Понижающий синхронный DC-DC преобразователь напряжения

Понижающий синхронный DC-DC преобразователь напряжения

Сегодня я буду собирать синхронный DC-DC преобразователь своими руками. С понижающими преобразователями наверно знакомы все. На АлиЭкспресс полно таких модулей, самые распространенные из них делаются на базе микросхемы LM2596 и LM2576. Я неоднократно тестировал такие платы. У всех у них один недостаток, существенная просадка напряжения под нагрузкой.

Если посмотреть на упрощенную схему такого преобразователя, то там будет транзистор, который открывается на небольшой промежуток времени, дроссель, накапливающий энергию, и диод, через который потом дроссель отдает энергию после закрытия транзистора. Транзистор закрывается, когда на нагрузке возрастает напряжение до необходимого уровня и так происходит все по кругу.

Схема стандартного понижающего DC-DC

В синхронном DC-DC преобразователе вместо диода устанавливается транзистор. Транзистор значительно превосходит диод по характеристикам, он может пропустить через себя гораздо больший ток. К тому же, в структуре синхронной микросхему предусматривается вывод для установки обратной связи, что позволяет добиться более точной настройки выходного напряжения.

Схема синхронного понижающего DC-DC

Схему и печатную плату для изготовления данного преобразователя я взял с канала Open Frime TV. Ссылка на это видео https://www.youtube.com/watch?v=pmHIlMJqmOY. Преобразователь будет собираться на SMD компонентах. Пришлось заказать очень много пакетиков с SMD резисторами и конденсаторами, потому что большинство из них продается только по 100 штук. Получилась огромная куча.

Схема собираемого синхронного DC-DC

Плату я буду заказывать в Китае на сайте jlcpcb.com ($2 for 1-4 Layer PCBs, Get SMT Coupons: https://jlcpcb.com/DYE). Для этого мне понадобится разработанная в программе SprintLayout печатная плата этого преобразователя, которую автор предоставляет под своим видео в свободном доступе. Я сформировал все необходимые гербер файлы и загрузил их на сайт jlcpcb.com.

SprintLayout печатная плата синхронного преобразователя

После успешной загрузки и обработки на экране должны появиться изображения платы с лицевой и обратной стороны, а под ними будут дополнительные настройки заказа, которые можно вообще не менять и сразу приступить к оформлению и оплате.

Заказ платы синхронного DC на jlcpcb.com

Через некоторое время приходит коробочка с готовыми платами. В подарок мне положили пазлы. Я ожидал там увидеть скидочный купон, но увы, там просто картинка их завода. Платы, в количестве пяти штук, герметично запаяны в плотном пакете. Качество плат, как всегда, на высоте. Качественно нанесенная защитная маска, шелкография, луженые контактные площадки.

Печатные платы синхронного DC-DC в коробке
Печатные платы синхронного DC-DC лицевая сторона
Печатные платы синхронного DC-DC обратная сторона

Посмотрите на эти миниатюрные SMD резисторы и конденсаторы. Я даже не знал, получится их запаять или нет. Фен у меня есть только строительный и китайский паяльник. На ютубе я нашел ролик под названием «Не бойся smd». Там автор рассказал и наглядно показал, как паять smd компоненты обычным паяльником с тонким жалом. Для этого нужен хороший флюс, пинцет и паяльник. И действительно, все получилось. Как он говорил, побольше флюса и олово само потечет, куда нужно.

Миниатюрные размеры SMD

Я использовал флюс Mechanic, который лежит у меня уже несколько лет. А вот жало паяльника я выбрал неудачное. Оно изогнутое и я думал, мне так будет проще. Но почему-то все олово собиралось в верхней части изгиба, и это доставило немало геморроя.

Но, несмотря на все трудности, у меня все получилось. Нужных конденсаторов большой емкости под smd в продаже не было, пришлось обычным крутить ножки в бублики. И как-то я прогадал с дросселем. Взял на 1 ампер, а надо бы на 2 ампера ставить. Но это уже не важно, главное, что мне удалось запаять все smd компоненты.

Собранный синхронные DC-DC

Пришло время тестирования. Подключил блок питания на вход с напряжением более 5 В, а на выходе 4.86 В. Должно быть 5 В. Я уже думал, что преобразователь не работает, но при изменении входного напряжения выходное на плате держалось стабильно. Видимо сопротивления резисторов в делителе напряжения на плате имеют большие отклонения от нормы.

Для тестирования под нагрузкой я буду подключать резистор на 5 Ом для имитации нагрузки в 1А. Напряжение на выходе просаживается всего на 5 сотых вольт и это отличный результат. Вот только с нагревом микросхемы беда, от 1 ампера она начала сильно греться, и дроссель тоже стал горячим.

На плату можно подавать напряжение до 23В и при любом его значении на выходе получается стабильный результат. Еще в синхронной микросхеме реализована защита от короткого замыкания. При устранении причины КЗ плата сразу же начинает работать.

Весь процесс заказа, сборки и тестирования синхронного DC-DC преобразователя смотрите в видео ниже.