24V į 12V @ 25A

Buvo reikalas susikonstruoti nediduką, bet galingą 24V į 12 konverteriuką. Viskas elementariai paprasta, schema sumečiau tokią:

Trumpai kaip čia viskas veikia. Pagrindas – LM2576-12 fiksuotos įtampos impulsinis reguliatorius. Viskas realiai kaip datascheete, tik išėjimas „papiktintas” TIP35 tranzistoriumi. Veikia pagal „buck” tipo reguliatoriaus schemą. Taigis, apie detales… F1 – saugiklis. 15A. Šiaip. BT139-800 kol kas praleidžiam. DSEY30-06A diodas, skirtas apsaugoti nuo atvirkščio poliarumo. Gali būti praktiškai bet koks, svarbu, kad bent jau spėtų susvilint saugiklį kol pats neišrūko :). Įėjimo kondensatoriai skirti išlyginti ir stabilizuoti maitinimą. Jeigu kartais konverteris bus naudojamas esant žemai temperatūrai (žemiau -25° C) kondensatorių talpa turi būti didesnė. Elektrolitiniam kondensatoriui senstant jo talpa mažėja, ESR didėja, taigi, šitas blogis kompensuojamas keraminiu ar tantaliniu kondensatoriumi C2, dėl ko padidėja konverterio stabilumas. JP1 – mano atveju paprastas trumpikliukas, ir taip aišku ką jis daro… Štai ir IC1 – LM2576-12 reguliatorius. Jis ir atlieka visą darbą. Visa veikimo info yra aprašyme. Toliau – „stiprintuvas” Q1 – TIP35 tranzistorius, kurį pagal poreikį ir buck logiką valdo LM’as. VD2 – MBR2060CT Šotkio diodas. Buck tipo reguliatoriai privalo turėti diodą, kuriuo teka induktyvumo ritės srovė kai tranzistorius uždarytas. Šotkis rekomenduotinas dėl greito veikimo ir mažo tiesioginės įtampos kritimo. Galima naudoti ir „greitukus” ( Fast-Recovery,  Ultra-Fast Recovery), bet gali gautis kreivas maitekas, kuris bus nestabilus ir dar generuos trukdžius. L1 – vienas iš kertinių buck tipo schemos elementų – induktyvumo ritė, AKA – droselis. Šito dalyko parinkimas yra gan svarbus dalykas. Visi impulsiniai maitekai dirba pastoviam arba impulsiniam režimuose, t.y., srovė teka droseliu pastoviai arba impulsais. Esant dideliai apkrovai schema dirba pastoviu režimu, droseliu visada teka srovė, o esant mažai apkrovai pereina į impulsinį režimą ir droselio srovė tam tikrą laiko tarpą būna 0A. Bet tai nereiškia, kad išėjime turime 0V. Pliusas tas, kad jeigu nereikia didelių galingumų galima naudoti mažesnio induktyvumo droselį. Aš nusičiupau 25 uH ir 25A monstrą. Nieko blatno, tiesiog peraugęs feritinis žiedukas su storom varinėm apvijom. Feritiniai droseliukai yra pigesni, bet magnetinis laukas nėra visiškai paslėptas šerdyje, tai gali truputį patriukšmauti elektromagnetinėms bangomis – jautriems prietaisams tas gali nepatikti. Kodėl ėmiau 25A velkantį droselį ? Todėl, kad droseliai negali būti apkraunamas didesne nei vardine srove nes gali atsirasti įsisotinimas – o tuomet staigiai krenta induktyvumas ir droselis tampa paprasta, nereaktyvine, varža, kurios dydis priklauso tik nuo apvijos varžos (o apvijos varža nu laaabai maža). O tada staigiai padidėja srovė ir gali būti pšššš. 🙂 Pliusas tas, kad ir su laaaabai dideliu droseliu, bet esant mažai apkrovai konverteris veiks impulsiniame režime. „Obettačiau’ jeigu apkrova padidės, tuomet droselio srovės forma nuo trikampio pereis prie pjūklo formos. Esant tam tikrai įėjimo ir išėjimo įtampai droselio srovės amplitudė yra pastovi, jeigu apkrova didėja ar mažėja (ir srovė didėja ar mažėja) tuomet ir droselio srovės amplitudė daro tą patį. Ok, važiuojam toliau – išėjimo kondensatoriai. Būtinas. Stabilizuoja išėjimo įtampą ir visą kontūro darbą. Čia vėl reikės apsispręsti – naudoti paprastus elektrolitus ar žemo impedanso (low ESR). Pastarieji suteikia didesnį stabilumą išėjime, bet esant didelėms apkrovos gali trukdyti reguliatoriui dirbti ;). Mažesni talpumai (220 μF – 1000 μ F) turės nuo 50 mV iki 150 mV išėjimo įtampos svyravimus, o didesnės talpos kondensatoriai sumažina juos nuo 20 mV iki 50 mV. Jeigu jau konverteris dirbs prie didelių apkrovų nesukau per daug galvos ir paėmiau paprastus elektrolitus ir užšuntavau keramika. Toliau – ZD1, R2 ir VS1 (gal dar prideti ir F1) sudaro crowbar tipo apsaugą tam atvejui, jei kartais tranzistorius bus pramuštas ir galutinis vartotojas bus šeriamas aukšta įtampą (irgi bus pšššš). Kadangi apie tokias apsaugas jau rašiau – nesikartosiu. Kaip ir viskas. Paskutinės detalytės – elementarus LED diodas ir srovę ribojantis rezistorius, tik indikacija, kad išėjime yra įtampa. A, vos ne pamiršau – svarbu, reikia, kad iėjimo ir išėjimo kondensatoriai bei Šotkio diodas būtų prijungti kuo trumpesniais takeliais prie reguliatoriaus. Ir keletas finaliniu paveiksliukų, pirma PCB. Nieko labai netaikiau, nes čia tik eksperimentiniais tikslais darytas dalykas:

 Ir iš karto matosi, kad blogai – Šotkis paguldytas tiesiai ant plokštės. Blogai dėl to, kad prie didelių apkrovų kaista (juk juo vaikšto rimtos induktyvumo ritės srovės), teko primontuot radiatorių.

Surinktas konverteris. Tarp kondensatorių ir ritės minėtasis Šotkio radiatorius, visa kita prisukta prie Pentiumo CPU aušintuvo. Raudonas laidelis prilituotas prie LED’o rezistoriuko – pliusas ventiliatoriui.

Testas – 24 įėjimas, konverteris, 12V 100W lemputė iš projektoriaus. Įjungiam ir matom – 24,1V 5,1A = 122.91W. Konvertavimo nuostoliai – apie 23W. Realiai turėtų būti mažesni, nes čia laidai ir kontaktai silpnoki, krokodiliniai.

Ir paskutinis dalykas – apkrovos oscilograma, kairėja – be apkrovos, dešinėje 12V 100W lemputė. Bei Eagle failiukai.

2012.05.14 — stai ir pataisyta PCB bet Eagle failiukai.