Fórum

HW-637 step up boost prevodník

HW-637 step up boost prevodník

S týmto malým modulom môžete prevádzať jednosmerné napätie od 3,0 V až do 40,0 V. Maximálny výstupný prúd sa pohybuje na výstupe do 2 A pri 35 V.

HW-637 sa v Číne predáva od 6.57€ za kus. Doska s plošnými spojmi sa dodáva zostavená a pripravená na použitie a má rozmery 37 mm x 32 mm x 15 mm. Na jednej strane sú dve svorkovnice na pripojenie vstupného napätia a výstupného napätia. Záporné póly oboch napätí sú galvanicky spojené a predstavujú spoločné uzemnenie obvodu. Na druhej strane dosky plošných spojov si všimnete miniatúrny viacotáčkový potenciometer, ktorým môžete nastaviť výstupné napätie na požadovanú hodnotu. Jeden IC, LM2587S-ADJ v 5-vývodovom puzdre DDPAK / TO-263, je prispájkovaný k  DPS. Tento povrch je v kontakte s DPS niekoľkými pokovovenými priechodnými otvormi.
Medzi dvoma svorkovnicami je malá červená LED dióda, ktorá je pripojená k výstupnému napätiu pomocou sériového odporu.

Tento modul si môžte zakúpiť aj na tomto odkaze - klikni

Čip LM2587S-ADJ

Tento čip je oficiálne Step Up Wide VIN Flyback Regulator. Interný blokový diagram je nakreslený na obrázku nižšie. Elektronický spínač nie je MOSFET, ako sa dá očakávať, ale bipolárny tranzistor NPN s maximálnym kolektorovým prúdom 5 A. Interný oscilátor pracuje pri asi 100 kHz. Okruh je vybavený funkciou soft štartu, ktorá spôsobuje, že výstupné napätie sa zvyšuje s určitým oneskorením a zabraňuje veľkým štartovacím prúdom. Vnútorná ochrana znižuje rozptýlený výkon znížením výstupného napätia, keď je čip teplejší ako + 125 °C. Stabilizácia výstupu je však tak trochu trochu sklamaním. Podľa špecifikácií klesá výstupné napätie až o 100 mV pri výstupnom napätí 12,0 V a záťaži 1,75 A. Taktiež zvlnenie na výstupe je dosť veľké: v datasheete je uvedená hodnota najmenej 100 mVpeak-to-peak pri 1 A. Účinnosť čipu je okolo 70%.

Vnútorná štruktúra obvodu LM 2587S-ADJ.

Schéma zapojenia HW-637

Na základe vzorových schém zapojenia v dátovom liste a trasovania na DPS nie je ťažké "rekonštruovať" schému HW-637. Ako vidno na obrázku nižšie, dizajnéri sa riadia pokynmi výrobcu čipu. Je však zrejmé, že v niektorých prípadoch sa používajú aj iné hodnoty komponentov, ako sú hodnoty predpísané výrobcom.
Fungovanie obvodu možno stručne opísať nasledujúcim spôsobom. Ak je výstupný tranzistor NPN v čipe v nasýtenom stave, prúdi cez cievku L1 prúd. Tento prúd stúpne na svoju maximálnu hodnotu, určenú vstupným napätím a indukčnosťou cievky. Elektrická energia sa ukladá do cievky. Keď je výkonový tranzistor v odpojenom stave, energia uložená v cievke spôsobí, že napätie na pine 4 bude mnohonásobne vyššie ako napájacie napätie. Schottkyho dióda D1 vedie a prenáša napätie cez cievku na výstupný kondenzátor C4. Zmenou pracovného cyklu výstupného tranzistora môžete nastaviť výstupné napätie na požadovanú hodnotu.

Schéma zapojenia modulu HW-637 s integrovaným obvodom LM 2587S-ADJ.

Test HW-637

Rozsah výstupného napätia
Obvod bol napájaný  5,0 V a otočili nastavovací potenciometer v celom rozsahu. Konečné hodnoty výstupného napätia pri nulovej záťaži:

  • Minimálna hodnota: 4,80 V
  • maximálna hodnota: 30,95 V

Minimálne vstupné napätie pre výstupné napätie 30,0 V
Výstupné napätie bolo upravené na 30,0 V pri 5,0 V na vstupe. Pri nulovom zaťažení by sme mohli znížiť vstupné napätie na 2,91 V pred znížením výstupného napätia.

Spotreba obvodu bez záťaže
Dôležitým faktorom je spotreba energie bez záťaže. Toto je určite dôležité pri batériových zariadeniach, kde sa tieto meniče často používajú. PCB bola napájaná 5,0 V a výstupné napätie bolo nastavené na obvyklé napájacie napätie. Bola zmeraná spotreba prúdu zo vstupného napätia. V nasledujúcej tabuľke sú zhrnuté tieto merania a vypočítaná je aj spotreba energie bez zaťaženia.

Výstupné napätie (pri napájacom napätí +5V) Vstupný prúd (mA) Spotreba na výstupe (W)
12.0 V 0.015 A 0.07 W
15.0 V 0.020 A 0.10 W
24.0 V 0.043 A 0.21 W
30.0 V 0.064 A 0.32 W

 

Stabilizácia vstupu pri 30,0 V výstupe
Pri 5,0 V na vstupe sa výstupné napätie nastavilo na 30,0 V. Potom sa vstupné napätie menilo medzi 3,0 V a 24,0 V a merala sa vstupná stabilizácia obvodu.

Vstupné napätie (V) Výstupné napätie (V)
3.00 V 29.996 V
5.00 V 30.002 V
12.00 V 30.008 V
15.00 V 30.009 V
24.00 V 30.176 V

 

Testy stabilizácie výstupu

Ak nastavíte výstupné napätie HW-637 na 30,0 V a zaťažíte modul 1 A, menič má 30 W výkon. Tento výkon musíte mať aj na vstupe. Ak nastavíte vstupné napätie na 5,0 V, musíte tento modul napájať najmenej 6 A! Tento obvod má  účinnosť menšiu ako 100%, takže musíte počítať s väčším vstupným prúdom, ako ukazuje príklad výpočtu.
Náš laboratórny napájací zdroj dodáva maximálny prúd 3 A. Preto sme neboli schopní testovať HW-637 na maximálny prúd za všetkých okolností. Avšak tri príklady testovanej stabilizácie výstupu vám stále poskytnú dobrý dojem o potenciále tohto malého modulu.

Stabilizácia výstupu od 5,0 V do 12,0 V
V nižšie uvedenej tabuľke sme testovali stabilizáciu výstupu pri 5,0 V na vstupe a 12,0 V na výstupe. Pripojili sme modulu záťaž nastaviteľným prúdovým odberom. V tabuľke vidíte nielen odchýlku výstupného napätia, 40 mV nad 800 mA, ale aj vstupný a výstupný výkon. Jednoduchým delením môžete z týchto dvoch údajov vypočítať efektívnosť obvodu.

I-out V-out I-in P-in P-out Efektivita
0.0 A 12.004 V 0.015 A 0.07 W 0.00 W 00 %
0.2 A 11.998 V 0.636 A 3.18 W 2.39 W 75 %
0.3 A 11.996 V 0.922 A 4.61 W 3.59 W 77 %
0.4 A 11.994 V 1.396 A 6.98 W 4.79 W 68 %
0.5 A 11.984 V 1.892 A 9.46 W 5.99 W 63 %
0.6 A 11.974 V 2.227 A 11.13 W 7.18 W 64 %
0.7 A 11.964 V 2.502 A 12.51 W 8.37 W 66 %
0.8 A 11.958 V 2.802 A 14.11 W 9.56 W 67 %

 

Stabilizácia výstupu od 5,0 V do 30,0 V
Rovnaký test s výstupným napätím 30,0 V. V tomto teste už náš vstupný napájací zdroj dosiahol svoje prúdové obmedzenie 3,0 A pri výstupnej záťaži 300 mA.

I-out V-out I-in P-in P-out Efektivita
0.0 A 30.004 V 0.064 A 0.32 A 0.00 W 00 %
0.2 A 29.991 V 1.748 A 8.74 W 5.99 W 68 %
0.3 A 29.996 V 2.761 A 13.80 W 8.98 W 65 %
 

Stabilizácia výstupu od 5,0 V do 24,0 V
Napokon od 5,0 V do 24,0 V. Teraz napájací zdroj s výstupom 3,0 A ho dokáže udržať až na výstupnom prúde 400 mA. Ako vidíte z tabuľky, modul sa správa pekne. Pri 400 mA klesá výstupné napätie iba o 50 mV.

I-out V-out I-in P-in P-out Efektivita
0.0 A 24.012 V 0.043 A 0.21 W 0,00 W 00 %
0.2 A 23.996 V 1.354 A 6.77 W 4.79 W 70 %
0.3 A 23.976 V 2.047 A 10.23 W 7.19 W 70 %
0.4 A 23.953 V 2.889 A 14.44 W 9.58 W 66 %

 

Teplotné správanie HW-637

Pri vstupnom napätí 5,0 V bolo výstupné napätie nastavené na 12,0 V. Pri štyroch záťažových prúdoch sa maximálna teplota merala na povrchu LM2587S-ADJ. Použil sa termočlánok typu K, ktorý bol v dobrom tepelnom kontakte s povrchom pomocou teplovodivej pasty. Nižšie uvedené údaje sú, samozrejme, stabilizované teploty, niekedy trvá viac ako desať minút, kým čip dosiahne túto konečnú teplotu:

  • 500 mA: +52,0 °C
  • 600 mA: +65,6 °C
  • 700 mA: +75,4 °C
  • 800 mA: +88,9 °C

Účinnosť obvodu
Účinnosť nie je nič iné ako výkon poskytovaný obvodom delený vstupným výkonom do obvodu. Čím vyššia je účinnosť, tým menej energie sa stráca v obvode a tým dlhšie batérie vydržia. Predchádzajúce tri tabuľky ukazujú, že nameraná účinnosť sa pohybuje medzi 63% a 77%, čo sú hodnoty v súlade so špecifikáciami danými výrobcom.

Šum a zvlnenie na výstupe HW-637

Použitý princíp spínania znamená, že na výstupe vždy zostávajú zvyšky spínacej frekvencie. Avšak -  čím menej, tým lepšie!
Pri vstupnom napätí 5,0 V je výstupné napätie nastavené na 24,0 V. Obvod bol testovaný pri 400 mA. Šum a zvlnenie na výstupnom napätí sa merajú priamo na svorkách modulu pomocou osciloskopu, pozri obrázky nižšie. Pri špičkovej hodnote vyššej ako 400 mV nie je možné hovoriť o výstupnom napätí bez zvlnenia. Na pravom obrázku bola nameraná hodnota zvlnenia pri 20,80 μs, z ktorého sa vypočíta spínacia frekvencia 48,0 kHz. Je to zvláštne, pretože táto hodnota je ďaleko za hodnotou 100 kHz uvedenou v datasheete výrobcu. Merania sa opakovali pre ďalšie kombinácie vstupného a výstupného napätia a záťaže, ale zakaždým sa namerala hodnota okolo 50 kHz.

Dynamické správanie HW-637

Na záver sa do modulu priviedol pravouhlý prúdový impulz s hodnotou 400 mA a frekvenciou 1 kHz pri 24 V na výstupe a 5 V na vstupe. Na obrázku nižšie vidíte v spodnej stope základný signál 2N3055, ktorý sme použili ako záťaž a nad zvlnením výstupného napätia HW-637. Zvlnenie je takmer 2,0 V na výstupnom napätí 24,0 V a je to samozrejme dosť! Aby sa zvlnenie 1 kHz zreteľne zviditeľnilo, aktivoval sa režim „Average“ osciloskopu, takže z obrazu bolo odstránené nesynchronizované zvlnenie 50 kHz interného prepínača.

 

Záver a zhrnutie

Ak potrebujete navrhnúť obvod, ktorý je napájaný z batérií a potrebuje vyššie napájacie napätie, ako poskytujú batérie, môžete smelo použiť modul HW-637 bez väčších problémov. Avšak kvôli pomerne vysokému zvlneniu na výstupe však budete musieť na napájanie citlivých obvodov aplikovať mimoriadne vyhladenie a možno dokonca stabilizáciu. No v každom prípade sa jedná o užitočný modul.

Tento modul si môžte zakúpiť aj na tomto odkaze - klikni

Datasheet LM 2587S-ADJ (.pdf) - klikni

Táto stránka obsahuje affliate odkazy pre nákup vybraných produktov. Pokiaľ nás chcete podporiť malou sumou pri písaní našich recenzií budeme radi. Ďakujeme vám



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

Webwiki Button Seo servis Diallix.net VN-Experimenty