Блок питания на LM2576 c увеличенным выходным током до 8А
Импульсные преобразователи на МС LM2576 до сих пор пользуются большой популярностью за счёт их надёжности и минимальной «обвязки». Однако, максимальный ток в нагрузке 3А не всегда может оказаться достаточным. Ниже предлагается решение этого затруднения.
Характеристики:
- Питающее напряжение — 35…45В;
- Выходное напряжение — 1,23…27В;
- Выходной ток — 8А;
- Ограничение тока — 0,1…8А;
- КПД при Uвх=40В, Uвых=12,2В и токе 3,5А — 70%;
- КПД при Uвх=33В, Uвых=18В и токе 5А — 77%;
- Пульсации на нагрузке при выходном напряжении 12В и токе в 5А:
Основа схемы — МС DA2. Транзистор VT1, включенный последовательно с выходом DA2, выступает в роли эмиттерного повторителя, что и позволяет увеличить ток в нагрузке. Резистор R8 ограничивает выходной ток DA2 на уровне около 100 мА, он же закрывает транзистор VT1 по спаду импульса DA2.
Ограничение по току в нагрузке реализовано на резисторе R14. Уровень тока нагрузки отслеживается с помощью дифференциального усилителя на DA3.2. Для минимизации потерь и рассеиваемой мощности на шунте R14 он имеет коэффициент усиления по напряжению равному 4,3, что позволяет уменьшить номинал шунта R14 до 0,05 Ом. ОУ DA3.1 используется в качестве компаратора, который ограничивает ток в нагрузке. Опорное напряжение (уровень ограничения) поступает со стабилизатора DA1 через делитель R3…R5 на выв.2 DA3.1. На выв.3 поступает сравниваемое напряжение с усилителя на DA3.2. В том случае, когда уровень напряжения на выв.3 DA3.1 начинает превышать уровень напряжения на выв.2, на выходе ОУ DA3.1 выв.1 появляется высокий уровень (более 1,23В, опорное напряжение LM2576), который, поступая на выв.4 ООС DA2 через диод VD2, ограничивает выходное напряжение, стабилизируя тем самым ток в нагрузке. При этом осуществляется индикация ограничения тока через элементы R9, VT2, R10, HL1. Обратная связь по напряжению осуществляется за счёт делителя R17, R18.
В случае, если питающее напряжение схемы БП менее 33В, необходимо пересчитать номиналы делителя R1, R2 стабилизатора DA1 по формуле Uвых=(((R1/R2)+1)*1,25)В. Задача стабилизатора DA1 — в стабильном напряжении питания ОУ DA3 и опорного напряжения для схемы ограничения тока на делителе R3, R4, R5. При этом следует иметь ввиду, что разница между входным и выходным напряжением стабилизатора DA1 с учётом имеющих место пульсациях должна составлять не менее 3В. Примерно такая же разница необходима для нормальной работы БП в целом, т.е. максимальное выходное напряжение должно быть меньше питающего по крайней мере на 3 вольта, но лучше иметь запас в 5 вольт или более.
Ниже представлены фотографии собранного устройства.
Настройка устройства начинается с проверки уровня напряжения стабилизации DA1. Если оно соответствует требуемому, можно впаять/установить ОУ DA3. Далее проверяется необходимый диапазон регулируемого выходного напряжения. Поскольку переменный резистор R17 может иметь разброс сопротивления до 10%, возможно придётся подобрать номинал резистора R18. Для установки максимального тока БП подстроечный резистор R3 выкручивается до максимального сопротивления. Затем, подключив на выход амперметр, и уменьшая сопротивление R3, добиваются требуемого значения ограничения максимального тока.
Кольца для дросселей L1 и L2 имеют типоразмер К28х14х11, жёлтое кольцо с белым торцом, и К24х14х10, салатовое с синим торцом. Оба работали в компьютерном блоке питания ATX — L1 в качестве дросселя групповой стабилизации, L2 в цепи +3,3В. L1 имеет 62 витка, намотанного проводом диаметром 1,5мм, L2 используется готовый, для 40 мкГн он содержит 22 витка, намотанного в 2 провода диаметром 1,2мм и для самостоятельной намотки можно использовать жёлтое кольцо такого же типоразмера.
Транзисторы VT1, VT2 и диод VD1 тоже из блока питания ATX. Искать именно эти элементы не обязательно, их можно заменить на аналогичные по характеристикам. Радиатор — половинка от процессорного кулера к материнской плате, в данном случае Soket-A. При питающем напряжении свыше 45В, необходимо заменить диод VD1 на аналогичный, с большим допустимым обратным напряжением, например SBL4060PT.
Минимальный порог ограничения выходного тока зависит от напряжения смещения ОУ DA3. Если есть необходимость уменьшить его минимальное значение, можно применить ОУ AD823N, напряжение смещение которого на порядок меньше. Резисторы R11…R13, R15 тоже могут иметь номиналы, отличные от схемы. В этом случае должны выполняться условия: R11=R13, R12=R15, R11/R12=10.
КПД устройства, а следовательно и нагрев силовых элементов зависит от тока нагрузки и уровня питающего и выходного напряжения. Поэтому при длительной работе и токе в нагрузке более 4А имеет смысл предусмотреть обдув платы небольшим вентилятором, как это делается, к примеру, в компьютерных блоках питания.
Для снижения нагрева и потерь на силовых дорожках печатной платы к ним припаиваются отрезки медного провода диаметром 1 мм:
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| С1,С2,С5,С6,С10…С12,С14,С16 | Конденсатор | 0.22 мкФ | 9 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С3 | Электролитический конденсатор | 2200 мкФ 50В | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С4 | Электролитический конденсатор | 47 мкФ 63В | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С7, С9 | Конденсатор | 4700 пФ | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С8 | Электролитический конденсатор | 4700 мкФ 35В | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С13,С15 | Электролитический конденсатор | 220 мкФ 35В | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Линейный регулятор | LM317 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| DA2 | DC/DC импульсный конвертер | LM2576HV | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| DA3 | Операционный усилитель | LM358N | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| HL1 | Светодиод | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
| L1 | дроссель | 260 мкГн | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| L2 | дроссель | 40 мкГн | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD1 | Диод Шоттки | SBL4045PT | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD2, VD3 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
| VT1 | Транзистор | 13009L | 1 | TO-3 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R1 | Резистор | 6. | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R2 | Резистор | 270 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R3 | 100 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R4 | Переменный резистор | 1.5 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R5 | Резистор | 15 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R6, R16 | Резистор | 10 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R7 | Резистор | 510 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R8 | Резистор | 6. | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R9 | Резистор | 22 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R10 | Резистор | 6.8 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R11, R13 | Резистор | 430 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R12, R15 | Резистор | 100 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R14 | Резистор | 0.15 Ом | 3 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R17 | Переменный резистор | 22 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R18 | Резистор | 1 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| XP1, XP3 | Штекер | WF-3 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| XP2 | Штекер | WF-2 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Добавить все | ||||||
2 кОм
8 ОмСкачать список элементов (PDF)
Теги:
- LM2576
- ИБП
.
Можем ли мы добавить схему ограничения тока в версию LM2576 с фиксированным напряжением?спросил
Изменено 1 год, 4 месяца назад
Просмотрено 254 раза
\$\начало группы\$Я знаю, что могу добавить внешний датчик тока и схему сравнения к выводу обратной связи версии LM2576-ADJ для ограничения тока, но можем ли мы сделать такое модифицированное устройство для фиксированной версии коммутатора?
- блок питания
- регулятор напряжения
- импульсный блок питания
- токоограничивающий
- импульсный регулятор
Я знаю, что могу добавить внешний датчик тока и схему сравнения к Контакт обратной связи версии LM2576-ADJ для ограничения тока.
В версиях LM2576 с фиксированным напряжением контакт FB по-прежнему используется, за исключением того, что имеется внутренний резистивный делитель, как указано в техническом описании. Я позволил себе выделить значение R2 для 4 различных стабилизаторов постоянного напряжения, перечисленных в таблице данных: -: —
Но можем ли мы внести такие изменения в фиксированную версию Переключатель?
Учитывая приведенную выше схему из таблицы данных, я уверен, что вы можете использовать очень похожую модификацию для ограничения тока. В ситуации перегрузки по току вам необходимо поднять напряжение на выводе FB немного выше регулируемого предела. Чтобы сделать это эффективно, вам нужно убедиться, что вы также не поднимаете выходное напряжение. Таким образом, это немного сложнее, чем при работе с выводом FB и внешним делителем напряжения регулируемого регулятора, но это выполнимо.
смоделировать эту схему — схема создана с помощью CircuitLab
\$\конечная группа\$ 6Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google Зарегистрироваться через Facebook Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и парольОпубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.
lm2576 спросил
Изменено 4 года, 6 месяцев назад
Просмотрено 155 раз
\$\начало группы\$Мне было любопытно, и я, глядя на техническое описание понижающего преобразователя IC LM2576, глядя на руководство по выбору катушки индуктивности, понял, что это противоречит интуиции.
Почему необходимо уменьшать значение индуктора при увеличении пикового тока? И каковы последствия выбора другого индуктора?
спасибо за помощь.
- индуктор
- бак
Ток пульсаций дросселя (в абсолютном выражении) увеличивается с уменьшением значений дросселя.
Обычно дроссель (в понижающем источнике питания) выбирают для тока пульсаций от 30% до 40% при максимальном выходном токе, поэтому при увеличении максимального выходного тока увеличивается абсолютная величина тока пульсаций дросселя, поэтому индуктивность уменьшается. с увеличением выходного тока.
В зависимости от архитектуры существуют и другие соображения, но установка пикового пульсирующего тока является фундаментальным шагом при разработке понижающего источника питания.
\$\конечная группа\$ \$\начало группы\$Почему значение индуктора необходимо уменьшать при увеличении пика текущий?
Во-первых, если вы хотите регулировать напряжение на более мощной нагрузке, пиковый ток явно будет выше. Более высокий пиковый ток нагрузки требует более низкого значения индуктивности, потому что, если индуктивность слишком высока, ее естественное последовательное сопротивление будет слишком высоким, а потери будут больше (резистивные потери и потери в сердечнике), или индуктор будет больше и дороже.
