深度剖析XL4015的特性和工作原理

在本文中，我們將了解XL4015的特性和工作原理，它是一款5A 180KHz 36V 降壓直流到直流轉(zhuǎn)換器。在這里，我們將拆焊模塊中的所有組件，對原理圖進(jìn)行完全逆向工程并從中制作PCB，以便我們可以訂購組件并自己制作PCB。此外，我們將測試模塊并比較所有數(shù)據(jù)表參數(shù)，看看它們是否成立。因此，事不宜遲，讓我們開始吧。

XL4015 DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器模塊特性

恒流 （CC） 和恒壓 （CV） 轉(zhuǎn)換器在各種情況下都非常方便，例如，如果您想以恒定電流為鋰電池充電，您可以使用此模塊輕松完成。此外，如果您是第一次測試電路并為其供電，則始終建議使用恒定電流，如果您在構(gòu)建過程中犯了任何錯(cuò)誤，這將限制對電路的損壞。

在上圖中，您首先可以看到我們有直流輸入連接器，用于連接到非穩(wěn)壓電源。接下來，我們有兩個(gè) 10K 電位器，用于設(shè)置恒定電流和電壓電平。此外，板上還有三個(gè)LED指示燈；輸入連接器附近的第一個(gè)顯示模塊何時(shí)處于恒流模式，而輸出附近的另外兩個(gè)主要用于電池充電應(yīng)用（電池充電和電池充滿指示）。除此之外，該IC的輸入電壓范圍為8V至36V，器件的輸出電壓為1.25V至32V。在最大負(fù)載下，器件的 PWM 可以達(dá)到 100% 的占空比，并且可以在 180 kHz 的工作頻率下工作。模塊恒定輸出電流為5A，工作時(shí)效率最高可達(dá)96%。

DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器中使用的組件

在我們查看原理圖之前，這里是構(gòu)建XL4015 降壓轉(zhuǎn)換器電路所需的組件列表。該板的主要組件是XL4015降壓轉(zhuǎn)換器IC，這是由XLSEMI設(shè)計(jì)和開發(fā)的5pin IC，XLSEMI是中國知名制造商，以生產(chǎn)緊湊型降壓和升壓轉(zhuǎn)換器IC而聞名。構(gòu)建 5A 降壓轉(zhuǎn)換器電路所需的組件列表如下所示 -

XL4015 降壓轉(zhuǎn)換器 IC - 1

78L05 穩(wěn)壓器 - 1

LM358 運(yùn)算放大器 - 1

SS54 肖特基二極管- 1

TL431 可編程參考 - 1

470uF，35V 電容 - 2

10uF 0805電容-2

10K 十轉(zhuǎn)修剪鍋 - 2

0.1uF 電容 - 3

270R 電阻器 - 1

1K 電阻 - 2

2.2K電阻 - 1

10K 電阻 - 1

71.5K 電阻 - 1

90.9K 電阻 - 1

LED 0805 - 3

螺絲端子 - 2

XL4015 5A 降壓轉(zhuǎn)換器的電路圖

降壓轉(zhuǎn)換器的原理圖如下所示。正如你所看到的，它并不難理解，模塊的整體設(shè)計(jì)確實(shí)是一個(gè)非常整潔和聰明的工作。模塊示意圖如下所示。

電路的工作既簡單又困難。如果我們查看XL4015 5A 降壓轉(zhuǎn)換器模塊的數(shù)據(jù)表，我們可以看到下面給出的典型應(yīng)用示意圖。

現(xiàn)在將上面的原理圖與我們的原理圖進(jìn)行比較，您可以看到它非常相似，因?yàn)榻祲悍€(wěn)壓器部分的原理圖保持不變，唯一的額外區(qū)別是它具有額外的電流限制功能。

現(xiàn)在讓我們了解限流功能的工作原理。在原理圖中，您可以看到我們有一個(gè) 78L05 穩(wěn)壓器，它是一種超低功耗穩(wěn)壓器，用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為 TL431 IC 的恒定 5V。TL431 是在 71.5K 電阻器和電位器的幫助下設(shè)置為恒定電流調(diào)節(jié)器模式的基準(zhǔn)。將該基準(zhǔn)與來自電阻器輸出側(cè)的檢測電壓進(jìn)行比較，以限制電流。下面顯示的電路是為運(yùn)算放大器提供恒定電流源的 TL431 電路。

接下來，我們有第一個(gè)運(yùn)算放大器部分；這部分電路實(shí)際上是用來限制電流的。這部分發(fā)生的是輸出檢測電壓與來自 TL431 IC 的參考電壓進(jìn)行比較。接下來發(fā)生的情況是，如果輸出檢測電壓大于參考電壓，則運(yùn)算放大器的輸出變?yōu)楦唠娖剑⑶译S著電路的關(guān)閉功能，IC 的輸出將關(guān)閉。

在上圖中，我向您展示了數(shù)據(jù)表中的一個(gè)應(yīng)用電路和一個(gè)實(shí)際電路。所以在實(shí)際電路中，廠家用LED代替二極管，這個(gè)LED不僅起到阻斷反向電流的作用，而且在限流功能激活時(shí)會亮起。

接下來，我們有最后一部分電路，這部分電路用于指示電池充電和充滿電的情況。在此電路中，當(dāng)電池充滿電時(shí)，輸出變?yōu)榈碗娖剑潆娡瓿?LED 亮起，現(xiàn)在如果電池正在充電，另一個(gè) LED 亮起，指示電池正在充電。

為 XL4015 降壓轉(zhuǎn)換器重新創(chuàng)建 PCB

由于我們已經(jīng)制作了原理圖，因此我們想為降壓轉(zhuǎn)換器模塊重新創(chuàng)建 PCB，我們就是這樣做的。PCB的尺寸為25mm / 50mm。您可以從下圖中看到。

接下來，我們使用 Eagle 的制造功能來確定 PCB 的頂部和底部，如下圖所示。

在上圖中，顯示了 PCB 的 TOP 面，PCB 的底面如下圖所示 -

這就是 PCB 部分的全部內(nèi)容，您可以通過單擊給定的下載鏈接下載項(xiàng)目的Gerber 文件。

測試 XL4015 DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器模塊

開始測試，我們首先將降壓轉(zhuǎn)換器模塊連接到電源，并將輸出連接到直流負(fù)載，我們設(shè)置了1A的恒定負(fù)載來測試電路。

現(xiàn)在它正在工作，我們將恒定電流設(shè)置為 5A，正如數(shù)據(jù)表中所宣傳的那樣。

如果您考慮模塊的尺寸，我印象深刻的是它能夠提供 5A 的恒定電流。我測試了這個(gè)電路 5 分鐘，它工作得非常好。

接下來，我們測試了該電路的短路情況。正如數(shù)據(jù)表上所宣傳的那樣，它具有內(nèi)置的短路保護(hù)功能，因此我們也對其進(jìn)行了測試。它工作得非常好。

測試降壓轉(zhuǎn)換器電路時(shí)遇到的問題

在測試電路時(shí)，我們在其中一些模塊中遇到了一個(gè)主要問題。在撰寫本文時(shí)，我們的實(shí)驗(yàn)室中有 10 個(gè)模塊，但其中一些正在運(yùn)行，而另一些則沒有。這讓我們非常困惑。

但這個(gè)問題的解決方案非常簡單：我們在 PCB 上連接了一個(gè) 1uF 電容器，模塊工作得非常好，沒有任何問題。除此之外，我們沒有發(fā)現(xiàn)模塊板有任何問題。

結(jié)論

我在各種輸入/輸出電壓和負(fù)載條件下測試了模塊并評估了它的效率，所有測試都順利進(jìn)行，沒有任何問題。所以我們可以說 XL4051 是一款非常經(jīng)濟(jì)高效的演示項(xiàng)目和電池充電模塊。