19.1 х 13 мм
• Вес: 40 гр

Комплектация преобразователя HX-M405

• Силовой модуль Х 1 шт.
• Модуль управления Х 1 шт.
• Колпачёк пластиковый Х 1 шт.
• Фикс.шайба М7 Х 1 шт.
• Гайка М7 Х 1 шт.

Преобразователь постоянного напряжения (регулятор напряжения), безусловно, одно из самых распространённых электронных устройств, востребованных в любительском и профессиональном радиоконструировании. Преобразователи делятся на три категории: повышающий, понижающий, и стабилизирующий (чаще именуемый универсальный), сочетающий в себе обе возможности. Первостепенная задача, успешно выполняемая любым регулятором, — это возможность выбора требуемого уровня напряжения на выходе путём его увеличения или уменьшение по отношению к входному. Вторая немаловажная функция преобразователя заключается в способности стабилизации выходного напряжения на выбранном уровне, в то время как входное напряжение может свободно колебаться в пределах определённого промежутка (не всего) диапазона поддерживаемого рабочего напряжения.

В своём большинстве, DC-DC преобразователи отличаются друг от друга не только конструктивным исполнением и способом изменения напряжения (регулируемый или фиксированный выход), но и различными техническими параметрами, среди которых наиболее важными считаются поддерживаемое рабочих напряжений, пропускная способность по току, максимальная нагрузочная мощность, эффективность, и другие. Именно эти показатели указывают на итоговую совместимость с различной аппаратурой, помогают правильно оценить расход электроэнергии со стороны источника исходного напряжения, питающего через преобразователь конечное устройство. Регулятор напряжения можно смело называть многоцелевым устройством по причине невероятно широкого спектра применения в сфере создания схем питания разнообразной электроники.

Конструктивные особенности модуля

Модуль DC-DC понижающего импульсного преобразователя собран по немного доработанной типовой схеме приложений на чипе XL4016E1, с поддержкой функции ТТЛ-управления. Исходная принципиальная схема преобразователя опубликована в спецификации к XL4016E1 в разделе "Техническая документация", доработанная - в разделе "Электрическая схема XH-M405". Оснащенный двухпозиционным DIP-переключателем, преобразователь располагает тремя фиксированными диапазонами регулируемого напряжения. Соединённый с силовым блоком 18-сантиметровым четырёхпроводным кабелем, выносной блок управления модулем XH-M405, с поворотной ручкой потенциометра и встроенным выключателем, создаёт условия большей свободы размещения в конструкции какого-либо устройства.

В микросхему широтно-импульсного преобразователя напряжения XL4016E1 интегрированы силовой МОП-транзистор, переключающий на фиксированной частоте 180 кГц, и управляющий ШИМ-контроллер. Модуль XH-M405 функционирует в диапазонах 3.5В ~ 40В DC входного напряжения и 1.25В ~ 36В DC выходного напряжения. Он рассчитан на стабильную работу в режимах продолжительного тока до 5А, и кратковременного тока до 8А, для питания нагрузочной цепи. Позволяет подключать различные нагрузки суммарной мощностью до 280Вт. Во внутренней структуре регулятора XL4016E1 предусмотрена защита от перегрева, превышения тока, короткого замыкания на выходе. Имеется светодиодный индикатор красного цвета, включением извещающий о наличии напряжения на выходе преобразователя.

По причине допустимо-высоких токов нагрузки, и малой площадью чипа XL4016 для рассеивания вырабатываемого тепла, микросхема преобразователя дополнена массивным охлаждающим алюминиевым радиатором. Таким же индивидуальным радиатором оснащёна микросхема сдвоенного 10-амперного выпрямительного диода Шоттки MBR20100CT. Собственная система пассивного воздушного охлаждения позволяет XH-M405 отлично переносить любые нагрузки с током до 5А. В условиях продолжительных нагрузок с током от 5А до 8А рекомендуется усиленное охлаждение.

Подключение и регулировка напряжения на выходе преобразователя

Отсутствие специально подготовленных площадок входного/выходного напряжения для припайки проводов или разъёмов, упрощает и облегчает способ подключение платы. Контакты источника исходного напряжения и тока зажимаются в 2-мм винтовой клемме входной группы IN+/IN-. Цепь нагрузки присоединяется с противоположной стороны OUT+/OUT-. На платах с обозначением на упрощённом китайском: вход - 输入, выход - 输出.

Встроенный двухпозиционный ползунковый переключатель позволяет выбрать один из трёх возможных диапазонов регулируемого напряжения. Маркировка каждого из переключателей указывает на максимальный уровень выходного напряжения - 12В или 24В, с возможностью дальнейшего выбора любого значения в диапазонах от 1.25В до 12В, или от 1.25В до 24В. Выключатели должны использоваться одиночно. Включение обоих ползунков в активное положение снижает верхний порог выхода преобразователя до 10.5В. Наибольший уровень регулируемого напряжения на выходе +36В достигается выключением переключателей 12В и 24В.

Регулировка выходного напряжения в пределах выбранного диапазона реализована поворотным потенциометром со встроенным выключателем, вынесенным отдельным блоком. Чувствительность потенциометра очень высокая, переход от минимального до максимального уровня выходного напряжения осуществляется всего за один оборот его ручки вокруг своей оси. Минимальное напряжение на выходе в размере 1.25В обеспечивается уровнем опорного напряжения микросхемы XL4016. Изменение напряжения в большую сторону достигается вращением ручки по часовой стрелке, в меньшую сторону - против часовой. Точное позиционирование в выбранной отметке выходного напряжения потребует медленного и плавного вращения.

Совмещённый с ручкой потенциометра, механизм размыкателя не отключает преобразователь полностью, и не обесточивает контакты нагрузки. На выходе XH-M405 остаётся напряжение в пределах 0.1 ~ 1В.

Эффективность преобразования

Коэффициент полезного действия преобразования энергии XL4016E1 достигает высоких 96%. КПД рассчитывается отношением показателей выходной мощности к входной, и напрямую зависит от параметров эксплуатации преобразователя. Понижающий импульсный преобразователь потребляет больше мощности со стороны источника напряжения, и вырабатывает меньше мощности для нагрузочной цепи. Наилучший показатель КПД определяется условием минимальной разницы напряжений между входом и выходом, с наименьшим нагрузочным током. Увеличение любого из этих двух параметров, в большей или меньшей степени приводит к снижению КПД. Более подробно в примерах о КПД преобразователя можно узнать из статьи.

Стабилизация напряжения

Чип понижающего регулятора XL4016E1 стабилизирует (выравнивает и удерживает) напряжение на выходе для всего спектра входного напряжения, значения которого минимум на 1В больше выбранного настройками преобразователя. Если напряжение на входе снижается ниже заданной отметки, напряжение на выходе приравнивается к входному, с вычетом процента падения.

Электрическая схема XH-M405

Техническая документация

1. Спецификация на микросхему преобразователя XL4016, ревизия 1.2 (англ., PDF)