Понижающий импульсный преобразователь на LM2678.

В случае когда нет розетки по близости, а необходим источник питания для зарядки и работы мобильных устройств, могут быть использованы аккумуляторы размера АА. У меня их большое количество от вспышек для камеры.

Исходные данные:

Требования по функциям:

Требования по конструктиву:

Другие требования :

Схемотехника:

Импульсный понижающий преобразователь


Понижающий импульсный преобразователь собран на микросхеме LM2678-ADJ по рекомендациям из описания. Корпус ТО220-7:

 

Работает на внутренне-зафиксированной частоте 260КГц. Выходное напряжение устанавливается цепочкой R1, R2, R3. Подстраивается резистором R2.

Входные и выходные конденсаторы — танталловые — выбраны исходя из размеров и для поверхностноо монтажа, корпус — тип D .

Возможный диапазон входных напряжений такого преобразователя — от 7 до 40В. При больших входных напряжениях необходимо выбрать конденсаторы входного фильтра С1-С3 на необходимое рабочее напряжение.

Микросхема LM2678 позволяет сделать схему со слаботочным выключателем питания. Силовой вход (вывод 2) подключается к батарее напрямую. Преобразователь запускается когда вывод 7 отсоединяется от «земли».

Дроссель L1 намотан на сердечнике из распылённого железа в констркутиве T50-52B (размером 12,7 / 7,7 / 6,35 мм) (Дроссель от старой материнкой платы ПК из материала №52 зелено - голубая маркировка)

Индуктивность дросселя 33мкГн выбрана по номограммам из описания на микросхему ( pdf).

Изготовление дросселя. В старых материнских платах есть импульсные преобразователи с дросселями:


 

Согласно документу ( “IronPowderCoils.doc” , “IronPowderCoils.xls” ) определяем параметры тех сердечников которые удалось найти.

В моем случае: Зелено - голубой , внешним диаметром 12,7 мм и высотой 6,35 мм. Для него A L = 43,5 нГн/Вит 2

Индуктивность дросселя намотанного на кольцевом сердечнике рассчитывается по формуле: L = A L * N 2 . Следовательно, количество витков необходимых для намотки считается по формуле: N = SQRT(L / A L ) = SQRT(33 мк Гн / 43,5 н Гн/Вит 2 ) = 28 Витков . Диаметр провода 0.7мм . Наматывается ровным слоем виток к витку:

Можно использовать уже готовый дроссель: SRR1208-330YL 33мкГн ( </a> В ЧипИДипе есть)

Диод Шоттки (SD1) — MBRB1545CT ( 45В 15А ) ( PDF) в корпусе D2Pak для поверхностного монтажа (с запасом и массивным корпусом для теплоотвода). (Такой в магазине просто был)

Печатная плата преобразователя, размером 120 х 16 мм.

Файл трассировки печатной платы в формате Sprint Layout 3.0: ( Pcb_04.lay )

Индикатор разряда аккумулятора

10- разрядный, собран на микросхеме LM3914  по рекомендациям из описания.

 

Индикатор расчитан на работу с 8 аккумуляторами по 1.2В соединенными последовательно. Настроен на отображение напряжения в интервале от 1.1В (элемент разряжен) до 1.35В (полностью заряжен). В итоге, входное напряжение изменяется в пределах от 8.8В до 10.8В.

Особенности микросхемы не позволяют измерять входное напряжение до уровня напряжение питания. Поэтому для простоты - измеряется только половина входного напряжения. Для этого используется входной делитель на резисторах R1 + R2 + RT1. В общем случае, его можно заменить на 2 одинаковых точно-подобранных резистора, без возможности подстройки. После делителя, входное напряжение изменяется в пределах от 4.4В до 5.4В.

Микросхема LM3914 имеет внутренний источник регулируемого опорного напряжения. Для его установки используются резисторы R3 + RT2 ( цепочка из двух — для удобства точной настройки). Резистором RT2 задаем верхнюю измеряемую границу в U hi = 5.4В на выводе 7 ( Ref out). Это напряжение подается на вход внутренного делителя компараторов. Нижняя граница измеряемого напряжения задеется резисторами R4 + RT3 . Резистором RT 3 задаем нижнюю границу в U lo = 4 .4В на выводе 4 ( R lo).

Резистором R5 задается ток светодиодов, равный приблизительно в 10 раз больше чем ток через резистор R5.

Вывод 9 микросхемы LM3914 используется для установки режима отображения индикатора. Если на него подать напряжение питания, то будут гореть светодиоды от минимального до текущего (« Bar Mode »), если же оставить неподключенный, то будет гореть только один светодиод в измеряемой позиции.

Печатная плата индикатора, размером 39 х 16 мм:

  Трассировка неполная — необходимы 2 перемычки:

  1. от 3го вывода микросхемы на шину питания

  2. от 5го вывода микросхемы на регулирующий вывод подстроечного резистора RT1.

Файл трассировки печатной платы в формате Sprint Layout 3.0: ( Pcb_04.lay )

В итоге вот что получилось:

Дополнительно еще приклеил входной разъем - на него можно подать любое внешнее входное напряжение от 7 до 25Вольт (входные конденсаторы в моем варианте на 25В) - к примеру от машины, солнечной батареи, другого 12В аккумулятора, подходящего по мощности сетевого адаптера, в-общем "всеядный" девайс.
В этом случае устройство можно использовать как просто преобразователь (без аккумуляторов)

Ссылки и полезная документация которые были использованы в процессе разработки:

LM2678.pdf - Datasheet
LM3914.pdf - Datasheet
LB-48.pdf - Application Notes на LM3914
MBRB1545CT.pdf - диод Шоттки
LED_SMD.pdf - светодиоды поверхностного монтажа (использованные в индикаторе)

Схемы в формате sPlan:
Импульсный преобразователь
Индикатор разряда
Печатная плата - в формате SprintLayout 3.0

Маркировка танталовых конденсаторов
Excel-файл - маркировка-справочник-расчет по кольцам из порошкового железа (почти то же но в DOC-формате)
Excel-файл калькулятор (использовался при расчете дросселя)

Вся статья одним PDF-файлом

PS: Комментарии и дополнения — обсуждаемы.

PS: На заказ не собираю (не интересно)