Повышающий / понижающий DC-DC преобразователь XL6009 (регулируемый)

Общие сведения

Повышающий / понижающий DC-DC преобразователь XL6009 — плата, которая держит на выходе заданное напряжение, даже когда входное то выше, то ниже него. Нужное напряжение выставляется винтом подстроечного резистора.

Он нужен там, где напряжение источника «плавает». Например, у трёх аккумуляторов Li-ion подряд оно за разряд опускается с 12,6 В (по 4,2 В) ниже 12 В, а нагрузке нужны ровные 12 В. Так же «плавает» бортовая сеть легковой машины на 12 В. Если вход всегда выше нужного хотя бы на 2 В, проще и с большим током справится понижающий LM2596S, если всегда ниже — повышающий XL6009.

Характеристики

• Схема: повышающе-понижающая (SEPIC) на микросхеме XL6009E1, корпус TO263-5L, две катушки по 47 мкГн;
• Входное напряжение: 5–32 В (рабочий диапазон микросхемы; входной конденсатор на 35 В);
• Выходное напряжение: выше или ниже входного; вход и выход вместе — не больше 35 В (диод SS34 на 40 В, о причине — ниже), то есть от 5 В — до 30 В (выходной конденсатор на 35 В);
• Ток: с выхода — не больше 3 А (диод SS34), на деле меньше: через ключ микросхемы идёт сумма входного и выходного тока, а ключ ограничен 4 А (расчёт — ниже);
• Частота преобразования: 400 кГц;
• Защиты в микросхеме: ограничение тока ключа, отключение при перегреве; есть плавный пуск;
• Подключение: площадки под пайку IN+, IN−, OUT+, OUT−;
• Размеры платы: 47,6 × 24,7 мм, высота 12,8 мм, два крепёжных отверстия диаметром 3,2 мм.

Цифры по микросхеме взяты из даташита XLSEMI (ссылка в конце страницы).

Подключение и настройка

1. Припаяйте провода: к IN+ и IN− — от источника, к OUT+ и OUT− — провода, которые потом пойдут к нагрузке. Подписи есть с обеих сторон платы, на обороте ещё и стрелка от входа к выходу.
2. Саму нагрузку пока не подключайте: с завода на выходе может стоять любое напряжение. Первый раз подайте на вход самое низкое напряжение, с которым будет работать модуль: если с завода выставлен высокий выход, на диоде будет меньше. Щупы мультиметра — на OUT+ и OUT−.
3. Крутите винт подстроечного резистора маленькой отвёрткой и смотрите на мультиметр. Резистор многооборотный: у резисторов этого типа (3296) от края до края около 25 оборотов, поэтому напряжение меняется медленно. На краю винт не упирается, а прокручивается вхолостую: если напряжение совсем не меняется — винт на краю, крутите в другую сторону. Выше, чем 35 В минус входное, не поднимайте: от 12 В — не выше 23 В.
4. Выключите питание, подключите нагрузку, включите и проверьте напряжение ещё раз, уже под нагрузкой.

Мелочи, на которых спотыкаются

• Вход и выход вместе — не больше 35 В. В этой схеме выходной диод (SS34 на 40 В) запирается на сумму входного и выходного напряжений, плюс выбросы при переключениях, поэтому оставляем 5 В запаса. От 5 В можно выставить не больше 30 В, от 12 В — не больше 23 В, от 24 В — не больше 11 В. Считайте по самому высокому напряжению на входе. Если нужно больше, а вход всегда ниже выхода, — берите повышающий XL6009.
• Ток. Ток со входа ≈ ток нагрузки × (U выхода / U входа) / КПД, а через ключ микросхемы идут оба тока сразу. Поэтому даже без потерь с выхода можно взять меньше, чем 4 А ÷ (1 + U выхода / U входа): при 12 → 12 В — меньше 2 А, при 5 → 12 В — меньше 1,2 А. На деле берите с запасом: ток через ключ идёт импульсами с пиком выше среднего.
• Вход от 5 В. Один аккумулятор Li-ion (до 4,2 В) ниже рабочего диапазона микросхемы. Для него берите мини-преобразователь (вход от 2 В) или Trema-модуль на 5 или 12 В.
• Плюс и минус на входе. Про защиту от переполюсовки ничего не известно — считайте, что её нет, и проверьте полярность до включения.
• Нагрев. При большом токе греются микросхема, диод и катушки. Дайте обдув и не прячьте модуль в глухой корпус.

Что пригодится вместе

• Мультиметр — без него напряжение не выставить;
• Силиконовый провод 20AWG, красный и чёрный — для входа и выхода;
• Батарейный отсек 3×18650 — пример из начала страницы: модуль держит 12 В, пока аккумуляторы садятся; берите аккумуляторы с защитой — модуль за разрядом не следит;
• Штекер питания 2,1 мм с клеммником — провода с OUT+ и OUT− зажимаются в клеммник, штекер вставляется в круглое гнездо питания.

Комплектация

• 1 × повышающий / понижающий DC-DC преобразователь XL6009.

Ссылки

• Руководство на вики: пример настройки, контакты платы, габаритный чертёж;
• Даташит XL6009 (XLSEMI).