ماژول (با کنترل جريان) LM2596+LM2577

ماژول مبدل DC-DC افزاینده و کاهنده LM2596 + LM2577 با کنترل جریان

ماژول مبدل DC-DC افزاینده و کاهنده LM2596 + LM2577 با کنترل جریان یک راهکار کاربردی برای تبدیل و تنظیم ولتاژ DC در پروژه‌های الکترونیکی، آزمایشگاهی و صنعتی است. این ماژول با بهره‌گیری از دو بخش مبدل سوئیچینگ، امکان تنظیم ولتاژ و کنترل جریان خروجی را در یک برد فراهم می‌کند و برای کاربردهایی که به یک منبع تغذیه DC قابل تنظیم نیاز دارند، گزینه‌ای کاربردی محسوب می‌شود.

در ساختار این ماژول، آی سی LM2596 به‌عنوان مبدل کاهنده (Buck) و LM2577 به‌عنوان مبدل افزاینده (Boost) شناخته می‌شوند. تراشه LM2596 در خانواده مبدل‌های کاهنده سوئیچینگ قرار دارد و در دیتاشیت رسمی Texas Instruments برای ورودی 4.5 تا 40 ولت و جریان خروجی اسمی تا 3 آمپر معرفی شده است؛ در مقابل، LM2577 یک کنترلر افزاینده با محدوده ورودی 3.5 تا 40 ولت و سوئیچ داخلی با محدودکننده جریان حدود 3 آمپر است. البته در عمل با توجه به نوع مدار و قطعات، ولتاژ کاری متفاوت خواهد بود و بهتر است به جدول مشخصات محصول مراجعه نمایید.

بخش LM2596 برای زمانی مناسب است که ولتاژ ورودی از ولتاژ موردنیاز خروجی بیشتر باشد. برای مثال، می‌توان از یک منبع DC با ولتاژ بالاتر، ولتاژ پایین‌تری برای تغذیه یک مدار الکترونیکی ایجاد کرد. LM2596 یک رگولاتور سوئیچینگ کاهنده با فرکانس سوئیچینگ 150 کیلوهرتز است و در مشخصات سازنده، قابلیت تنظیم خروجی و حفاظت اضافه‌جریان برای آن ذکر شده است.

بخش LM2577 برای افزایش ولتاژ DC مورد استفاده قرار می‌گیرد. این بخش می‌تواند در پروژه‌هایی که ولتاژ منبع تغذیه برای رسیدن به ولتاژ خروجی موردنیاز کافی نیست، نقش مبدل افزاینده را ایفا کند. LM2577 از کنترل جریان‌محور استفاده می‌کند و طبق مشخصات Texas Instruments دارای محدودکننده جریان، حفاظت حرارتی و قفل کم‌ولتاژ است.
وجود قابلیت تنظیم جریان، این ماژول را برای کاربردهایی که جریان باید محدود یا کنترل شود، مناسب‌تر از یک مبدل ولتاژ ساده می‌کند. به‌عنوان نمونه، در تغذیه LEDهای توان بالا، تنظیم جریان اهمیت زیادی دارد؛ زیرا LED باید در محدوده جریان مناسب خود کار کند. همچنین در برخی پروژه‌های شارژ باتری، کنترل جریان می‌تواند بخشی از فرآیند شارژ باشد، اما استفاده از این ماژول به‌تنهایی به معنی وجود الگوریتم کامل شارژ برای همه انواع باتری‌ها نیست.
این ماژول می‌تواند در ساخت یک منبع تغذیه DC قابل تنظیم مورد استفاده قرار گیرد. کاربر می‌تواند با تنظیم بخش‌های مربوط به ولتاژ و جریان، خروجی را برای مدار موردنظر تنظیم کند. این قابلیت برای آزمایشگاه‌های الکترونیک، تعمیرات، نمونه‌سازی و تست مدارها کاربردی است.

کاربردها

• ساخت منبع تغذیه DC قابل تنظیم
• تبدیل ولتاژ بالاتر به ولتاژ پایین‌تر
• افزایش ولتاژ DC در پروژه‌های باتری‌محور
• تغذیه LEDهای پرقدرت با محدودسازی جریان
• پروژه‌های الکترونیکی و DIY
• تست و آزمایش مدارهای الکترونیکی
• تغذیه مدارهای قابل حمل
• پروژه‌های رباتیک و اتوماسیون
• سیستم‌های مبتنی بر باتری
• استفاده در تعمیرات و نمونه‌سازی الکترونیکی
نکته: استفاده برای شارژ باتری فقط در صورتی توصیه می‌شود که تنظیمات ولتاژ و جریان با مشخصات دقیق همان نوع باتری مطابقت داشته باشد. این ماژول را نباید به‌عنوان شارژر اختصاصی همه انواع باتری‌ها در نظر گرفت.

راه‌اندازی

1. اتصال منبع تغذیه
ابتدا منبع تغذیه DC در محدوده مجاز (4-35V DC) را با رعایت قطبیت مثبت و منفی به ترمینال ورودی IN+ و IN− متصل کنید. در این حالت LED آبی رنگ روی برد روشن می شود و به معنی اتصال منبع تغذیه ورودی است.
2. اتصال بار
بار یا مدار مصرف‌کننده را به خروجی ماژول (OUT+,OUT-) متصل کنید. خروجی این ماژول بدون بار مصرف کننده در محدوده (1.25-25V DC) است ولی خروجی واقعی قابل استفاده به توان منبع تغیه ورودی و میزان جریان مصرفی بار بستگی دارد.
قطبیت مثبت و منفی خروجی را رعایت کنید؛ به‌خصوص هنگام اتصال LED، مدارهای الکترونیکی و تجهیزات حساس.
3. تنظیم ولتاژ خروجی

قبل از اتصال مصرف کننده در خروجی:
1. منبع تغذیه را به ورودی متصل کنید.
2. با مولتی‌متر ولتاژ خروجی را اندازه‌گیری کنید.
3. پتانسیومتر تنظیم ولتاژ (CV) را به‌آرامی بچرخانید و در مقدار مورد نظر تنظیم کنید. (نزدیکترین پتانسیومتر به ورودی — برای درک بهتر به تصاویر محصول مراجعه کنید.)
4. پس از اطمینان از مقدار ولتاژ، بار را متصل کنید.
“توصیه می‌شود تنظیم ولتاژ ابتدا بدون اتصال بار انجام شود.”
4. تنظیم جریان خروجی

این نسخه ماژول دارای تنظیم جریان ثابت (CC) یا محدودکننده جریان است:
1. ابتدا ولتاژ خروجی را تنظیم کنید.
2. یک مصرف کننده مناسب یا بار آزمایشی متصل کنید.
3. جریان خروجی را با مولتی‌متر مناسب اندازه‌گیری کنید.
4. کنترل جریان را به‌آرامی با پتانسیومتر تنظیم جریان (CC) تنظیم کنید. (نزدیکترین پتانسیومتر به خروجی — برای درک بهتر به تصاویر محصول مراجعه کنید.)
5. حداکثر جریان خروجی این ماژول برابر 3 آمپر میباشد(توصیه شده 2 آمپر). LED مربوط به جریان زمانی روشن می شود که جریان مصرفی بیش از مقدار تنظیم شده باشد و به معنی جریان خروجی ثابت در خروجی است.
نکته: نحوه عملکرد و محدوده دقیق تنظیم جریان به مدار واقعی همین نسخه از ماژول بستگی دارد؛ بنابراین نباید بدون بررسی برد، ترتیب یا عملکرد پتانسیومترها را قطعی فرض کرد.

نکات مهم در استفاده

• قبل از اتصال بار، ولتاژ خروجی را با مولتی‌متر بررسی کنید.
• قطب‌های مثبت و منفی ورودی و خروجی را اشتباه وصل نکنید.
• حداکثر ولتاژ ورودی و خروجی ماژول را رعایت کنید. توجه داشته باشید در صورت افزایش ولتاژ، جریان خروجی کاهش می یابد چرا که توان ورودی و توان خروجی ماژول نزدیک به هم می باشد و یک کمیت پایسته می باشد.
• جریان و توان واقعی خروجی به طراحی برد، اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی و شرایط حرارتی و توان منبع تغذیه بستگی دارد.
• در بارهای سنگین، دمای سلف، دیود، تراشه‌ها و سایر قطعات را کنترل کنید. افزایش دما بالای 40 درجه سانتیگراد می‌تواند باعث کاهش عملکرد و کاهش جریان قابل استفاده مداوم شود. در این شرایط دمای بالا و برای توان‌های بالای 15 وات، تهویه مناسب یا خنک‌کاری بهتر در نظر بگیرید.
• برای تغذیه LEDهای پرقدرت، تنظیم صحیح جریان اهمیت زیادی دارد.
• برای شارژ باتری، فقط تنظیم ولتاژ و جریان کافی نیست و باید مشخصات شیمیایی و الگوریتم شارژ باتری نیز رعایت شود. و با پتانسیومتر وسطی می توانید نشانگر LED مربوط به قطع شارژ بالا را تنظیم کنید تا در صورت رسیدن ولتاژ باتری به مقدار مشخص شده روشن شود.
• خروجی مبدل‌های سوئیچینگ ممکن است دارای ریپل و نویز باشد؛ برای مدارهای حساس، این موضوع باید بررسی شود.
• هنگام اندازه‌گیری جریان، مولتی‌متر باید به‌صورت صحیح در مسیر سری با بار قرار گیرد.
• اتصال مستقیم آمپرمتر به خروجی، بدون وجود بار، باعث اتصال کوتاه میشود.
• اگر ماژول غیر عادی داغ می‌شود، توان مصرفی را کاهش دهید و علت افزایش دما را بررسی کنید.