Обладая регулировкой выходного напряжения в диапазоне 0…30В и регулировкой тока 0…3А, данный импульсный понижающий DC-DC преобразователь в связке с блоком питания может представлять практически полноценный лабораторный блок питания. Помимо регулировки выходного тока DC-DC преобразователь обладает защитой от короткого замыкания (КЗ) и перегрузки, а также защитой от перегрева.
Данный регулируемый, понижающий DC-DC преобразователь построен на импульсном понижающем регуляторе LM2576. Исходя из этого, можно сделать вывод, что в целом он является высокоэффективным, так как микросхема LM2576 импульсная и имеет очень высокий КПД 70…90%. КПД зависит от множества факторов. Например, он будет зависеть от качества намотки дросселя или от правильно подобранной его индуктивности. КПД также будет снижаться, если разница между входным и выходным напряжениями будет существенной и напротив, КПД повышается, если разница входного и выходного напряжения минимальна. От температуры дросселя и температуры микросхемы также зависит эффективность. Я производил замер КПД этого преобразователя при Uвх=32В, Uвых=8.3В, Iвых=2А и индуктивности дросселя 200мкГн. Эффективность составила 79%. Частота преобразования микросхемы LM2576 составляет 52кГц.
Схема понижающего DC—DC преобразователя 0…30В 0…3А
Схема очень распространена в сети и пользуется популярностью на разных форумах и сайтах.
Входное напряжение благодаря дополнительному стабилитрону VD1 может достигать +40В. Если оно меньше +25В, то вместо VD1 необходимо установить перемычку.
Регулировка напряжения и тока выполнена на сдвоенном операционном усилителе (ОУ) LM393, который питается стабилизированным напряжением 5В. Данная стабилизация обеспечивается линейным интегральным стабилизатором U2.
На ОУ U3.1 выполнена регулировка напряжения. На инвертирующий вход подается часть стабилизированного напряжения (5В) со среднего вывода RV1, которым и производится регулировка. На прямой вход подается часть выходного напряжения с делителя R4R5. На выходе U3.1 появляется сигнал рассогласования, который поступает на вывод обратной связи (FB) микросхемы LM2576.
Регулировка тока выполнена на ОУ U3.2. На инверсный вход ОУ поступает часть опорного напряжения (5В) со среднего вывода переменного резистора RV2, а на прямой вход поступает падение напряжения с шунта R10. Падение на шунте будет прямо пропорционально току нагрузки. Когда падение на шунте превысит установленный резистором RV2 порог, то на выходе U3.2 появится положительный сигнал рассогласования, который через диод VD3 и резистор R2 поступит на вывод обратной связи (FB) импульсного регулятора LM2576. На выходе DC-DC преобразователя напряжение будет снижаться до момента, когда на прямом и инверсном входах U3.2 потенциалы не сравняются. При этом с выхода U3.2 через резистор R9 поступит положительный потенциал на базу транзистора Q1. Транзистор откроется и через светодиод начнет протекать коллекторный ток. Светодиод начнет светиться, обозначив режим ограничения тока.
Увеличением сопротивления резистора R7 можно уменьшить диапазон регулировки тока нагрузки, например, до диапазона 0…1А.
Защита от КЗ и перегрузки
Понижающий DC-DC регулятор LM2576 имеет встроенную защиту от перегрузки и КЗ. Согласно технического описания микросхемы при токе 4.2-6.9А резко снижается частота генерации с 52кГц до 11кГц, вследствие чего падает выходное напряжение на 40%, уменьшая рассеиваемую микросхемой LM2576 мощность. Испытывая преобразователь на перегрузку, резкое ограничение я наблюдал при токе 4.2А. Ток резко снижался до 2.2А, а напряжение проседало почти в два раза. При коротком замыкании ток ограничивался до 3.5А.
После многочисленных испытаний защиты можно сделать вывод, что у LM2576 она срабатывает надежно, ограничивая ток нагрузки в безопасном для микросхемы диапазоне.
Налаживание преобразователя
Наладка заключается в подборе резистора R4. Это добавочный резистор, который ограничивает верхний предел выходного напряжения. Перед подбором его номинала необходимо ручку потенциометра RV1 вывернуть на максимум и подбирая сопротивление R4 выставить необходимое максимальное выходное напряжение.
Компоненты
Микросхема LM2576 должна иметь индекс ADJ, который обозначает, что она с регулировкой значения, так как существуют преобразователи на 3В, 5В и другие значения.
Резистор R6 мощностью 1Вт, R10 – 5Вт, остальные могут быть мощностью 0.25Вт.
В идеале, индуктивность дросселя должна подбираться исходя из входного напряжения и тока нагрузки согласно графику, взятого из технического описания LM2576. Я применил дроссель с индуктивностью 200мкГн. Также важно, чтобы расчетный ток дросселя был не менее 5А.
Диод 1n5822 – Шоттки, его можно заменить аналогичным, рассчитанным на ток не менее 3А. Можно установить супер быстрые импульсные диоды серии UF, SF и другие.
Стабилитрон BZX85C15 можно заменить аналогичным, рассчитанным на значение 15В и мощность 1Вт. Подойдет 1N4744A.
Печатную плату DC-DC преобразователя 0…30В 0…3А можно скачать обратившись по E-mail: yuriyk1@yandex.ru (к Юрию).