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.
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