Иногда необходимо обеспечить для устройства или модуля какой-то установки одно напряжение питания, а в наличии имеется источник тока выдающий более высокое значение напряжения. Самым очевидным вариантом является установка токоограничительного резистора или делителя напряжения. Но при таком подходе значительная часть полезной электрической мощности выделяется на резисторах и, в конечном итоге, идет просто на нагрев воздуха внутри корпуса. Такая бесполезная трата электроэнергии особенно нежелательна для автономных устройств с батарейным питанием.
Более рациональным решением данной проблемы может быть использование специального понижающего преобразователя постоянного тока. К таким устройствам относится модуль LM2596.
Конструктивно он представляет собой печатную плату размером 41х20х14 мм.
Для источника питания и подключения нагрузки служат металлизированные отверстия под пайку. Согласно утверждениям производителя модуль питается напряжением в диапазоне 3 В — 40 В, а на выходе позволяет получить напряжение 1.3 В-35 В. Максимальное значение тока, протекающего через устройство, должно составлять не более 2 А. Но уже при токе около 1,1 А корпус микросхемы преобразователя сильно нагревается, по мнению автора радиатор был бы совсем не лишним.
Схема подключения модуля
Для тестирования устройства была собрана следующая электрическая схема.
Нагрузка R1 представляет собой мощный резистор, использованы резисторы ПЭВ-25 510 Ом, и ПЭВ-10 220 Ом. В качестве источника питания использован нестабилизированный блок питания, описанный по ссылке. Результаты измерения представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 Испытания модуля LM2596 с нагрузкой ПЭВ-25 510 Ом
- Входной ток, мА Входное напряжение, В Выходное напряжение, В
- 42,5 16,61 15,82
- 35,0 16,62 15,01
- 30,3 16,61 13,98
- 27,2 16,61 13,12
- 23,3 16,55 11,95
- 20,7 16,46 11,05
- 18,5 16,50 10,20
- 15,64 16,57 9,02
- 13,21 16,50 8,05
- 11,25 16,61 7,10
- 9,28 16,70 6,08
- 7,80 16,73 5,08
- 6,54 16,83 4,15
- 5,41 16,90 3,08
- 4,91 16,90 2,58
Таблица 2 Испытания модуля LM2596 с нагрузкой НЭВ-10 220 Ом
- Входной ток, мА Входное напряжение, В Выходное напряжение, В
- 6,40 16,50 2,57
- 7,29 16,43 3,00
- 9,80 16,44 4,08
- 12,63 16,40 5,01
- 16,61 16,36 6,06
- 20,3 16,29 6,99
- 25,2 16,48 8,03
- 31,0 16,45 9,18
- 36,6 16,50 10,10
- 43,0 16,48 11,15
- 49,3 16,55 12,10
- 56,0 16,58 13,01
- 64,5 16,37 13,96
- 75,6 16,36 15,08
- 80,1 16,37 15,58
Как видно из полученных значений автору не удалось получить заявленный продавцом КПД в 92%. Следует отметить, что на выходе повышающего преобразователя, напряжение всегда меньше напряжения питания.
$$
V_{\text{out}} = 1.23 \times \left(1 + \frac{R2}{R1} \right)
$$
$$
R2 = R1 \times \left( \frac{V_{\text{out}}}{1.23} — 1 \right)
$$
Онлайн калькулятор LM2596
R2: ? Ом
Индуктивность: ?
Регулирование напряжения производится с помощью многооборотного подстроечного резистора. В целом благодаря малым размерам модуль хорошо подходит для портативных устройств с относительно небольшим энергопотреблением. Специально для сайта Радиосхемы — Denev
