Импульсный понижающий регулируемый стабилизатор напряжения на MP1584 (Доработка китайского электронного модуля)

Виктор Михальчук, г. Киев

В Интернете и радиотехнической прессе мож­но найти описания недорогих электронных модулей китайского производства, которые представляют собой миниатюрный импульсный понижающий ста­билизатор напряжения (Step-Down Converter) на ба­зе микросхемы (МС) MP1584 (3А, 1,5 МГц, 28 В).

Фото 1

В силу низкой стоимости (меньше одного дол­лара) подобные модули (фото 1) весьма популяр­ны и доступны. Они в прямом смысле стали про­двинутой заменой интегрального линейного стабилизатора серии 78хх.

Блок-схема микросхемы MP1584 показана на рис.1, а типовая схема импульсного понижающего стабилизатора напряжения на этой МС – на рис.2.

Рис. 1

Основные параметры импульсного стабилизатора на микросхеме MP1584

• широкий диапазон входного напряжения: 4,5…28 В;
• выходное напряжение регулируется в преде­лах 0,8…25 В;
• частота преобразования около 1 МГц;
• «мягкий старт»;
• защита по току (4 А);
• защита от перегрева (диапазон рабочих тем­ператур -20°С…+85°С);
• корпус SOIC8E с улучшенной теплоотдачей.

Китайские модули имеют и ряд недостатков. За­явленный рабочий ток китайского электронного модуля до 2 А. Откровенно говоря, он явно не до­тягивает до заявленных параметров. Так, напри­мер, максимальный длительный рабочий выходной ток в идеале имеет максимум до 1 А. Чудес не бы­вает – беглого взгляда достаточно, чтобы найти как минимум два «слабых» элемента, существенно влияющих на работу. Первый – это диод Шоттки ти­па SS34, якобы 3-амперный на 40 В, но почему-то в корпусе одноамперного. Замечу, что даже при ра­боте на небольших токах, ощущается значительный перегрев. Второй «слабый» элемент – это дрос­сель. Он выбран явно неверно, что обусловлено максимальной китайской экономией. Качествен­ный дроссель на ток 2 А индуктивностью хотя бы 10… 15 мкГн по стоимости больше всего модуля. Индуктивность дросселя – пара­метр зависимый от частоты пре­образования и от значений вход­ного и выходного напряжений (чем меньше перепад входного выходного напряжений, тем меньше может быть индуктив­ность). Возможно, в идеальных условиях с каким-то минималь­ным перепадом входного и вы­ходного напряжений данный мо­дуль справится с током 2 А, но маловероятно.

Рис. 2

Расширить диапазон приме­нения модуля можно, заменив диод Шотки и дроссель, индуктивность лучше рассчитать для своих задач. Точный расчет указан в документации микросхемы (даташите) MP1584, или хотя бы приблизительно подобрать ее значе­ние опытным путем. Покупать дроссель дорого, но можно самостоятельно намотать его на каком-ли­бо подходящем ферритовом кольце.

Можно также облегчить режим работы ключа микросхемы MP1584, снизив частоту переключений. При частоте 500 кГц задающий резистор должен быть 200 кОм, но при этом нужна корректировка це­пи компенсации СЗ*, R3* согласно документации. Дополнительно неплохо установить электролитиче­ские конденсаторы по входу и выходу.

У автора в результате модернизации модуля получилось устройство (фото 2), обеспечивающее следующие параметры:

• входное напряжение 12 В;
• входной ток 0,9 А;
• выходное напряжение выставлено равным 5 В;
• ток нагрузки 1,8 А;
• нагрев корпуса МС большой, но терпимый, можно держать в руках.

Дроссель намотан на кольце диаметром 12 мм до заполнения проводом около 0,6 мм.

Фото 2

Индуктив­ность дросселя приблизительно 15 мкГн. Частота переключения не менялась 1 МГц. КПД около 80%. Возможно, можно было добиться гораздо лучших результатов, если подобрать частоту под новый дроссель (в идеале КПД 87% при таком токе).

Автор: Виктор Михальчук, г. Киев