Dc регулятор напряжения. Простенький регулируемый DC-DC преобразователь, или лабораторный блок питания своими руками V2

Наверное многие помнят мою эпопею с самодельным лабораторным блоком питания.
Но меня неоднократно спрашивали что нибудь похожее, только попроще и подешевле.
В этом обзоре я решил показать альтернативный вариант простого регулируемого блока питания.
Заходите, надеюсь, что будет интересно.

Я долго откладывал этот обзор, то времени не было, что настроения, но вот дошли у меня руки и до него.
Данный блок питания имеет несколько другие характеристики чем .
Основой блока питания будет плата DC-DC понижающего преобразователя с цифровым управлением.
Но всему свое время, а сейчас собственно немного стандартных фотографий.
Пришла платка в небольшой коробочке, ненамного больше пачки сигарет.

Внутри, в двух пакетиках (пупырчатом и антистатическом) была собственно героиня данного обзора, плата преобразователя.

Плата имеет довольно простую конструкцию, силовая часть и небольшая плата с процессором (данная плата похожа на плату из другого, менее мощного преобразователя), кнопками управления и индикатором.

Характеристики данной платы
Входное напряжение - 6-32 Вольта
Выходное напряжение - 0-30 Вольт
Выходной ток - 0-8 Ампер
Минимальная дискретность установки\отображения напряжения - 0.01 Вольта
Минимальная дискретность установки\отображения тока - 0.001 Ампера
Так же данная плата умеет измерять емкость, которая отдана в нагрузку и мощность.
Частота преобразования, указанная в инструкции - 150КГц, по даташиту контроллера - 300КГц, измеренная - около 270КГц, что заметно ближе к параметру указанному в даташите.

На основной плате размещены силовые элементы, ШИМ контроллер, силовой диод и дроссель, конденсаторы фильтра (470мкФ х 50 Вольт), ШИМ контроллер питания логики и операционных усилителей, операционные усилители, токовый шунт, а так же входные и выходные клеммники.

Сзади ничего практически и нет, только несколько силовых дорожек.

На дополнительной плате установлен процессор, микросхемы логики, стабилизатор 3.3 Вольта для питания платы, индикатор и кнопки управления.
Процессор -
Логика - 2 штуки
Стабилизатор питания -

На силовой плате установлены операционные усилители 2 штуки (такие же операционники стоит и в ZXY60xx)
ШИМ контроллер питания самой платы adj

В качестве силового ШИМ контроллера выступает микросхема . По даташиту это 12 Ампер ШИМ контроллер, так что здесь он работает не в полную силу, что не может не радовать. Однако стоит учесть, что входное напряжение лучше не превышать, это так же может быть опасно.
В описании на плату указано максимальное входное напряжение 32 Вольта, предельное для контроллера - 35 Вольт.
В более мощных преобразователях применяют слаботочный контроллер, управляющий мощным полевым транзистором, здесь все это делает один мощный ШИМ контроллер.
Приношу извинения за фотографии, никак не получалось добиться хорошего качества.

В инструкции, найденной мною в интернете, описан вход в сервисный режим, где можно изменить некоторые параметры. Для входа в сервисный режим надо подать питания при нажатой кнопке ОК, на экране будут последовательно переключаться цифры 0-2, что бы переключить настройку, надо отпустить кнопку во время отображения соответствующей цифры.
0 - Включение автоматической подачи напряжения на выход при подаче питания на плату.
1 - Включение расширенного режима, отображающего не только ток и напряжение, а и емкость, отданную в нагрузку и выходную мощность.
2 - Автоматический перебор отображения измерений на экране или ручной.

Так же в инструкции есть и пример запоминания настроек, так как у платы можно настроить лимит по установке тока и напряжения и есть память установок, но в эти дебри я уже не лез.
Так же я не трогал контактны для разъема UART, находящиеся на плате, так как даже если там что-то и есть, то программы для этой платы я все равно не нашел.

Резюме.
Плюсы .
1. Довольно богатые возможности - установка и измерение тока и напряжения, измерение емкости и мощности, а так же наличие режима автоматической подачи напряжения на выход.
2. Диапазон выходного напряжения и тока вполне достаточен для большинства любительских применений.
3. Качество изготовления не то что бы хорошее, но без явных огрехов.
4. Компоненты установлены с запасом, ШИМ на 12 Ампер при 8 заявленных, конденсаторы на 50 Вольт по входу и выходу, при заявленных 32 Вольта.

Минусы
1. Очень неудобно сделан экран, он может отображать только 1 параметр, например -
0.000 - Ток
00.00 - Напряжение
Р00.0 - Мощность
С00.0 - Емкость.
В случае последних двух параметров точка плавающая.
2. Исходя из первого пункта, довольно неудобное управление, валкодер бы очень не помешал.

Мое мнение.
Вполне достойная плата для построения простенького регулируемого блока питания, но блок питания лучше и проще использовать какой нибудь готовый.
Обзор понравился +123 +268

Один из самых востребованных приборов в мастерской начинающего радиолюбителя - это регулируемый блок питания. О том, как самостоятельно собрать регулируемый блок питания на микросхеме MC34063 я уже рассказывал . Но и у него есть ограничения и недостатки. Во-первых, это мощность. Во-вторых, отсутствие индикации выходного напряжения.

Здесь я расскажу о том, как с минимумом временных затрат и усилий собрать регулируемый блок питания 1,2 - 32 вольт и максимальным выходным током до 4-ёх ампер.

Для этого нам понадобится два очень важных элемента:

Трансформатор, с выходным напряжением до ~25...26 вольт. О том, как его подобрать и где найти, я расскажу далее;

Готовый модуль регулируемого DC-DC преобразователя со встроенным вольтметром на базе микросхемы XL4015 .

Наиболее распространены и дёшевы модули на базе микросхем XL4015 и LM2956. Самый дешёвый вариант - это модуль без цифрового вольтметра. Для себя я купил несколько вариантов таких DC-DC преобразователей, но более всех мне понравился модуль на базе микросхемы XL4015 со встроенным вольтметром. О нём и пойдёт речь.

Вот так он выглядит. Покупал его на Алиэкспресс, вот ссылка . Можно подобрать подходящий по цене и модификации через поиск .

Обратная сторона платы и вид сбоку.

Основные характеристики модуля:

Не будем забывать, что производители любят завышать характеристики своих изделий. Судя по отзывам, наиболее оптимальный вариант использования данного DC-DC модуля - это работа при входном напряжении до 30 вольт и потребляемом токе до 2 ампер.

Управление DC-DC модулем.

На печатной плате DC-DC модуля установлены две кнопки управления и регулятор выходного напряжения - обычный многооборотный переменный резистор .

Короткое нажатие кнопки 1 отключает/включает индикацию вольтметра. Своеобразный диммер. Удобно при запитке от АКБ.

Коротким нажатием на кнопку 2 можно переключать режим работы вольтметра, а именно, отображения входного или выходного напряжения на индикаторе. При использовании совместно с АКБ можно контролировать напряжение батареи и не допускать глубокого разряда.

Калибровка показаний вольтметра.

Сначала кнопкой 2 выбираем, какое напряжение отображать на дисплее вольтметра (входное или выходное). Затем мультиметром замеряем постоянное напряжение (входное или выходное) на клеммах. Если оно отличается от величины напряжения, отображаемого вольтметром, то начинаем калибровку.

Жмём 3-4 секунды на 2-ую кнопку. Показания на дисплее должны потухнуть. Отпускаем кнопку. При этом показания на дисплее появятся и начнут моргать.

Далее кратковременными нажатиями на кнопки 1 и 2 уменьшаем или увеличиваем величину отображаемого напряжения с шагом 0,1V. Если надо увеличить показания, например, с 12,0V до 12,5V, то жмём 5 раз на кнопку 2. Если надо уменьшить с 12V до 11,5V, то, соответственно, жмём 5 раз на кнопку 1.

После того, как калибровка завершена, жмём секунд 5 на кнопку 2. При этом показания на дисплее вольтметра перестанут моргать - калибровка завершена. Также можно ничего не делать и секунд через 10 вольтметр сам выйдет из режима калибровки.

Для того чтобы собрать блок питания, кроме самого DC/DC-модуля нам понадобится трансформатор , а также небольшая схема - диодный мост и фильтр.

Вот схема, которую нам предстоит собрать.

(Картинка кликабельна. По клику откроется в новом окне)

О трансформаторе Т1 я расскажу чуть позднее, а сейчас разберёмся с диодным мостом VD1-VD4 и фильтром C1. Эту часть схемы я буду называть выпрямителем . Далее на фото - необходимые детали для его сборки.

Разводку будущих печатных дорожек на плате я рисовал маркером для печатных плат . Перед этим сделал набросок расположения элементов на плате, развёл соединительные проводники. Затем по шаблону отметил на заготовке места сверления. Сверлил до травления в хлорном железе, так как, если сверлить после травления, могут остаться зазубрины вокруг отверстий и легко повредить окантовку около отверстий.

Затем высушил заготовку после травления, смыл защитный слой лака от маркера "Уайт-спиритом". После этого вновь отмыл и высушил заготовку, зачистил медные дорожки мелкой наждачной бумагой и залудил все дорожки припоем. Вот, что получилось.

Немного о просчётах. Так как делал всё быстро и на коленке, то без "косяков", естественно, не обошлось. Во-первых, сделал плату двухсторонней, а не надо было. Дело в том, что отверстия то без металлизации, и запаять потом тот же разъём в такую двухстороннюю печатную плату непростая задача. С одной стороны контакты запаяешь без проблем, а вот с другой стороны платы уже никак. Так что намучился.

Готовый выпрямитель.

Вместо сетевого выключателя SA1 временно впаял перемычку. Установил входные и выходные разъёмы, а также разъём для подключения трансформатора. Разъёмы устанавливал в расчёте на модульность и удобство пользования, чтобы впредь можно было быстро и без пайки соединять блок выпрямителя с разными DC-DC модулями.

В качестве плавкого предохранителя FU1 использовал готовый с держателем. Очень удобно. И контакты под напряжением прикрыты, и предохранитель заменить без пайки не проблема. По идее подойдёт предохранитель в любом исполнении и типе корпуса.

В качестве диодного моста (VD1 - VD4) я использовал сборку RS407 на максимальный прямой ток 4 ампера. Аналоги диодного моста RS407 - это KBL10, KBL410. Диодный мост можно собрать и из отдельных выпрямительных диодов.

Тут стоит понимать, что сам регулируемый DC-DC модуль рассчитан на максимальный ток 5 ампер, но такой ток он сможет выдержать только в том случае, если на микросхему XL4015 установить радиатор, да, и для диода SS54, что на плате, ток в 5А - максимальный !

Также не будем забывать, что производители склонны завышать возможности своих изделий и срок их службы при таких нагрузках. Поэтому для себя я решил, что такой модуль можно нагружать током до 1 - 2 ампер. Речь идёт о постоянной, долгосрочной нагрузке, а не периодической (импульсной).

При таком раскладе, диодный мост можно выбрать на прямой ток 3-4 ампера. Этого должно хватить с запасом. Напомню, что если собирать диодный мост из отдельных диодов, то каждый из диодов, входящих в состав моста должен выдерживать максимальный потребляемый ток. В нашем случае это 3-4 ампера. Вполне подойдут диоды 1N5401 - 1N5408 (3А), КД257А (3А) и др.

Также для сборки потребуется электролитический конденсатор C1 ёмкостью 470 - 2200 мкФ. Конденсатор лучше выбрать на рабочее напряжение 63V, так как максимальное входное напряжение DC-DC преобразователя может быть до 36V, а то и 38...40V. Поэтому разумней поставить конденсатор на 63V. С запасом и надёжно.

Тут опять же стоит понимать, что всё зависит от того, какое напряжение у вас будет на входе DC-DC модуля. Если, например, планируется использовать модуль для питания 12-ти вольтовой светодиодной ленты, а на входе DC-DC модуля будет напряжение только 16 вольт, то электролитический конденсатор можно поставить с рабочим напряжением 25 вольт или более.

Я же поставил по максимуму, так как данный модуль и собранный выпрямитель, я планировал использовать с разными трансформаторами, у которых разное выходное напряжение. Следовательно, чтобы каждый раз не перепаивать конденсатор, установил его на 63V.

В качестве трансформатора T1 подойдёт любой сетевой трансформатор с двумя обмотками. Первичная обмотка (Ⅰ) сетевая и должна быть рассчитана на переменное напряжение 220V, вторичная обмотка (Ⅱ) должна выдавать напряжение не более 25 ~ 26 вольт.

Если взять трансформатор, на выходе которого будет более 26 вольт переменного напряжения, то после выпрямителя напряжение может быть уже более 36 вольт. А, как мы знаем, модуль DC-DC преобразователя рассчитан на входное напряжение до 36 вольт. Также стоит учитывать тот момент, что в бытовой электросети 220V иногда бывает чуть завышенное напряжение. Из-за этого, пусть и кратковременно, на выходе выпрямителя может образоваться довольно существенный "скачок" напряжения, который превысит допустимое напряжение в 38...40 вольт для нашего модуля.

Ориентировочный расчёт выходного напряжения U вых после диодного выпрямителя и фильтра на конденсаторе:

U вых = (U T1 - (V F *2))*1,41 .

Переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора T1 (Ⅱ) - U T1 ;

Падение напряжения (Forward Voltage Drop ) на диодах выпрямителя - V F . Поскольку в диодном мосте в каждый полупериод ток течёт через два диода, то V F умножаем на 2. Для диодной сборки дело обстоит также.

Так, для RS407 в даташите я нашёл такую строчку: Maximum forward Voltage drop per bridge element at 3.0A peak - 1 Volt. Это означает, что если через любой из диодов моста течёт прямой ток в 3 ампера, то на нём будет теряться 1 вольт напряжения (per bridge element - на каждый элемент моста). То есть берём значение V F = 1V и так же, как и в случае с отдельными диодами, умножаем величину V F на два, так как в каждый полупериод ток течёт через два элемента диодной сборки.

Вообще, чтобы не ломать голову полезно знать, что V F для выпрямительных диодов обычно составляет около 0,5 вольт. Но это при небольшом прямом токе. С его ростом увеличивается и падение напряжения V F на p-n переходе диода. Как видим, величина V F при прямом токе в 3А для диодов сборки RS407 составляет уже 1V.

Так как на электролитическом конденсаторе С1 выделяется пиковое значение выпрямленного (пульсирующего) напряжения, то итоговое напряжение, которое мы получим после диодного моста (U T1 - (V F *2)) необходимо умножить на квадратный корень из 2, а именно √2 ~ 1.41 .

Таким образом, с помощью этой простой формулы мы сможем определить выходное напряжение на выходе фильтра. Теперь осталось дело за малым - найти подходящий трансформатор.

В качестве трансформатора я использовал силовой броневой трансформатор ТП114-163М.

К сожалению, точных данных на него я не нашёл. Выходное напряжение на вторичной обмотке без нагрузки ~19,4V. Ориентировочная мощность данного трансформатора ~7 Вт. Считал по .

Кроме этого решил сравнить полученные данные с параметрами трансформаторов серии ТП114 (ТП114-1, ТП114-2,...,ТП114-12). Максимальная выходная мощность данных трансформаторов - 13,2 Вт. Наиболее подходящим к трансформатору ТП114-163М по параметрам оказался ТП114-12 . Напряжение на вторичной обмотке в режиме холостого хода - 19,4V, а под нагрузкой - 16V. Номинальный ток нагрузки - 0,82А.

Также в моём распоряжении оказался ещё один трансформатор, также серии ТП114. Вот такой.

Судя по выходному напряжению (~22,3V) и лаконичной маркировке 9М, это модификация трансформатора ТП114-9 . Параметры ТП114-9 такие: номинальное напряжение - 18V; номинальный ток нагрузки - 0,73А.

На базе первого трансформатора (ТП114-163М ) мне удастся сделать регулируемый блок питания 1,2...24 вольт, но это без нагрузки. Понятно, что при подключенной нагрузке (потребителе тока) напряжение на выходе трансформатора просядет, и результирующее напряжение на выходе DC-DC преобразователя также уменьшится на несколько вольт. Поэтому, этот момент надо учитывать и иметь ввиду.

На базе второго трансформатора (ТП114-9 ) уже получится регулируемый блок питания на 1,2...28 вольт. Это также без нагрузки.

Про выходной ток. Производителем заявлено, что максимальный выходной ток DC-DC преобразователя - 5А. Судя по отзывам, максимум 2А. Но, как видим, трансформаторы мне удалось найти достаточно маломощные. Поэтому выжать даже 2 ампера мне вряд ли получится, хотя всё зависит от выходного напряжения DC-DC модуля. Чем меньше оно будет, тем больший ток удастся получить.

Для всякого маломощного "разносола" данный блок питания подойдёт на ура. Вот запитка "веселящего шарика" напряжением 9V и током около 100 mA.

А это уже запитка 12-ти вольтовой светодиодной ленты длиной около 1 метра.

Также существует облегчённая, Lite-версия данного DC-DC преобразователя , которая собрана также на микросхеме XL4015E1.

Единственное отличие, это отсутствие встроенного вольтметра.

Параметры аналогичные: входное напряжение 4...38V, максимальный ток 5А (рекомендуется не более 4,5А). Реально же использовать при входном напряжении до 30V, 30V с небольшим. Ток нагрузки не более 2...2,5А. Если нагружать сильнее, то ощутимо греется и, естественно, снижается срок службы и надёжность.

Тони Армстронг (Tony Armstrong) Перевод: Павел Башмаков (Pavel Bashmakov) active@сайт Владимир Рентюк

Вступление

Техническая политика производителей телекоммуникационного оборудования, как ответ на требования рынка, направлена на то, чтобы постоянно увеличивать пропускную способность и эффективность выпускаемых ими систем, а также повышать их функциональные возможности и общие технические характеристики. В то же время остаются актуальными и вопросы снижения общего потребления энергии выпускаемых систем. Например, типичная задача состоит в том, чтобы сократить общее энергопотребление путем перенаправления рабочего потока и перемещения рабочей нагрузки на недостаточно задействованные серверы, что позволяет отключить часть серверов, освободившихся на текущий момент. Для удовлетворения этих требований необходимо знать энергопотребление оборудования конечного пользователя. Таким образом, правильно спроектированная система цифрового управления питанием DPSM (англ. DPSM - digital power management system) может предоставить пользователю данные о потребляемой мощности, что помогает реализовать интеллектуальные, или, как еще говорят, «умные», решения по управлению общим энергопотреблением.

Основное преимущество и выгода от использования технологии DPSM - снижение себестоимости разработки и сокращение времени выхода конечного изделия на рынок. Сложные мультишинные системы могут быть эффективно созданы с помощью комплексной среды разработки с интуитивно понятным графическим пользовательским интерфейсом (англ. GUI - graphical user interface). Кроме того, подобные системы упрощают тестирование и отладку устройства, давая возможность вносить изменения непосредственно через графический интерфейс вместо пайки перемычек. Еще одно преимущество - прогнозирование отказов системы питания и внесение превентивных мер, что становится возможным благодаря наличию данных телеметрии, получаемых в реальном времени. Вероятно, особое значение здесь имеет то, что DC/DC-преобразователи с цифровыми функциями управления позволяют разработчикам проектировать «зеленые» системы питания, обеспечивающие необходимую производительность с минимальным энергопотреблением в точках нагрузки. Более того, выгода существует уже на уровне инсталлирования таких систем, снижает затраты на инфраструктуру и общую стоимость пользования системой в течение всего срока службы продукта.

Большинство телекоммуникационных систем питаются через 48-В шину, затем это напряжение обычно понижается до напряжения промежуточной шины, обычно оно находится в диапазоне напряжений от 12 до 3,3 В, от которого осуществляется непосредственное питание плат в рэк-стойках системы. Тем не менее большинство вспомогательных цепей или микросхем на платах должны работать при напряжении в диапазоне менее чем от 1 и до 3,3 В при токах от десятков миллиампер до сотен ампер. В результате DC/DC-преобразователи, используемые в рамках технологии POL (англ. POL - Point-of-Load, технология, при которой источник питания максимально приближен к своей непосредственной нагрузке), должны понизить напряжение промежуточной шины до напряжения, требуемого этими вспомогательными цепями или микросхемами. К таким шинам предъявляются весьма строгие требования по соблюдению последовательности включения, точности напряжения, по маржированию и контролю (обычно с использованием функции супервизора).

В телекоммуникационных системах насчитывается до пятидесяти самых разнообразных шин POL, и системным разработчикам необходим простой способ для управления этими шинами, причем по отношению как к выходному напряжению, так и к последовательности (очередности) их включения и уровню максимально допустимого тока нагрузки. Например, некоторые процессоры требуют, чтобы их напряжение на порты ввода/вывода подавалось еще до подачи основного напряжения на ядро. Другие решения, в частности DSP (англ. DSP - Digital Signal Processor, цифровой сигнальный процессор), предусматривают подачу своего основного напряжения еще до поступления напряжения на порты ввода/вывода. Соблюдение определенного порядка снятия напряжений при выключении питания также является обязательным условием. Для того чтобы упростить конструкцию в части организации электропитания, проектировщику системы нужен простой способ, чтобы сделать все необходимые изменения, направленные на оптимизацию производительности системы, но при этом и сохранить определенное необходимое конфигурирование каждого из ее DC/DC-преобразователей.

Кроме того, чтобы одновременно удовлетворить требования по всем многочисленным шинам питания на платах и по уменьшению площади самих плат, системные разработчики должны иметь относительно простые преобразователи напряжения, поскольку на обратной стороне плат нельзя размещать преобразователи напряжения высотой более 2 мм, что обусловлено плотностью установки, если она выполняется в рэк-стойках. Поэтому специалистам действительно необходимы такие, полностью законченные источники питания в малом форм-факторе.

Решение

μModule компании представляют собой полную законченную так называемую систему в корпусе - SiP (англ. SiP - System in a Package). Использование подобного конструктива сводит к минимуму сроки проектирования и позволяет сократить площадь печатных плат и увеличить плотность компоновки.

DC/DC-преобразователи типа μModule - это комплексное решение в части управления электропитанием со встроенным контроллером, силовыми транзисторами, входными и выходными конденсаторами, элементами схемы компенсации и катушками индуктивности (дросселями), размещенное в компактных корпусах для поверхностного монтажа типа BGA или LGA. Проектирование с помощью DC/DC-преобразователей типа μModules может значительно уменьшить сроки ОКР. Так, необходимое для завершения процесса проектирования время, в зависимости от сложности конструкции, может быть сокращено до 50%. Семейство μModule снимает с разработчика тяжелое бремя выбора компонентов, оптимизации и макетирования устройства, снижая общее время разработки системы и поиска возможных неисправностей, и в конечном счете ускоряет выход изделия на рынок.

Решения на базе DC/DC-преобразователей μModule от компании Linear Technology, выполненные в компактном, ИС-подобном форм-факторе, интегрируют в себе все ключевые компоненты и обычно используются для замены элементов электропитания на дискретных компонентах, в сигнальных цепях и для изолированных конструкций. Благодаря тщательному контролю и жестким испытаниям со стороны компании Linear Technology DC/DC-преобразователи семейства μModule отличает высокая надежность, а широкая доступная номенклатура таких продуктов упрощает их выбор для оптимизации конструкции и размещения преобразователей на конкретной печатной плате.

Семейство продуктов μModule охватывает самый широкий спектр приложений, включая PoL-модули, зарядные устройства, светодиодные драйверы, микросхемы менеджмента систем питания (источники питания PMBus с цифровым управлением) и изолированные преобразователи. Преобразователи линейки μModule , предназначенные для электропитания, позволяют сократить время на проектирование и решить проблемы пространственных ограничений, обеспечивая высокую эффективность (КПД), надежность, а для ряда продуктов - и решения с более низким уровнем излучаемых электромагнитных помех, отвечающим требованиям стандарта EN55022 по классу B.

Рис. 1. Низкопрофильные источники линейки μModule (высота менее 2 мм) могут быть размещены с обеих сторон печатной платы

Поскольку из-за повышенной сложности системы все ее составные конструктивные элементы оказываются рассредоточенными, а сами циклы проектирования максимально сокращены, то на первый план выходит вопрос интеллектуальной собственности такой системы в целом. Это часто означает, что разработка системы питания не может быть оставлена «на потом» и ожидать завершения всего цикла проектирования. Имея небольшое количество времени и весьма ограниченные ресурсы, специалисты, занимающиеся разработкой систем питания, зачастую сталкиваются с задачей, когда им необходимо создать максимально согласованную и высокоэффективную систему питания, при этом занимающую минимальное пространство на печатной плате. Для решения именно таких задач и созданы источники питания линейки μModule, сочетающие в себе высокий КПД импульсного преобразователя и простоту применения LDO.

Аккуратный дизайн, правильная разводка ПП, тщательный подбор компонентов - все это является неотъемлемой и трудоемкой задачей при проектировании эффективной системы питания. Когда время крайне ограничено или опыт в создании подобных систем недостаточен, готовые модульные источники питания линейки μModule помогут сохранить Ваше время и избавят от риска срыва сроков проекта.

В качестве примера приведем суперкомпактный импульсный DC/DC-регулятор напряжения - . Это двухканальный 2,5 А на канал/одноканальный 5-А понижающий регулятор напряжения в микромодульном исполнении и крошечном, супертонком LGA-корпусе 6,25х6,25х1,82 мм. Профиль данного источника соизмерим с профилем стандартного керамического конденсатора в корпусе 1206, что позволяет размещать данный источник как с верхней, так и с нижней стороны печатной платы, заметно сокращая занимаемую площадь, что особо актуально для плат формата PCIe и мезонинных типов подключения (рис. 1).

DC/DC-преобразователи семейства μModule компании Linear Technology также представляют собой решение, одновременно предоставляющее и высокую выходную мощность, и DPSM-функциональность.

Таблица. Перечень низкопрофильных модульных DC/DC-источников питания от Linear Technology

Поскольку многие стабилизаторы напряжения семейства μModule для высокого тока нагрузки могут быть подключены параллельно, причем с высокой точностью согласования при распределении токов (в пределах номинального отклонения в 1% друг от друга), это уменьшает риск возникновения точек локального перегрева. Кроме того, достаточно, чтобы лишь один из подключенных стабилизаторов напряжения μModule предусматривал возможность реализовывать DPSM-функциональность, и именно он способен обеспечить полный цифровой интерфейс, даже если остальные μModule-устройства, включенные параллельно, не имеют возможности реализовать функцию DPSM. На рис. 2 показана схема для решения на ток 180 A плюс реализация функции DPSM для технологии PoL. Данное решение выполнено на базе одного модуля LTM4677 (стабилизатор напряжения μModule с функцией DPSM на ток до 36 A), включенного параллельно с тремя LTM4650 (стабилизаторами напряжения μModule на ток до 50 A без функции DPSM).

Рис. 2. Сочетание одного LTM4677 DPSM μModule и трех LTM4650-стабилизаторов напряжения семейства μModule позволяет реализовать от входной промежуточной шины с номинальным входным напряжением 12 В источник питания с выходным напряжением 1 В и током 186 A

Заключение

Имея возможность организации DPSM и сверхтонкие профили, разработчики электропитания могут легко реализовать в современных системах связи заданные конструктивные требования и обеспечить высокую выходную мощность с напряжением в 1 В для питания новейших интегральных схем специального назначения (ASIC), выполненных на основе суб-20-нм техпроцесса, ядер графических процессоров и ПЛИС. При установке на печатную плату модуль LTM4622 способствует оптимальному использованию пространства на ее нижней стороне благодаря своему ультратонкому профилю. Конечно, такое решение не позволяет значительно экономить дорогостоящее место на плате, но снижает общие требования по охлаждению из-за большей эффективности.

И в заключение хотелось бы напомнить, что применение стабилизаторов напряжения семейства μModule имеет смысл в тех областях, где это заметно сокращает время отладки и помогает более эффективно задействовать площадь печатной платы. В итоге уменьшаются затраты на инфраструктуру, а также на совокупное владение в течение всего срока службы конечного изделия.

Образцы и отладочные средства можно запросить по адресу

Принцип работы

Принцип работы заложен в самом названии. Постоянное напряжение преобразуется в переменное. После этого происходит его повышение или понижение с последующим выпрямлением и подачей на устройство. DC-DC конвертеры, действующие по вышеизложенному принципу, получили название импульсных. Преимуществом импульсных преобразователей является высокий КПД: в районе 90%.

Напряжение на выходе у данных преобразователей ниже, чем на входе. Например, при напряжении на входе 12-50 В с помощью таких DC-DC конвертеров на выходе можно получить напряжение в несколько вольт.

Также преобразователи напряжения различаются по конструктивному исполнению. Они могут быть:

Модульные
Это наиболее распространенный вид DC-DC конвертеров, включающий в себя огромное количество самых разных моделей. Преобразователь помещен в металлический или пластиковый корпус, исключающий доступ к внутренним элементам.
Для монтажа на печатную плату

Данные преобразователи предназначены именно для монтажа на печатную плату. Они отличаются от модульных тем, что у них отсутствует корпус.

→ Диапазон выходного напряжения включает в себя параметры, которые способен выдать DC-DC конвертер на выходе при нормальном режиме работы.

→ Коэффициент полезного действия (КПД) представляет собой отношение значений мощности на входе и выходе. КПД зависит от ряда условий, но наиболее высокий КПД достигается при максимально допустимой нагрузке. Чем больше разница между напряжением на входе и выходе, тем ниже КПД.

→ Ограничение по выходному току. Данная защита имеется в большинстве современных моделей стабилизаторов. Действует следующим образом: как только выходной ток достигает заданного значения, входное напряжение падает. После того как значение выходного тока входит в допустимый диапазон, подача напряжения возобновляется.

Точностные параметры

→ Пульсация. Даже в идеальных условиях присутствуют определенные «шумы», поэтому полностью исключить их невозможно. В качестве единиц измерения указываются мВ. Иногда производитель ставит рядом «р-р», что означает размах напряжения пульсаций – от минимума отрицательного пика до максимума положительного.

Органы управления
Органы управления представлены четырьмя кнопками.