XL6009 2А повышающий DC-DC преобразователь HW-432

Технические характеристики

• Модель: HW-432 / NXN-488 / аналог
• Вид преобразователя: неизолированный, импульсный, асинхронный, повышающий
• Рабочее напряжение
  • входное: 3.5 ~ 32 В, рекомендуемое 5.0 ~ 30В
  • выходное: 3.5 ~ 37 В
• Ток потребления
  • холостой режим (5В): менее 20 мА
  • рабочий, макс.: 3 А
• Ток нагрузки
  • продолжительный: до 1.5 А
  • кратковременный: до 2 А (дополнительное охлаждение)
• Мощность, макс.: 25 Вт
• Чип регулятора: XL6009E1 XLSEMI
• Частота ШИМ-модуляции: 180 кГц
• Эффективность преобразования (КПД): макс. 96%
• Управление: регулировка выходного напряжения вращением винта потенциометра
• Количество оборотов потенциометра: 25 ± 3
• Защита в схеме модуля: нет
• Индикация состояний: нет
• Контактная группа: площадки для припайки
• Монтажные отверстия: 2 х Ø3.2 мм
• Размеры: 45 х 22 х 14 мм
• Вес: 11 гр

Применение преобразователей напряжения

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, осуществляя его повышение или понижение. Модули преобразователей называются регулируемыми, потому что в их схемах реализованы возможности принудительного изменения уровня напряжения на выходе, в том числе и способом ручной механической подстройки. Наиболее частое применение подобные модули находят в области конструирования или замещения цепей питания приборов, используются в автоматике, микроэлектронике, робототехнике, а также в других направлениях.

Базовые принципы повышающих импульсных преобразователей

Преобразователь напряжения представляет собой электронное устройство физического изменения характеристик электроэнергии. Импульсный преобразователь в схемах повышения напряжения компенсирует разницу между входом и выходом за счёт доступного входного тока. Чем больше величина расхождения напряжений, тем меньше значение свободного тока для нагрузки. Правильно подобранный исходный источник электроэнергии, питающий цепь преобразователя с подключенным к нему конечным устройством, должен иметь 1.5 - 2 кратный запас потребляемой мощности.

В повышающем DC-DC преобразователе напряжение на выходе всегда выше или равно входному, с поправкой на внутренние рабочие потери. Входным напряжением определяется нижняя граница регулируемого выхода преобразователя. Уровень выходного напряжения XL6009E1 приравнивается к входному, если его значение превышает отрегулированный выходной порог.

Конструктивные особенности XL6009E1 HW-432

DC-DC повышающий преобразователь напряжения HW-432 построен на однокристальном чипе регулятора XL6009E1. Микросхема объединяет в себе силовой MOSFET-транзистор, контроллер управления ШИМ-модуляцией, а также частотный генератор и управляющую логику. Модуль поддерживает широкий диапазон входного напряжения от 3.5В до 32В, вырабатывает напряжение на выходе в интервале от 3.5В до 37В. В условиях естественного охлаждения, преобразователь уверенно справляется с нагрузками силой тока до 1А. Более мощная нагрузка с током до 2А возможна в режиме усиленного охлаждения всех компонентов платы. Настоятельно рекомендуется самостоятельное дооснащение чипа XL6009E1 теплоотводящим радиатором.

Монтаж всех компонентов HW-432 выполнен с одной стороны платы. Вход и выход преобразователя не имеют защиты от неправильного подключения плюсового и минусового полюсов источника и потребителя электроэнергии. Регулятор XL6009E1 лишён индивидуальных способов предохранения от короткого замыкания и перегрузки по току. Простейших индикаторов состояний, уведомляющих о работоспособности схемы, у HW-432 не предусмотрено. Плата имеет два сквозных отверстия диаметром 3.2 мм, использующихся для надёжного крепления к поверхности или конструкции.

Подобное поведение микросхемы регулятора объясняется существенной нехваткой входного напряжения, питающего встроенную в чип электронику контроля и управления выходом — XL6009 способно вырабатывать максимальное напряжение до 60В. По этой причине, эксплуатация модуля HW-432 в системах автономного батарейного питания с напряжением элементов ниже 3.5В может оказаться затруднительной или невозможной.

С целью исключения повреждения цепей нагрузки высоким напряжением в момент подачи электроэнергии на вход преобразователя, рекомендуется дооснастить размыкающим устройством (выключателем) соединение между выходом платы DC-DC регулятора и потребителем.

Подключение и настройка модуля DC-DC HW-432 c регулятором XL6009E1

Контакты источника входного напряжения и тока припаиваются к специальным площадкам HW-432, расположенным по углам платы, имеющим маркировку IN+/IN-. Цепь нагрузки присоединяется с противоположной стороны OUT+/OUT-. Подключение контактов с обеих сторон выполняется с максимальным вниманием, защиты от неправильной полярности в схеме преобразователя нет.

Модуль повышающего DC-DC преобразователя оснащён ручным механическим регулятором уровня выходного напряжения — единственным миниатюрным потенциометром с винтовым механизмом многооборотного вращения. Поворотами по часовой стрелке или против осуществляется выбор напряжения, направления соответствуют уменьшению или увеличению. Настройка параметра поддерживаемого выходного напряжения от 3.5 вольт до 37 вольт выполняется за 25 ± 3 оборота потенциометра вокруг своей оси. Установка заданного уровня выходного напряжения достигается по показаниям любого вольтметра на 50В, замеряющего свободные от нагрузки контакты группы OUT+/-.

Эффективность преобразования

Коэффициент полезного действия в схеме модуля преобразователя энергии HW-432 XL6009 достигает высоких 96%. КПД рассчитывается отношением показателей выходной мощности к входной, и напрямую зависит от параметров эксплуатации преобразователя. Импульсный преобразователь потребляет больше мощности со стороны источника напряжения, и вырабатывает меньше мощности для нагрузочной цепи. Наилучший показатель КПД определяется условием минимальной разницы входного и выходного напряжений, с наименьшим значением тока нагрузки. 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.

Принципиальная схема повышающего DC-DC XL6009E1 HW-432

Техническая документация

1. Спецификация микросхемы DC-DC повышающего преобразователя XLSEMI XL6009 (Datasheet, PDF, англ.)