分享一款具有恒流和恒壓的直流控制轉(zhuǎn)換器

在本文中，我們將了解XL4015的功能和工作原理，XL4015是一款5A 180KHz 36V降壓DC至DC轉(zhuǎn)換器。

我們將從模塊中解焊所有組件，對(duì)原理圖進(jìn)行完全逆向工程并從中制作PCB，以便我們可以訂購(gòu)組件并自己制作PCB。

此外，我們將測(cè)試模塊并比較所有數(shù)據(jù)表參數(shù)，以查看它們是否成立。

XL4015轉(zhuǎn)換器模塊特點(diǎn)

恒流（CC）和恒壓（CV）轉(zhuǎn)換器在各種條件下都可以派上用場(chǎng)，例如，如果您想用恒流為鋰電池充電，則可以使用此模塊輕松完成此操作。

如果您正在測(cè)試電路并首次為其供電，則建議使用恒定電流，以便在構(gòu)建過(guò)程中出現(xiàn)任何錯(cuò)誤時(shí)限制對(duì)電路的損壞。

在上圖看到我們有直流輸入連接器，用于連接到未調(diào)節(jié)的電源。接下來(lái)，有兩個(gè)10K電位計(jì)，用于設(shè)置恒定的電流和電壓。

此外，板上有三個(gè)LED指示燈，輸入連接器附近的第一個(gè)顯示模塊何時(shí)處于恒流模式，而靠近輸出的另外兩個(gè)主要用于電池充電用（電池充電和電池充滿(mǎn)指示燈）。

除此之外，該IC的輸入電壓范圍為8V至36V，器件的輸出電壓為1.25V至32V。在最大負(fù)載下，該器件的 PWM 可以達(dá)到 100% 占空比，并且可以在 180 kHz 的工作頻率下工作。

模塊的恒定輸出電流為5A，工作時(shí)效率可達(dá)96%。它具有熱關(guān)斷，短路保護(hù)和電流限制功能。

所用元件清單

在查看原理圖之前，我們先看一下XL4015降壓轉(zhuǎn)換器電路所需的元件列表。該板的主要組件是XL4015降壓轉(zhuǎn)換器IC，這是由XLSEMI設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的5引腳IC，XLSEMI是中國(guó)知名制造商，以生產(chǎn)緊湊型降壓和升壓轉(zhuǎn)換器IC而聞名。構(gòu)建 5A 降壓轉(zhuǎn)換器電路所需的組件列表如下所示：

在這里插入圖片描述

XL4015?降壓轉(zhuǎn)換器?IC?-?1
78L05?穩(wěn)壓器?-?1
LM358?運(yùn)算放大器?-?1
SS54?肖特基二極管-?1
TL431?可編程基準(zhǔn)?-?1
470uF，35V?電容器?-?2
10uF?0805?電容器?-2
10K?十轉(zhuǎn)修剪鍋?-?2
0.1uF?電容器?-?3
270R?電阻器?-?1
1K?電阻器?-?2
2.2K?電阻器?-?1
10K?電阻器?-?1
71.5K?電阻器?-?1
90.9K?電阻器?-?1
發(fā)光二極管?0805?-?3
螺釘接線端子?-?2

XL4015 5A 電路原理圖

降壓轉(zhuǎn)換器的原理圖如下所示。這并不難理解，并且模塊的整體設(shè)計(jì)確實(shí)是一項(xiàng)非常整潔而聰明的工作，該模塊的原理圖如下所示。

仔細(xì)觀察我們可以看到下面給出的典型應(yīng)用原理圖：

現(xiàn)在將上面的原理圖與我們的原理圖進(jìn)行比較，您可以看到它非常相似，因?yàn)榻祲悍€(wěn)壓器部分的原理圖保持不變，唯一的額外區(qū)別在于它具有額外的限流功能。

現(xiàn)在讓我們了解當(dāng)前限制功能的工作原理。在原理圖中，您可以看到我們有一個(gè)78L05穩(wěn)壓器，這是一種超低功耗穩(wěn)壓器，用于將TL431 IC的輸入電壓轉(zhuǎn)換為恒定的5V。

TL431 是一款基準(zhǔn)電壓源，可在 71.5K 電阻器和電位計(jì)的幫助下設(shè)置為恒流調(diào)節(jié)器模式。該基準(zhǔn)電壓與電阻輸出側(cè)的檢測(cè)電壓進(jìn)行比較，以限制電流。下面顯示的電路是TL431電路，它為運(yùn)算放大器提供恒流源。

接下來(lái)，我們有第一個(gè)運(yùn)算放大器部分，這部分電路實(shí)際上用于限制電流。這部主要是輸出檢測(cè)電壓與TL431 IC的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果輸出檢測(cè)電壓大于基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器的輸出變?yōu)楦唠娖?，并且具有電路的關(guān)斷功能，IC的輸出將關(guān)閉。

在上圖中，展示了數(shù)據(jù)表中的應(yīng)用電路，其中并排放置了一個(gè)實(shí)用電路。因此，在實(shí)際電路中，制造商使用LED而不是二極管，這種LED不僅充當(dāng)反向電流阻斷，而且在電流限制功能處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)也會(huì)亮起。
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接下來(lái)看一下電路的最后一部分，這部分電路用于指示電池充電和完全充電的狀態(tài)。在該電路中，當(dāng)電池充滿(mǎn)電時(shí)，輸出變低，因此充電完成LED打開(kāi)，現(xiàn)在如果一個(gè)電池正在充電，另一個(gè)LED打開(kāi)以指示電池正在充電。

XL4015 PCB設(shè)計(jì)

因?yàn)槲覀円呀?jīng)有了原理圖，因此我們想為降壓轉(zhuǎn)換器模塊重新創(chuàng)建PCB就相對(duì)比較簡(jiǎn)單了。印刷電路板的尺寸為25毫米/50毫米，您可以從下圖中看到這一點(diǎn)。

接下來(lái)，我們使用 eagle 的制造功能來(lái)確定 PCB 的頂部和底部，如下所示。

在上圖中，PCB的頂部顯示了，PCB的底部如下所示

這就是PCB部件的全部?jī)?nèi)容，具體PCB文件在文末給大家分享出來(lái)。

測(cè)試XL4015

為了開(kāi)始測(cè)試，我們首先將降壓轉(zhuǎn)換器模塊連接到電源，并將輸出連接到直流負(fù)載，并設(shè)置了1A的恒定負(fù)載來(lái)測(cè)試電路。

現(xiàn)在，當(dāng)它起作用時(shí)，我們將恒定電流設(shè)置為5A。

如果您考慮模塊的尺寸，它能夠提供5A的恒定電流。我測(cè)試了這個(gè)電路5分鐘，它工作得很好。
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