Регулируемый DC-DC преобразователь своими руками

Самодельный блок питания и регулируемый DC-DC преобразователь с подробными инструкциями по сборке. Вся необходимая информация и пошаговое руководство для создания собственного лабораторного блока питания в одной статье.

Я как-то уже делал лабораторный блок питания собственного производства, который вызвал неподдельный интерес среди читателей. В этот раз я решил сделать регулируемый блок питания DC-DC из более дешевых компонентов и по более простой схеме. Надеюсь, вам будет интересно.

Этот блок питания будет отличаться по своим характеристикам от предыдущего экземпляра. В качестве основы для него я буду использовать понижающую DC-DC плату преобразователя с цифровым управлением. Ее я получил по почте, заказанную в моем излюбленном интернет магазине, и вы можете купить ее по ссылке ниже:

Подробный обзор платы и ее компонентов

Плата пришла отлично упакованной в пупырчатый и антистатический пакеты, лежащая в аккуратной картонной коробке. Она представляет собой довольно простое устройство, состоящее из силовой части и небольшой платы сверху, имеющей процессор. Также на ней расположены кнопки управления и цифровой индикатор.

Характеристики платы следующие:

  • Напряжение на вход – 6-32 Вольта.
  • Напряжение на выход – 0-30 Вольта.
  • Ток на выход – 0-8 Ампер.
  • Дискретность при установке отображения напряжения – минимально 0,01 Вольта.
  • Дискретность при установке отображения тока – минимально 0,001 Ампера.
  • Частота преобразования – 150 кГц.

Еще, плата имеет возможность измерения емкости отданной в мощность и нагрузку. Несмотря на величину частоты преобразования в характеристиках, на даташит контроллере указано – 300 кГц, а измеренная мною лично – 270 кГц, что ближе к указанной на контролере.

Основанная плата включает в себя: ШИМ контроллер, силовые элементы, силовой диод и дроссель, ШИМ контроллер питания для логических элементов, усилители операционные, токовый шунт, конденсаторы фильтра (по 470 мкФ и 50 Вольт), выходные/входные клеммники. На задней стороне, кроме силовых дорожек, смотреть особо не на что.

Дополнительная плата включает: микропроцессор, логические микросхемы, стабилизатор на 3,3 Вольта для питания, индикатор с кнопками управления. Сам процессор – 8s003f3p6, за логику отвечают 2 компонента – 74hc595d, и стабилизатор напряжения – 1117-3.3.

Силовая плата оснащена двумя операционными усилителями – mcp6002i, и ШИМ контроллером питания платы – xl1509 adj.

Силовым ШИМ контроллером выступает xl4012e1, имеющий ток в 12 Ампер и работающий в данной плате с большим запасом. Лично меня это порадовало, однако повышать входное напряжение для экспериментов я не стал из-за риска спалить устройство.

Притом что максимальное напряжение из описания равняется 32 Вольтам, на ШИМ контроллер можно подавать все 35. Однако тут нет мощного полевого транзистора, и слаботочного контроллера, а их функции полностью выполняет данный ШИМ контроллер.

В качестве диодной сборки используется силовая – mbr1060.

Первое включение и тестирование платы

При первом включении, плата автоматически устанавливает напряжение на 5 Вольт. Ток при этом составляет 1 Ампер. Эти настройки в будущем можно легко поменять. Для этого необходимо нажать «SET» и выбрать требуемый ток, когда на экране появятся 4 прочерка. То же самое делается и для напряжения.

Кроме того, можно настроить автоматическое включение выхода, а также отображение уровня тока и напряжения с попеременной индикацией. Проверив уровни точности выставляемых параметров мультиметром, я был приятно удивлен их корректностью. Хотя уровень тока более точен, в сравнении с напряжением, и погрешность последнего меня несколько раздосадовала.

Для тестов я использовал автомобильную лампочку, поставил на 13,5 Вольта.

В инструкции сказано, что при токе в 6 Ампер и меньше, дополнительного охлаждения платы не требуется. Я решил это проверить, выставив выходной ток на те самые 6 Ампер, и напряжение при постоянной нагрузке в 12 Вольт. Итого, по прошествии 20 минут работы, температуры были следующими:

  • ШИМ контроллер – 82 градуса Цельсия.
  • Диодная сборка на выходе – 72 градуса Цельсия.
  • Дроссель силовой – 60 градусов Цельсия.

В принципе, температуры не критические, но с учетом использования платы в корпусе, следует задуматься о дополнительном силовом охлаждении.

Практическое использование платы и сборка блока питания

Так как более мощный и продвинутый блок питания у меня уже имеется, из этой платы было решено соорудить дополнительный лабораторный блок питания, который будет использоваться в качестве зарядки для различных устройств.

Для начала, я нашел плату от старого компьютерного блока питания, которая у меня чудом завалялась и не была разобрана на компоненты. Хотя, внимательный читатель заметит, что некоторые элементы я все же успел с нее выпаять.

Детального описания процесса переделки я приводить не буду, поскольку блоки питания от компьютеров могут несколько различаться. Да и в интернете подобных переделок описано уже немало, поэтому любой желающий найдет их без особого труда. Хотя в идеале можно было бы купить готовый блок питания на 24 или 27 Вольт, и не заморачиваться с кустарным производством базы.

Выпаяв и впаяв необходимые компоненты, ножницами по металлу я обрезал неиспользуемый кусок платы, предварительно убедившись, что на отрезаемом участке нет используемых дорожек. Пришлось также закупаться некоторыми недостающими деталями, из-за чего я ездил на радиорынок.

В итоге, из схемы компьютерного блока питания я полностью удалил элементы, отвечающие за работу узлов с генерацией сигналов «Power Good», а так же фильтры и выпрямители на 12, 5 и 3,3 Вольта. Я не стал перематывать трансформатор, потому что это долго и трудоемко. Вместо этого, просто припаял пару дополнительных диодов к диодному мосту, стоящему на выходе.

При этом, на выходе я настроил 27,5 Вольт, для того чтобы плата работала в максимально щадящем и безопасном режиме. Да и для моих скромных нужд, большего напряжения просто не требуется.

Проверив плату на работоспособность, я максимально ее окультурил и решил вставить в корпус, который нашел дома. Им оказался пластиковый контейнер с вырезами под вентиляцию, в который я аккуратно вставил все детали, а на фронтальной части вырезал отверстия под кнопки, переключатели, индикаторные светодиоды и цифровое табло.

Все это дело было посажено на термоклей. Согласен, получилось не очень эстетично, зато надежно и крепко. Сзади располагается вход под штекер питания компьютерного БП, а так же маленький кулер 50 x 50 для силового охлаждения. Собрав все вместе, я просто накинул крышку и завинтил болтами в специально подготовленные посадочные отверстия.

плата в собранном корпусе

В результате, как по мне, получилось очень приличное устройство с практически «заводским» внешним видом. Я сразу же протестировал уровень напряжения и работоспособность на своей нагрузке. Из оставшихся мелочей, хотелось бы добавить контроль оборотов кулера охлаждения, в зависимости от температуры, а также косметически оформить переднюю панель. Но это уже не столь важно.

Резюме

Я хочу поделиться плюсами и минусами устройства, которое собрал собственными руками при помощи заказанной платы DC-DC преобразователя.

Положительные стороны:

  • Элементарная база, заложенная с большим запасом, гарантирует стабильность и долгий срок службы. ШИМ контроллер на 12 Ампер при заявленных 8, а также конденсаторы по 50 Вольт, при заявленных 32 вселяют надежду в светлое будущее данного блока питания.
  • Качество изготовления, как самой платы, так и моего блока, вполне хорошее.
  • Диапазон выдаваемого тока и напряжения достаточен для большинства нужд радиолюбителей.
  • Богатый функционал, включая возможности подачи напряжения на выход, измерения и установки емкости и мощности, а также напряжения.

Отрицательные стороны:

  • Индикаторное табло, которое за раз может отображать только один параметр. Либо ток, либо напряжение, либо мощность, либо емкость.
  • Неудобное управление, которое связано с пунктом выше. Для установки параметров необходимо много пролистывать и жать на кнопки.

В целом, приобретенная мной плата, по соотношению качества/цена, вполне достойна внимания для построения несложного блока питания для любительских целей. Этот блок питания вполне справиться со многими стандартными задачами, но в качестве основного блока, я бы не стал его использовать. В конечном счете, сегодня можно купить хороший и недорогой заводской БП с кучей настроек и богатыми возможностями. Спасибо за внимание!

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...