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[导读]在本文中,我们将学习XL4015的特性和工作原理,XL4015是一个5A 180KHz 36V降压DC到DC转换器。在这里,我们将从模块中拆卸所有组件,完全反向工程原理图并从中制作PCB,以便我们可以订购组件并自己制作PCB。此外,我们将测试模块并比较所有数据表参数,以查看它们是否为真。废话不多说,我们直接开始吧。

在本文中,我们将学习XL4015的特性和工作原理,XL4015是一个5A 180KHz 36V降压DC到DC转换器。在这里,我们将从模块中拆卸所有组件,完全反向工程原理图并从中制作PCB,以便我们可以订购组件并自己制作PCB。此外,我们将测试模块并比较所有数据表参数,以查看它们是否为真。废话不多说,我们直接开始吧。

XL4015 DC-DC降压变换器模块特点

恒流(CC)和恒压(CV)转换器可以在各种情况下非常方便,例如,如果你想用恒流给锂电池充电,你可以很容易地用这个模块来完成。此外,如果您是第一次测试电路并为其供电,则始终建议使用恒流,这将限制在构建过程中出现任何错误时对电路的损坏。

在上面的图像中,您可以看到首先我们有直流输入连接器,它连接到一个非调节电源。接下来,我们有两个10K电位计,用于设置恒流和电压水平。此外,板上有三个LED指示灯;靠近输入连接器的第一个显示模块处于恒流模式时,而靠近输出的另外两个主要用于电池充电应用(电池充电和电池充满指示器)。除此之外,该IC的输入电压范围为8V至36V,器件的输出电压为1.25V至32V。在最大负载下,该器件的PWM占空比可达100%,工作频率可达180khz。模块恒输出电流为5A,工作效率高达96%。如果我们谈论保护功能,它有热关机,短路保护和电流限制功能。

DC-DC降压变换器中使用的元件

在我们查看原理图之前,这里是构建XL4015降压转换器电路所需的组件列表。该电路板的主要组件是XL4015降压转换器IC,这是由XLSEMI设计和开发的5pin IC, XLSEMI是中国知名的制造商,以生产紧凑型降压和升压转换器IC而闻名。构建5A降压转换电路所需的元件清单如下所示。

•XL4015 Buck转换器IC - 1

•78L05电压调节器- 1

•LM358运算放大器- 1

•SS54肖特基二极管- 1

•TL431可编程参考- 1

•470uF,35V电容- 2

•10uF 0805电容2

•10K十转修剪锅- 2

•0.1uF电容器- 3

•270R电阻- 1

•1K电阻- 2

•2.2K电阻- 1

•10K电阻- 1

•71.5K电阻- 1

•90.9K电阻- 1

•Led 0805 - 3

•螺钉端子- 2

xl40155a降压变换器电路图

Buck转换器的原理图如下所示。正如您所看到的,它并不难理解,模块的整体设计确实是一个非常整洁和聪明的工作。模块的原理图如下所示。

电路的工作既简单又困难。如果我们检查XL4015 5A降压转换器模块的数据表,我们可以看到下面给出的典型应用原理图。

现在将上面的原理图与我们的原理图进行比较,您可以看到它们非常相似,因为降压稳压器部分的原理图保持不变,唯一的额外区别是它具有额外的电流限制功能。

现在让我们来理解当前的限制功能是如何工作的。在原理图中,您可以看到我们有一个78L05稳压器,这是一个超低功耗稳压器,用于将TL431 IC的输入电压转换为恒定的5V。TL431是一个参考,在71.5K电阻和电位器的帮助下设置为恒定电流稳压器模式。该参考值与电阻输出端的感应电压进行比较,以限制电流。下面所示的电路是为运算放大器提供恒流源的TL431电路。

接下来,我们有第一个运算放大器部分;电路的这一部分实际上是用来限制电流的。在这部分发生的事情是,输出检测电压与TL431 IC的参考电压进行比较。接下来发生的事情是,如果输出检测电压大于参考电压,则运算放大器的输出变高,并且随着电路的关闭功能,IC的输出关闭。

在上图中,我已经向您展示了数据表中的应用电路和并排的实用电路。因此,在实际电路中,制造商使用LED代替二极管,该LED不仅起到反向电流阻断作用,而且当电流限制功能激活时也会亮起。

接下来,我们有电路的最后一部分,这部分电路用于指示电池充电和完全充电的情况。在这个电路中,当电池充满电时,输出变低,因此充电完成LED打开,现在如果电池正在充电,另一个LED打开指示电池正在充电。

重新创建XL4015 Buck转换器的PCB

由于我们已经制作了原理图,我们认为要为降压转换器模块重新创建PCB,我们就是这样做的。PCB尺寸为25mm / 50mm。你可以从下图中看到。

接下来,我们使用eagle的制造功能来确定PCB的顶部和底部部分,它看起来像下面所示的那样。

在上图中,显示了PCB的顶部,PCB的底部如下所示。

这就是PCB部分的全部内容,您可以通过单击给定的下载链接下载该项目的Gerber文件。

XL4015 DC-DC降压变换器模块测试

为了开始测试,我们首先将降压转换器模块连接到电源上,并将输出连接到直流负载上,我们设置了1A的恒定负载来测试电路。

现在,当它工作时,我们将恒流设置为5A,正如数据表中所宣传的那样。

如果你考虑到模块的大小,我非常印象深刻地看到它能够提供5A的恒流。我测试了这个电路5分钟,它的工作绝对很好。

接下来,我们测试了这个电路的短路情况。正如数据表上宣传的那样,它有内置短路保护,所以我们也测试了它。它运行得非常好。

测试Buck转换器电路时遇到的问题

在测试电路时,我们在其中一些模块中遇到了一个主要问题。在写这篇文章的时候,我们的实验室里有10个模块,但其中一些是正常工作的,而另一些则不是。这让我们很困惑。

但这个问题的解决方案非常简单:我们将一个1uF电容器连接到PCB上,模块工作得非常好,没有任何问题。除此之外,我们没有发现模块板有任何问题。

结论

我在各种输入/输出电压和负载条件下对模块进行了测试,并评估了其效率,所有测试都很顺利,没有任何问题。因此,我们可以说XL4051是一个非常经济高效的模块,用于演示项目和电池充电。

本文编译自circuitdigest

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