Преобразователь напряжения на микросхеме XL4015

Многим из нас известна проблема подключения радиостанций от источника постоянного повышенного напряжения, например, в грузовиках. Бортовая сеть в 24 вольта не позволяет запитать радиостанцию рассчитанную на напряжение 13,8В. Исключение составляют несколько моделей разных производителей оснащенные встроенным преобразователем, а как же быть остальным?

Спрос рождает предложение и на рынке существует масса преобразователей 24/12 на любой вкус, цвет и кошелек. Рассчитанные на разную мощность.

Все они, как правило, собраны по линейной схеме на нескольких транзисторах типа КТ819 или подобных импортных. В работе такие преобразователи не шумят, но выделяют довольно приличное количество тепла, поэтому их корпуса, представляют из себя большие радиаторы.

КПД таких преобразователей не высок.

Второй тип преобразователей, это преобразователи на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ) собранные на микросхемах типа LM2596, LM2587.

Для тех, кто не знает, ШИМ, это управление средним значением напряжения на нагрузке путём изменения скважности импульсов, управляющих ключом. Такие преобразователи, выполненные на одной микросхеме отличаются компактными размерами, высоким КПД и как следствие, низким тепловыделением.

Однако мощность таких малогабаритных устройств не высока, в среднем, около 20-25 ватт, что вполне достаточно для питания стандартной, не турбированной радиостанции. К примеру, подобный импульсный преобразователь используется в радиостанции TTI TCB-551N.

Преобразователь из нашего обзора построен на китайской микросхеме XL4015. Распиновка, принципиальная схема работы и включения ниже.

А выглядит само устройство в собранном виде вот так.

Поставляется преобразователь вместе с радиатором который можно приклеить на микросхему.

Это, действительно, очень маленький преобразователь который можно даже разместить внутри корпуса радиостанции.

Описание

Диапазон входных напряжений, при которых схема работает стабильно от 8 до 36 вольт. Выходных от 1,25 до 32. Выходное напряжение не может быть выше входного! Если преобразователь настроен, к примеру, на 25 вольт выходного напряжения, то при подаче на вход 20 вольт, на выходе получим те же самые 20 вольт. А при подаче на вход 30 вольт, на выходе будет уже 25. Или, если, например, преобразователь настроен на выходное напряжение 3 вольта, то при любых входных напряжениях от 8 до 36 вольт, на выходе будет 3 вольта. В действительности, схема вполне способна запускаться и от 4 вольт входного напряжения, но на нагрузке параметры выходного напряжения могут быть не стабильны. Однако проверить это у меня возможности не было. У XL4015 также присутствует защита от короткого замыкания. Нестабильность выходного напряжение +/- 0,01В. Настраивается напряжение многооборотным переменным резистором, который образует делитель для управления выходным напряжением.

Вход

Выход

Поскольку для преобразования напряжений используется широтно-импульсная модуляция с частотой 180 кГц (в действительности около 190кГц), такой преобразователь способен создавать помехи которые вполне могут помешать приему. Однако на практике какого-либо значительного влияния не замечено. Если вы решили встроить такой преобразователь в свою станцию постарайтесь расположить его подальше от входных цепей приемника и ГУНа, плюс желательно его еще  и экранировать.

Измерения

Импульсы на выходе XL4015

Спектр на выходе  XL4015

Запитаем радиостанцию от преобразователя. В качестве нагрузки выступила MegaJet MJ-600 Plus.

Пульсации напряжения после LC фильтра + спектр (БПФ). Ток который потребляет радиостанции в режиме приема ~250мА.

Пульсации напряжения после LC фильтра + спектр (БПФ). Ток который потребляет радиостанции в режиме передачи ~1,8А. В спектре выделен пик, наводка от работы выходного каскада радиостанции.

Как видим, по низкой частоте все более-менее чисто, посмотрим, что творится на рабочих частотах микросхемы. На рабочей частоте 190кГц присутствует заметный звон от дросселя, около 3,5В, который по идее может служить причиной снижения чувствительности радиостанции в рабочем диапазоне, но по факту такого эффекта замечено не было.

На основании вышеописанного, можно сделать вывод, что для питания радиостанции такой преобразователь, в первом приближении, вполне подходит. Пульсации напряжение на выходе фильтра преобразователя не проникают в цепи питания радиостанции, а шум от ШИМа не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на входные цепи приемника.

Температурный режим

В процессе работы преобразователь нагревается. Причем не сама микросхема, на которую производитель позволяет приклеить радиатор, а дроссель в фильтре. Примерно до 60-65 градусов.

Итог

Преобразователь работал у меня на столе в течении суток понижая 27 вольт от лабораторного источника питания до 13,8 вольт необходимых для работы радиостанции. Никаких аномалий в работе устройства не обнаружено. Уровень шумов и пульсаций на выходе преобразователя не превышает уровней необходимых для корректной работы аппаратуры связи.

Покупались эти преобразователи, как и почти вся электроника из Китая на AliExpress. Ссылка на проверенного продавца.

Всем удачи, 55, 73!