Доработка и сборка лабораторного блока питания на модульной электронике

Назначение, технические характеристики, схема подключения.

Импульсный стабилизатор, еще его называют понижающий DC-DC преобразователь XL4016, это малогабаритный, недорогой, высокоэффективный модуль с КПД до 95% на основе которого можно достаточно просто реализовать блок питания с регулировкой напряжения от 1,25 до 28В, а также ограничением (стабилизацией) тока от 0,1 до 8А, что позволяет ему выполнять функции автоматического зарядного устройства для аккумуляторов от самых малых (пальчиковых) до автомобильных. Стоит около 4$. Купить можно здесь.

Вид и назначение выводов и регулировок импульсного стабилизатора с двух сторон:

Характеристики, заявленные на сайте продавца:

1. Входное напряжение – 7-40 Вольт
2. Диапазон регулировки выходного напряжения — 1.25-35 Вольт
3. Максимальный выходной ток — 8 Ампер
4. Диапазон регулировки тока 0,3-8 Ампер
5. Порог выключения индикации заряда — 0.1 от установленного выходного тока (изменяется цвет светодиода на зеленый).
6. Минимальная разница между входным и выходным напряжением — 1 Вольт
7. КПД — до 95%
8. Рабочая частота — 300кГц (хотя в даташит самой XL4016E1 180 кГц)
9. Выходные пульсации напряжения, 50мВ при токе 5 Ампер, входном напряжении 24 и выходном 12 Вольт.
10. Диапазон рабочих температур — от — 40 до + 85.
11. Ток холостого хода — до 20мА
12. Точность поддержания тока — ±1%
13. Точность поддержания напряжения — ±1%
14. Параметры проверены в диапазоне температур 25-60 градусов и изменение составило менее 5% при токе нагрузки 5 Ампер.

Основной элемент стабилизатора – микросхема XL4016E1:

Даташит (основные характеристики) на эту микросхему доступен в интернете. В нем указаны все характеристики микросхемы и приведены типовые схемы включения.

Также в интернете доступно несколько вариантов принципиальных схем этого импульсного стабилизатора (понижающего DC-DC преобразователя XL4016). Наиболее совпадающая с моим экземпляром выглядит так:

Обзоров, информации по эксплуатации и доработке этого импульсного стабилизатора в интернете много. В основном отзывы положительные.

Основные замечания и особенности:

1. При токах 3-5 Ампер хорошо работает без вентилятора и дополнительных радиаторов. При больших токах желательно вентилятор или дополнительные радиаторы.
2. Резисторы 10кОм для регулировки выходного напряжения и тока как правило выносят на лицевую панель корпуса. Если выпаять многооборотные подстроечные резисторы из платы и установить на переднюю панель корпуса обычные переменные резисторы, то сложно производить точную установку напряжения и тока. Поэтому нужно приобретать многооборотные переменные резисторы или подключать последовательно 10 кОм еще переменные резисторы по 1 кОм для плавной регулировки. Тогда для регулировок будет по 2 резистора, грубая и плавная. Проблема решается полностью.
3. В некоторых отзывах встречаются нарекания на зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Здесь важно, чтобы блок питания от которого питается сам импульсный стабилизатор имел достаточную мощность. Ну и при зарядке аккумуляторов очень критичных к максимальному напряжению на них, например, Li-Ion, контролировать процесс.
4. Нет защиты от переполюсовки входного напряжения. Если часто подключается к различным блокам питания целесообразно на входе поставить диод, например Шоттки, на 10А. Что касается выхода, то при работе переполюсовка для самого стабилизатора не опасна, у него сработает ограничение по току. Но в самой нагрузке, для которой перепутана полярность могут выйти из строя детали, если ограничение по току в стабилизаторе выставлено на  большое значение. А вот например, если при отключенном питании стабилизатора будет подключен аккумулятор для зарядки и у него перепутана полярность, то на плате стабилизатора может выйти из строя диод, подключенный к 3 выводу микросхемы XL4016. Так что если заряжаете мощные аккумуляторы, то лучше поставить защитный диод и на выходе.

Ниже на видео показан пример использования этого импульсного стабилизатора в универсальном блоке питания-зарядном:

Привет, друзья!

Сегодня я намерен полностью доделать свой лабораторный блок питания и проверить его в действии.

Внимание! Статья имеет ознакомительный характер и ни как не рекомендательный. Для выполнения подобных работ требуются соблюдение правил техники безопасности и электробезопасности.

В прошлой статье я описал, как собрал схему и какие модули применил, сегодня предстоит установка и подгонка компонентов по месту.

Для начала доработаем преобразователь напряжения модуль XL4016: заменим на нём штатные переменные резисторы на привычные классические.

Выпаял штатные, в количестве двух штук по 10 кОм номиналом каждый.

Подготовил резисторы на замену, припаял к ним провода.

Установил на лицевую панель резисторы и разъёмы под «бананы» для подключения будущего лабораторного блока питания.

Так выглядит передняя панель.

Внутри корпуса Back-UPS CS 500, над трансформатором прикрепил на винты М4 преобразователь напряжения и диодный мост.

Кстати сказать, до установки диодного моста на трансформаторе было напряжение 29 В, после установки диодного моста напряжение после диодного моста упало до 25,5 В, а после подключения преобразователя XL4016 на его входе напряжение выросло до 38,8 В. сколько на выходе, читайте ниже. Все укладывается в характеристики модуля XL4016.

Если диодный мост будет греться установлю радиатор.

Кому интересна схема подключения, читайте здесь.

Термоклеем зафиксировал все провода.

Всё вроде бы прилично и красиво, но боковая крышка из-за переменных резисторов на место вставать не захотела, пришлось в ней вырезать боковину.

После доработки напильником все встало на место и корпус собрался и за рылся.

Получился вот такой замечательный лабораторный блок питания.

Минимальное напряжение 1,21 В

Максимальное напряжение 36,6 В

Пока проверял до 5 А, слегка нагрелись только конденсаторы на преобразователе, градусов до 40 С, остальное все холодное.

Считаю что всё получилось изумительно.

В создании лабораторного блока питания использовались компоненты

Бесперебойный блок питания Back-UPS CS 500:

• Корпус;
• Трансформатор;
• Разъёмы «папа-мама»
• Сетевой шнур

Компоненты модульной электроники:

• Преобразователь напряженияXL4016 DC 5-40 V 9A 300 Вт
• Вольтамперметр DC 100 V 10 А
• Диодный мост KBPC5010

Прочие компоненты:

• Переменные резисторы 10 кОм — 2шт.;
• Штекер с зажимом крокодил
• Клеммный разъём под бананы
• Провода

Если вы пропустили начало, предыдущие статьи здесь:

Лабораторный блок питания из бесперебойника

Лабораторник из бесперебойника Back-UPS CS 500

Для перехода в меню навигации, рекомендую перейти по ссылке в меню канала:

Страница навигации

А на этом сегодня всё.

Экспериментируйте!!!

Спасибо, что дочитали статью до конца.

Надеюсь статья была вам полезна и интересна.

Понравилась статья, ставьте палец вверх.

Хотите следить за новостями, подписывайтесь на наш канал.

Впереди ещё много интересного!

Вы можете помочь проекту в развитии:

Модуль на XL4015 имеет КПД до 96%, мощность в нагрузке 75ВТ, при максимальном токе 5А. Питается модуль от 6В до 38В, выходное напряжение от 1,25В до 36В. Надо помнить, что разница между входящим и исходящим напряжением не менее 2В. В микросхеме есть защита от перегрева кристалла, а так же защита от короткого замыкания.

Выглядит модуль вот так Размеры модуля 26*62*16ММ. Высота замерена по самой высокой детали, дросселю. Пора перейти к схеме модуля с регулировкой напряжения и тока XL4015Схема преобразователя XL4015

Ограничение напряжения устанавливается переменным резистором CV 10к в составе резисторного делителя R3иCV Ограничение выходного тока построено на датчике тока которым выступает шунт на 0,05Ом. Падение напряжения на нем сравнивается с напряжением на компараторе, установленным переменным резистором СС 1к. Индикация работы в режиме стабилизатора тока осуществляется красным светодиодом На втором ОУ собран индикатор нагрузки. Если нагрузка меньше 9% от максимального тока, светится зеленый светодиод, если нагрузка больше- синий светодиод

Смысл от от этого индикатора в блоке питания считаю бесполезным, а вот сигнализатор токов удобно использовать как индикатор заряда аккумулятора.

Испытания XL4015 Пришло испытать модуль На вход подаю напряжение 23В от конденсаторного фильтра лабораторного блока питания, нагрузка на модуле лампа 12В с мото фары ближний свет Напряжение под нагрузкой просело до 18,6В при токе 4А, напряжение на выходе 12,3В ток 4А. Если мои расчеты верны то КПД этой схемы 65%. Под такой нагрузкой за первые 5 минут схема хорошенько нагрелась, проработала еще пол часа и испустила дух.

Тот самый белым дым, на котором работают все микросхемы и транзисторы,  микросхема выпустила. После замены микросхемы и диода все нормально заработало, но я больше ее та не нагружал.  Скорее всего первым умер диод и увел за собой микросхему Плата после замены, диод временно заменил на двойной диод с блока питания ПК Микросхема выглядит вот так Вывод напрашивается такой, модуль преобразователя XL4015 великолепно подходит для многих задач и несомненно найдет место в мастерской, но с отводом тепла надо что-то делать Рекомендую посмотреть статью про универсальное зарядное плюс блок питания на Xl4015

Покупка модуля XL4015 Пару слов о том, где прикупить такой модуль. Естественно, лучшая цена за товар будет именно при заказе с Китая. Проблематично ждать месяц, но если уж экономить,то лучше при прямой покупке Приобрести модули можно по этой ссылке цена за один 92 рубля, доставка бесплатна

С ув. Эдуард

Похожие материалы:

Распродажа на АлиЭкспресс. Успей купить дешевле!

Понижающий Dc-Dc преобразователь XL4016

Характеристики:

Ток(макс) 5А(8А)

Вх. напряжение 4-40V

Вых. напряжение 1.25-36V

Макс. мощность 200 Вт КПД: 94%

Размер: 61*41*27 мм

Цена: 251руб.

Используемые источники:

• https://radiomasterinfo.org.ua/impulsnyj-stabilizator-s-regulirovkoj-napryazheniya-ot-1-25-do-28v-i-toka-ot-0-1-do-8a-na-osnove-mikroshemy-xl4016/
• https://zen.yandex.com/media/wowelektro/dorabotka-i-sborka-laboratornogo-bloka-pitaniia-na-modulnoi-elektronike-5e0314cc3d5f6900ae91f87a
• https://rustaste.ru/ponizhayushhijj-preobrazovatel-xl4015.html