Výkonový (80–130 W) univerzální (automatický) zvyšující/snižující DC/DC měnič (konvertor)/nabíječka s vysokou účinností. Ideální jako výkonový napájecí zdroj z čehokoli na cokoli.
Charakteristika
Impulzní DCDC měnič Buck/Boost Step-up/down, neizolovaný. Řídicí obvod LTC3780. Nastavení výstupního napětí, omezení výstupního proudu a podpěťové ochrany na vstupu je víceotáčkovými trimry. Indikace provozu dvěma LED. Vestavěná ochrana proti zkratu na výstupu. Tavná SMD pojistka na vstupu. Svorkovnice pro připojení vstupu i výstupu. V desce plošných spojů jsou v rozích čtyři otvory 3,5 mm pro upevnění celého měniče/nabíjecího modulu.
Technické údaje měniče s LTC3780
- Vstupní napětí: 5–32 V
- Výstupní napětí: 1–30 V (přednastaveno na 12 nebo na 14 V)
- Výstupní proud: max. 8 A (krátkodobě max. 10 A)
- Výstupní výkon: max. 80 W (špičkový 130 W – viz dále)
- Zvlnění na výstupu: 50 mV (při 12 V/5 A)
- Provozní teplota: –40..+85 ℃
Rozměry a schéma zapojení modulu s LTC3780
- Velikost: 47 × 78 × 15 mm
Ovládací a indikační prvky
- CV – Control Voltage = regulace výstupního napětí
- CC – Control Current = omezení výstupního proudu
- UV – Under Voltage protection = podpěťová ochrana
- LED 1 – FAULT – oranžová – indikuje podpěťovou ochranu
- LED 2 – OK – zelená – indikuje měnič v provozu, tj. napětí na výstupu
Vstup je označen IN, výstup OUT.
Popis se za dobu výroby měničů jemně změnil. Dřívější potisk byl: CV + CC + UV, nyní je VOUT-SET + CC-SET + UV-SET (viz pohled na desku měniče zdola).
Jak funguje podpěťová ochrana
Pokud napětí klesne pod mez nastavenou trimrem UV, měnič se vypne. Slouží zejména pro ochranu baterie, ze které měnič odebírá proud. Ta by se jinak vybila pod nepřípustnou mez (hrozilo by její zničení).
Nezapomeňte na hysterezi: Protože část dotazů k tomuto měniči směřuje na podpěťovou ochranu při provozu na olověnou baterii 12 V, vyzkoušel jsem měnič v zapojení, při kterém byl nastavený takto: výstup nastaven trimrem CV na 15,0 V a podpěťová ochrana nastavena trimrem UV na 10,0 V (napětí, při kterém měnič vypne). Opětovné plné zapnutí měniče nastalo při dosažení napětí 10,8 V. Při postupném zvyšování napětí (tj. mezi 10,0 a 10,8 V) střílí měnič na vstupu odběrové špičky a výstupní napětí je nestabilní (nedosahuje napětí nastavené trimrem). Teprve po překonání hystereze (tedy asi 0,8 V) se uklidní.
Typické použití
Příklady možného použití:
1. Máte-li solární panel, který vlivem nepravidelného slunečního svitu kolísá například mezi 8 a 28 volty, a na výstupu potřebujete trvale 12/24 voltů.
2. Máte zařízení, které potřebuje pevné napájecí napětí, přičemž pro mobilní provoz chcete používat různé napájecí zdroje: síťový adaptér, Li-Pol baterie, automobilový akumulátor apod.
Praktické rady
Modul měniče nemá ochranu proti přepólování zdroje na vstupu ani na výstupu (při připojení nabíjené baterie). Pokud s modulem budete často experimentovat, připojte do série na vstup výkonovou usměrňovací diodu, standardní nebo ještě lépe Shottkyho (ty mají nižší úbytek v propustném směru).
V případě trvalého provozu 80 W a více je nezbytné přidat další chlazení, tj. další chladiče zdola desky + dostatečnou cirkulaci vzduchu (stačí malé větráčky). Krátkodobý vzestup výkonu modul zvládne bez dodatečného chlazení. Pokud tento modul vestavíte do malé plastové krabičky, tak i když do ní vyvrtáte větrací otvory a nezajistíte jinou aktivní cirkulaci vzduchu, buďte si jisti, že modul uvaříte.
Pokud budete měnič trvale zatěžovat vysokými proudy, je z důvodu spolehlivosti lepší nahradit svorkovnice pevným spojením vodičů (zapájet kabely přímo do desky).
Čím větší rozdíl bude mezi vstupním a výstupním napětím, tím horší bude účinnost měniče a tím více se bude zahřívat.
Tento měnič vyloženě svádí k tomu, abyste si z něj udělali přenosný regulovatelný zdroj. Stačí tedy odpájet trimry CV a CC, nahradit je potenciometry, případně pro regulaci napětí (CV) dát víceotáčkový (aripot). Hodnoty trimrů jsou vyraženy shora na modrých pouzdrech: 204 = 200k, 504 = 500k. Jen je asi zbytečné nahrazovat trimr pro podpěťovou ochranu.
Tento modul má regulaci omezení výstupního proudu. Na desce měniče se snímá proud v záporné větvi (GND), takže nemůžete propojit zem na vstupu a zem na výstupu nějakým vnějším obvodem (například připojení na nějaký společný zemní potenciál).
Chcete-li zapínat měnič malým (signálovým) spínačem, tak vedle vstupních svorek je na to pamatováno. Nalézají se tam tři otvory s textem ON/OFF. Tam buď malý spínač zapájejte přímo tam, nebo si vyveďte kablíky přes konektor (např. XH2.54mm – 3 pin).
Možné problémy
Pokud při zapojení měnič nefunguje a svítí LED 1 (FAULT) může být příčinou výchozí nastavení trimru UV na příliš vysoké napětí (24 V). Nastavte trimrem podpěťové ochrany nižší napětí, aby se měnič chytnul. Například když na vstup měniče připojíte 12 V, otáčejte trimrem UV (který je nejblíže vstupu) doleva (proti směru hodinových ručiček) a po chvíli začne zhasínat oranžová LED 1 FAULT, která se nachází mezi trimrem a vstupní svorkovnicí, a začne se rozsvěcet zelená LED 2 OK, která je mezi trimrem CV (kterým se nastavuje výstupní napětí Vout) a výstupní svorkovnicí. Jakmile se jasně rozsvítí jen zelená LED, voltmetrem byste měli naměřit již stabilní napětí na výstupu.
U některých měničů nebylo možné dosáhnout deklarovaného výstupní napětí 30 V. Příčinou je nevhodně sestavený odporový dělič přímo od výrobce modulu. Šikovný elektronik si může sám upravit hodnotu SMD odporů jejich výměnou přímo na plošném spoji. Jinak se s tím asi netrapte a při nezbytném požadavku dosáhnout 30 V nám měnič pošlete na záruční výměnu nebo na opravu.
Odkazy
- EN: Náhrada trimru dvěma potenciometry (pro hrubou a jemnou regulaci)
https://www.electronicspoint.com/threads/how-do-i-replace-this-pot-with-2-knob-pots-coarse-fine.284700/ - EN: Vylepšení proudového omezení
http://goingbacktoelectronic.blogspot.com/2017/06/improved-current-limiting-with-ltc3870.html - EN: Řešení možných problémů + schéma částí měniče
https://wiki.beyondlogic.org/index.php?title=WD2002SJ_LTC3780_Synchronous_Buck_Boost_Converter_Ebay_Automatic_lifting_pressure
Videa pro inspiraci
- www.youtube.com/watch?v=wI-KYRdmx-E – jednoduchý napájecí zdroj s LTC3780
- www.youtube.com/watch?v=qHjf20lQLjA – přidání spínače pro spouštění měniče