Понижающий DC-DC преобразователь LM2596S (регулируемый, 3 А)

Общие сведения

Понижающий DC-DC преобразователь LM2596S — небольшая плата, которая из более высокого постоянного напряжения делает более низкое и держит его стабильным. Нужное напряжение выставляется винтом подстроечного резистора, ток нагрузки — до 3 А.

Чаще всего им питают Arduino и модули от блока питания или аккумулятора на 12–24 В, получают 5–6 В для сервоприводов или 3,3 В для ESP и датчиков. Преобразователь импульсный: лишнее напряжение он не сжигает в тепло, как линейный стабилизатор 7805. При 12 → 5 В и токе 2 А он берёт от источника около 1 А, а линейный взял бы все 2 А.

На плате стоит микросхема LM2596S-ADJ: буква S означает корпус TO-263 для пайки на плату, ADJ — регулируемую версию.

Характеристики

• Микросхема: LM2596S-ADJ, корпус TO-263;
• Входное напряжение: 4,5–40 В (40 В — предел микросхемы, входной конденсатор на 50 В; о запасе — ниже);
• Выходное напряжение: 1,2–35 В (35 В — предел выходного конденсатора), всегда ниже входного;
• Ток нагрузки: до 3 А;
• Вход выше выхода хотя бы на 1 В при токе 1 А и на 1,3 В при 3 А (типичные цифры даташита), с запасом — на 2 В;
• КПД в испытательной схеме TI при токе 3 А: 73 % (12 → 3,3 В), 80 % (12 → 5 В), 90 % (25 → 12 В);
• Частота преобразования: 150 кГц;
• Защиты в микросхеме: ограничение тока и отключение при перегреве; от переполюсовки защиты нет, долгое замыкание выхода плата может не выдержать (диод SS34 на 3 А);
• Подключение: площадки под пайку IN+, IN−, OUT+, OUT−; минус входа и выхода общий, гальванической развязки нет.

Цифры по микросхеме взяты из даташита Texas Instruments (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. Для тока в амперы берите провод потолще, а не перемычки для макетной платы.
2. Саму нагрузку пока не подключайте: с завода на выходе может стоять любое напряжение. Подайте питание на вход, 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 на выходе почти столько же, сколько на входе, напряжение может долго не меняться: крутите в одну сторону, а если за 25 оборотов оно не начало падать — в другую.
4. Выключите питание, подключите нагрузку, включите и проверьте напряжение ещё раз, уже под нагрузкой.

Мелочи, на которых спотыкаются

• Плюс и минус на входе. Защиты от переполюсовки нет: перепутали провода — микросхема может сгореть. Проверьте полярность до включения.
• Вход должен быть выше выхода. Например, для 5 В подавайте на вход от 7 В: при меньшем напряжении выход проседает вслед за входом. Поднять напряжение модуль не умеет, для этого есть повышающий преобразователь XL6009.
• Запас по напряжению. Texas Instruments советует брать диод с запасом в 1,25 раза к входному напряжению, а выходной конденсатор — в 1,5 раза к выходному. На плате стоят диод SS34 на 40 В и выходной конденсатор на 35 В (входной — на 50 В), отсюда вход до 32 В и выход до 23 В. От 24 В плата работает с запасом, 36 В — уже больше, чем советует TI.
• Нагрев. В даташите сказано: при токе больше 2 А корпусу TO-263 может не хватить меди на плате и понадобится обдув. Плата у модуля маленькая, поэтому ближе к 3 А микросхема сильно греется — дайте ей обдув, можно добавить радиатор, и не прячьте модуль в глухой корпус. Нужен ток больше — берите преобразователь XL4015E1 на 5 А.
• Питание Arduino. Проще всего — через круглое гнездо или вывод Vin: выставьте на модуле 7–12 В, как указано для Arduino Uno; лучше ближе к 7 В — меньше греется стабилизатор Arduino. На вывод 5V подавайте только точно выставленные 5 В: этот вход идёт мимо стабилизатора Arduino, и лишнее напряжение достанется сразу микроконтроллеру.

Что пригодится вместе

• Мультиметр — без него напряжение не выставить;
• Силиконовый провод 20AWG, красный и чёрный — для входа и выхода;
• Штекер питания 2,1 мм с клеммником — подать выход модуля в круглое гнездо Arduino без пайки;
• Батарейный отсек 3×18650 — автономное питание 11,1 В, из которого модуль сделает нужное напряжение;
• Радиатор 11 × 11 × 5 мм — на микросхему при токе больше 2 А (корпус микросхемы 10 × 9 мм).

Комплектация

• 1 × понижающий DC-DC преобразователь LM2596S.

Ссылки

• Даташит LM2596 (Texas Instruments).