XL1509 2А 10Вт DC-DC понижающий преобразователь HW-318 с портом USB-А

Технические характеристики

• Модель: HW-318
• Вид преобразователя: неизолированный, импульсный, понижающий
• Рабочее напряжение
  • Входное: 6.0 ~ 40 В
  • Блокируемое: менее 5.0 В
  • Выходное: 5 В, фиксированное
• Ток нагрузки
  • продолжительный: до 1 А
  • кратковременный: до 2 А (требуется усиленное охлаждение)
• Мощность, макс.: 10 Вт
• Чип регулятора: XL1509-5.0E1 XLSEMI
• Частота ШИМ-преобразования: 150 ± 23 кГц
• Эффективность преобразования (КПД), макс.: 82%
• Управление: 2-кнопочное - питанием, выходом
• Дополнительные функции: встроенный вольтметр, поддержка зарядки мобильных устройств
• Контроллер: STM8003F3P6
• Шаг измерения: 0.1В
• Погрешность: ± 0.5В, автокорректировка
• Экран: 3361AS Xlitx
  • конструкция: светодиодный трёхсимвольный семисегментный
  • диагональ: 26.5 мм (1.04 дюйма)
  • символы: красный цвет, высота 9.2 мм
• Защита от: переполюсовки на входе, перегрева чипа регулятора, повышенного напряжения на входе, превышения по току
• Светодиодная индикация: напряжение на выходе
• Контактная группа
  • вход: винтовые клеммы-терминалы Ø2 мм
  • выход: порт USB-A 2.0, площадки для припайки проводов
• Монтажные отверстия: 2 х Ø3 мм
• Рабочая температура: 0℃ ~ +85℃
• Размеры: 60.4 х 21.1 х 11.8 мм
• Вес: 19 гр

Схемы преобразования напряжения существуют во множестве электронных устройств. Они способствуют уверенному функционированию электрических схем устройств от привычных источников питания, таких как бытовые или промышленные сети постоянного или переменного напряжения, или автономные батареи и аккумуляторы любых типов и размеров. Каждая отдельно взятая схема полностью законченного, готового к эксплуатации прибора, или проектируемого устройства, находящегося на этапах разработки, требует для себя определённого уровня напряжения. И этот необходимый уровень может порой сильно отличаться от многочисленных стандартов напряжения, предлагаемых унифицированными источниками электроэнергии.

Среди большого разнообразия, преобразователи напряжения широко распространены под видом самостоятельных модулей, со свойственными для каждой выбранной модели рабочими характеристиками. Наравне с интегрированными схемами, внешние модули предназначены для задач преобразования переменного или постоянного напряжения до нужного схеме устройства уровня, осуществляют его повышение или понижение.  Наиболее частое применение подобные модули находят в области конструирования или замещения цепей питания приборов, используются в автоматике, микроэлектронике, робототехнике, а также в других направлениях.

Особенности конструкции HW-318

Прежде всего, модель HW-318 со встроенным понижающим преобразователем на чипе регулятора XL1509 позиционируется как недорогая плата-адаптер питания и подзарядки мобильных гаджетов, о чём свидетельствует интегрированный порт USB с фиксированным 5-вольтовым напряжением на выходе. Плата HW-318 обладает цифровым двхукнопочным управлением и встроенным вольтметром входного напряжения, присутствует световой индикатор наличия напряжения на выходе преобразователя. Модуль защищён от неправильного подключения полюсов источника питания, от превышения входного напряжения более 40В. Также чип регулятора XL1509 снабжён системами автоотключения при перегреве, снижения напряжения на выходе при превышении допустимого тока.

С помощью преобразователя HW-318 можно оснастить стационарной USB-розеткой любое пространство или встраивать в автотранспортные бортовые 12-вольтовые схемы питания. Модуль HW-318 c портом USB можно портативные устройства хранения энергии, запитывать электронику мощностью до 10 Ватт от любого типа внешнего источника питания с постоянным напряжением 6.0В ~ 40В и током до 2 ампер (желательно до 3-4 ампер).

Рекомендуемый ток нагрузки в среде с нормальными условиями (+25°С) и естественным охлаждением не должен превышать более 1А. Для нагрузок с большим током до 2А, модулю HW-318 необходимо усиленное охлаждение.

Интерфейсы подключения HW-318

Со стороны входной группы контактов, в модуле HW-318 установлены винтовые клеммы с 2-мм отверстиями. Зажимные клеммы способствуют быстрому подключению модуля внешнему источнику питания. Клеммы выдерживают многократное подключение, позволяют присоединять одножильные и многожильные провода самым быстрым и простым способом.

На противоположной стороне преобразователя, с группой контактов выходного напряжения, имеются угловые площадки для припайки проводов питания 5-вольтовой исполнительной цепи, либо произвольных силовых соединительных разъёмов, используемых для подключения к запитываемой электрической схеме. Стандартный полноразмерный 4-контактный порт формата USB-AF (он же USB-розетка, USB-гнездо), расположенный между площадками +5V/GND, предназначен для присоединения и питания всевозможных мобильных гаджетов, таких как: телефоны, смартфоны, планшеты, фотоаппараты, компактные цифровые музыкальные проигрыватели, и другие современные устройства.

Система управление HW-318

На плате HW-318 разведены две кнопки управления "SW1" и "SW2". Кнопка SW1 управляет питанием всех цепей модуля, переводит его в спящий режим или обратно. Кнопка SW2 управляет регулятором XL1509, её нажатие активирует или деактивирует выход преобразованного напряжения в цепь нагрузки.

Вольтметр в модуле HW-318

Модуль понижающего преобразователя оснащён аналого-цифровым вольтметром, выполняющим измерение уровня входного напряжения, с отображением текущих показателей на ярко-красном, трёхразрядном светодиодном дисплее. Построен на запрограммированном чипе STM8S003F3P6, в обвязке с парой контуров делителей напряжения цепей питания микросхемы и функции аналогового измерения напряжения, спрятанных под дисплеем. Измеряемые вольтметром значения лежат в диапазоне от 4.5В до 40В, с шагом одна десятая вольта. Погрешность вольтметра колеблется в пределах ±1В. Алгоритм вольтметра поддерживает автокоррекцию ошибок измерения входного напряжения.

Определение типа зарядного устройства

В первой половине 2020 года Европейская комиссия призвала к созданию общей для многих производителей резолюции о едином зарядном устройстве для мобильных устройств, с целью снижения количества формирующихся электронных отходов. Пока этого не произошло, подавляющее большинство мобильных брендов комплектуют свои изделия фирменными зарядными устройствами, совместимыми только с оригинальным электронным оборудованием. Секрет совместимости с некоторыми улучшенными функциями на примере быстрого заряда батареи часто заключается в схеме дифференциальной распайки цифровых линий данных D+/D- шины USB, не используемых по прямому назначению в зарядном устройстве. Благодаря именно этой схеме, умные мобильные девайсы научены самостоятельному определению факта подключения к "родному" зарядному устройству, а не к USB-порту ПК для передачи данных.

Одно из самых распространённых вариантов - это прямое соединение обоих линий D+/D-, встречающееся у Нокиа, Флай, Элджи, Филипс, и т.д. В случаях с другими известными марками, схема распознавания ЗУ может включать до нескольких резистивных элементов, установленных в разном порядке, и применяемых для создания разноуровневого импеданса на любой из линий данных USB, или иного уровня напряжения положительного/отрицательного потенциала, отличающего от номинальных 5 вольт.

В модуле HW-318 выходы D+/D- цифровой шины данных USB закорочены соединительной дорожкой-перемычкой. А также предусмотрены несколько пустых площадок для создания необходимой идентификационной схемы ЗУ соответствующего устройства. Площадки промаркированы символами R1, R2, R3 и R4, и обозначены в принципиальной схеме пометкой "NC". Надпись "разрез" указывает на принудительно размыкаемую дорожку, если в схему HW-318 вносятся изменения. Здесь же добавлены примерные номиналы сопротивлений ЗУ для "яблочной продукции".  Несколько других примерных схем опубликованы в разделе "Полезные ссылки".

Примечание. Определённые виды и схемы распознавания устройств могут быть индивидуальными для одной или нескольких моделей любой торговой марки. Производители вправе на своё усмотрение менять конструкцию выпускаемых устройств без предварительного публичного предупреждения потребителей.

Электрическая схема HW-318

Техническая документация

1. Спецификация на понижающий ШИМ регулятор XLSEMI XL1509 (англ., PDF)

Полезные ссылки

1. Неофициальные схемы идентификации ЗУ различных устройств (PDF)