Преобразователь DC-DC XL4016 8A понижающий импульсный HW-674

Технические характеристики

• Модель: HW-674 / XH-M407
• Рабочее напряжение
  • Входное: 4 ~ 40 В
  • Блокируемое: менее 3.0 В
  • Выходное: 1.25 ~ 36 В
• Ток нагрузки
  • продолжительный: до 5А
  • кратковременный: до 8А (требуется охлаждение)
• Пиковая мощность: 280 Вт
• Чип регулятора: XL4016E1 XLSEMI
• Частота ШИМ-преобразователя
  • рабочая: 180 кГц ± 20% кГц
  • короткое замыкание: 48 кГц
• Эффективность преобразования (КПД), макс.: 96%
• Управление: регулировка выходного напряжения вращением многооборотного витна подстроечного потенциометра
• Количество оборотов потенциометра: 25 ± 3
• Дополнительные функции: нет
• Защита от: короткого замыкания на выходе, перегрева чипа регулятора, повышенного напряжения на входе, превышения по току, переполюсовки на входе
• Светодиодная индикация: напряжение на выходе
• Контактная группа: площадки под пайку, винтовые клеммы-терминалы Ø2 мм
• Монтажные отверстия: 4 х Ø3.2 мм
• Рабочая температура: -40℃ ~ +85℃
• Размеры: 60 х 37.5 х 26.5 мм

Преобразователь постоянного напряжения (регулятор напряжения), безусловно, одно из самых распространённых электронных устройств, востребованных в любительском и профессиональном радиоконструировании. Условно 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, преобразователи DC-DC 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 типовой схеме производителя чипа XL4016E1, с минимальным набором стабилизирующих и фильтрующих компонентов. Принципиальная схема HW-674 опубликована в спецификации к XL4016 в разделе "Техническая документация". На плате модуля питания полностью исключены какие-либо дополнительные функции, за исключением светодиодного индикатора наличия напряжения на выходе.

Во внутренней структуре регулятора предусмотера защита от перегрева, превышения тока, короткого замыкания на выходе. В схеме платы присутствует диод SS34, установленный параллельно входам IN+/IN- регулятора, выполняющий роль простого контура защиты от неправильной полярности.

В микросхему импульсного преобразователя напряжения XL4016E1 интегрированы силовой МОП-транзистор, переключающий на фиксированной частоте 180 кГц, и управляющий ШИМ-контроллер. Модуль HW-674 функционирует в диапазонах 4.0 В ~ 40 В DC входного напряжения и 1.25 В ~ 36 В DC выходного напряжения, с максимальным продолжительным током до 5 А, и пиковым кратковременным током до 8 А. Регулятор XL4016 обладает повышенной мощностью, позволяет подключать различные нагрузки общей мощностью до 280 Вт.

Ввиду высокого значения допустимого тока нагрузки и низкой самостоятельной способности чипа XL4016 к отведению вырабатываемого тепла, микросхема преобразователя дополнена массивным охлаждающим алюминиевым радиатором. Таким же индивидуальным радиатором оснащён сдвоенный 10-амперный выпрямительный диод Шоттки MBR20100CT. Собственная система пассивного воздушного охлаждения позволяет модулю HW-674 отлично переносить любые нагрузки с током до 5 А. В условиях продолжительных нагрузок с током от 5 А до 8 А рекомендуется усиленное охлаждение.

Подключение и выбор уровня напряжения на выходе HW-674

Контакты источника исходного напряжения и тока припаиваются к специальным площадкам HW-674 или зажимаются в винтовой клемме входной группы IN+/IN-. Цепь нагрузки присоединяется с противоположной стороны OUT+/OUT-.

Модель HW-674 оснащена ручным механическим регулятором уровня выходного напряжения, представляющим из себя миниатюрный потенциометр с винтовой головкой многооборотного вращения, и обозначенный на плате пометкой Radj. Многократными поворотами по часовой стрелке регулируемое значение выхода увеличивается, в обратном направлении - напряжение плавно уменьшается. От минимальных 1.25 В до максимальных 36 В потребуется около 25 ± 3 полных оборотов потенциометра. Регулировка выходного напряжения осуществляется показаниями замеров контактов группы OUT произвольным вольтметром, до подключения к XL4016 нагрузочной цепи.

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 напряжение выхода, пока входное напряжение остаётся выше выбранного на выходе. Если напряжение на входе падает ниже установленной отметки, напряжение на выходе приравнивается к входному.

Техническая документация

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