Швидка пам'ятка народних DC-DC перетворювачів
Який DC-DC конвертер обрати радіоаматору: від LM2596 до TL494
Якщо ви коли-небудь намагалися живити свій улюблений Arduino від автомобільного акумулятора, або будували power bank з китайських 18650, то ви точно знаєте: без DC-DC перетворювача нікуди. Це той самий магічний кубик, який перетворює "не ту" напругу на "саме ту", яка вам потрібна. І сьогодні ми поговоримо про найпопулярніші модулі, які можна знайти у кожного нормального радіоаматора в скриньці з підписом "колись знадобиться" (і вони дійсно знадобляться!).
Перед тим як перейти до огляду конкретних модулів, давайте швидко освіжимо базу. Вся велика родина DC-DC перетворювачів ділиться на два основні табори: знижуючі (Buck) та підвищуючі (Boost). Buck - це коли ви маєте багато вольтів, а треба мало (12V → 5V). Boost - навпаки, коли вольтів мало, а треба багато (3.7V → 5V). Запам'ятати легко: Buck знижує (як олень нахиляє голову), Boost підвищує (як ракета летить вгору). Ще є Buck-Boost, які вміють і те, і те, але це вже інша історія для іншої статті.
Знижуючі перетворювачі: коли напруги забагато
LM2596S: дідусь серед перетворювачів
Якщо DC-DC перетворювачі мали б свій пантеон героїв, то LM2596 від Texas Instruments був би там Зевсом. Цей чіп з'явився ще у 1999 році, і з тих пір надійно служить радіоаматорам по всьому світу.
- Вхідна напруга: 4.5-40V (максимум до 45V)
- Вихідна напруга: 1.23-37V (регульована) або фіксована (3.3V, 5V, 12V)
- Максимальний струм: 3A номінально, але для довгої роботи краще 1.5-2A
- ККД: 73-90% залежно від налаштувань
- Частота перетворення: 150 кГц
- Розміри модуля: зазвичай 48×23 мм
Чому він такий популярний? По-перше, надійність. Якщо ви купили модуль і він працює - він буде працювати роками. Texas Instruments не жартує з якістю. По-друге, широкий діапазон вхідної напруги. Від автомобільних 12V до ноутбучних 24V - все переварює без проблем. По-третє, куча інформації - офіційна документація від Texas Instruments містить всі деталі та приклади схем. Це як Volkswagen Golf серед DC-DC перетворювачів.
- Живлення Arduino від авто - підключили до прикурювача 12V, отримали стабільні 5V для мікроконтролера
- Зарядка пристроїв від ноутбучного блока живлення - маєте старий БЖ на 19V? Перетворіть його на універсальну зарядку
- LED стрічки - регулюйте напругу для світлодіодних стрічок без перегріву
- Raspberry Pi від акумулятора - домашній сервер з резервним живленням на 12V свинцевому акумуляторі
- Недостатня різниця входу-виходу: модулю потрібно мінімум 1.5-2V різниці. Не намагайтеся отримати 5V з 6.5V!
- Відсутність радіатора: при великій різниці напруг (36V → 5V) та струмі понад 1A - мікросхема згорить за хвилину
- Неякісні модулі: деякі модулі мають гірші характеристики, ніж заявлено. Перевіряйте під навантаженням!
Mini560: маленький, але віддань
Mini560 - це як Smart car серед DC-DC перетворювачів. Розмір 29×18 мм, але потужності вистачає на 3-4 ампери!
- Вхідна напруга: від 5V до 20V (залежить від версії)
- Вихідна напруга: фіксована 3.3V, 5V, 9V або 12V
- Максимальний струм: заявлено 5A, реально 3-4A
- ККД: 92-96% (значно краще за LM2596!)
- Частота: 500 кГц
- Розміри: 29×18×5.4 мм
Основна мікросхема: JW5069A або JW5068A - це синхронний перетворювач від китайської компанії JoulWatt. На відміну від LM2596, тут використовуються два MOSFET транзистори замість діода, що дає вищий ККД. Цікаве дослідження показало, що різні партії модулів можуть містити різні чіпи-аналоги, всі з подібними характеристиками.
- Компактність - у 2.5 рази менший за LM2596, ідеально для вбудованих систем
- Висока ефективність - 92-96% ККД означає менше тепла
- Висока частота - 500 кГц дозволяє використовувати менші конденсатори
- Фіксована напруга - немає ризику, що підстроювач зіб'ється від вібрацій
Практичні приклади:
- ESP32 від Li-Ion батареї - живлення IoT пристроїв від 2S-3S акумуляторів
- DIY повербанк - компактний boost+buck для зарядки смартфонів
- FPV камери на дронах - живлення камер від 3S-4S LiPo
- Автомобільні USB зарядки - перетворення 12V в стабільні 5V 3A
Mini560 PRO: старший брат для серйозних завдань
Mini560 PRO - це та сама компактність, але з можливістю працювати з напругами до 32V. Ідеально для промислових систем та вантажівок з 24V бортмережею.
- Вхідна напруга: 5.5-32V (в залежності від версії виходу)
- Вихідна напруга: фіксована 3.3V, 5V, 9V або 12V
- Максимальний струм: 5A (рекомендовано 3-4A для 5V, 2-3A для 12V)
- ККД: 92-97%
- Розміри: ті самі 29×18×5.4 мм
- Промислові системи з живленням 24V
- Вантажівки та спецтехніка з 24V борт-мережею
- Сонячні панелі з MPPT контролерами (18-30V)
- Високовольтні Li-Ion батареї 6S-7S (21-29V)
XL4005: силач для потужних проектів
XL4005 - це коли вам потрібно серйозно. До 5 ампер струму, широкий діапазон налаштувань, але й габарити відповідні.
- Вхідна напруга: 5-32V
- Вихідна напруга: 0.8-30V (регульована)
- Максимальний струм: 5A (рекомендовано 3.5-4.5A)
- ККД: 90-92%
- Частота: 300 кГц
- Розміри: ~64.5×28×20 мм
- Багатооборотний підстроювач (25 обертів)
Основна мікросхема: XL4005E1 від XLSEMI в корпусі TO-263. Специфікація чіпа показує, що це потужний 5А синхронний Buck конвертер з вбудованим 75В MOSFET та частотою перемикання 300 кГц.
- Високий струм - реально може видати 5A при хорошому охолодженні
- Широкий діапазон - від 5V до 32V на вході, налаштування виходу від 0.8V до 30V
- Точне налаштування - 25 обертів підстроювача дають високу точність
- Краще за LM2596 - вища частота (300 кГц проти 150 кГц), менші компоненти
Практичні застосування:
Mini360: крихітка з великим минулим
Mini360 - це спроба зробити LM2596 ще компактнішим. Розмір всього 17×11 мм! Але є підступ: всередині не LM2596, а MP2307.
- Вхідна напруга: 4.75-23V
- Вихідна напруга: 1-17V (регульована)
- Максимальний струм: 3A номінально, 1.8A реально для тривалої роботи
- ККД: заявлено 96%, реально 60-80%
- Частота: 340 кГц
- Розміри: 17×11×3.8 мм
- Струм спокою: 40-60 мА (це ВЕЛИКИЙ недолік!)
Основна мікросхема: MP2307 від Monolithic Power Systems - синхронний випрямляч. Цікаво, що назва "Mini360" вводить в оману - всередині не LM2596, а зовсім інший чіп. Незалежне тестування показало, що реальний струм модуля значно нижчий за заявлений, а ефективність при малих навантаженнях може падати до 10-20%.
- ❌ Батарейні проекти з автономністю понад 1 доба
- ❌ ESP8266/ESP32 з deep sleep (струм спокою Mini360 вб'є всю економію)
- ❌ Навантаження понад 1A
- ❌ Критичні застосування, де потрібна стабільність
Підвищуючі перетворювачі: коли вольтів замало
CKCS BS01: міні-ракета для компактних проектів
CKCS BS01 - це мініатюрний підвищуючий модуль розміром 22×11 мм. Ідеальний для проектів, де кожен міліметр на рахунку.
- Вхідна напруга: 2.5V до VOUT-0.5V (типово 3.7-5.5V)
- Вихідна напруга: фіксована 5V / 8V / 9V / 12V
- Максимальний струм: 1.5A пік, реально 1A безпечно
- ККД: 80-90%
- Розміри: 22×11 мм
- Струм спокою: менше 1 мА
• A=0, B=0: 5V
• A=0, B=1: 8V
• A=1, B=0: 9V
• A=1, B=1: 12V (за замовчуванням)
MT3608: король підвищуючих перетворювачів
Якщо говорити про популярність, то MT3608 - це безперечний лідер серед дешевих boost-конвертерів. Чому? Зараз розповімо.
- Вхідна напруга: 2-24V
- Вихідна напруга: 5-28V (регульована)
- Максимальний струм: 2A пік, рекомендовано 1-1.5A
- ККД: до 93-97%
- Частота: 1.2 МГц
- Розміри: 36-37×17×14 мм
- Багатооборотний підстроювач (25 обертів)
Основна мікросхема: MT3608 від Aerosemi Technology - синхронний boost конвертер з вбудованим 4A MOSFET.
Цікаві факти з досліджень: MT3608 працює на частоті 1.2 МГц, що дозволяє використовувати компактніші індуктивності. Згідно з офіційною специфікацією MT3608, ККД може сягати 97% при оптимальних умовах (Vin=12V, Vout=19V, Iout=0.5A).
- Ціна/якість - найкращий баланс на ринку
- Надійність - добре спроектований чіп, працює стабільно
- Універсальність - покриває 90% потреб хобістів
- Масштаб виробництва - мільйони штук щороку
- Спільнота - став стандартом де-факто, купа туторіалів
- Доступність документації - багато інформації та прикладів
Практичні застосування:
- Неправильна полярність - миттєве згоряння, немає захисту!
- Налаштування під навантаженням - може бути викид напруги, пошкодження пристрою
- Перевищення струму - пам'ятайте формулу: Iin = Iout × Vout / Vin / 0.9
Приклад: 2A при boost з 5V до 24V означає вхідний струм ~10A (чіп згорить!) - Спроба знизити напругу - boost ТІЛЬКИ підвищує! Для зниження треба buck
- Початкове налаштування - підстроювач треба крутити 20+ обертів при першому вмиканні
TL494: монстр на 400 ватт
TL494 - це коли вам потрібна СПРАВЖНЯ потужність. 400 ватт - це не жарт. Це вже не для Arduino, це для серйозних застосувань. Модулі на базі легендарного контролера TL494 від Texas Instruments здатні перетворювати напругу з серйозною потужністю.
- Вхідна напруга: 8.5-50V (оптимально 10-40V)
- Вихідна напруга: 10-60V (регульована)
- Максимальний струм: до 12A
- Максимальна потужність: 400Вт (рекомендовано ≤250Вт без примусового охолодження)
- ККД: до 96% (реально 90-94%)
- Частота: 150-200 кГц
- Розміри: ~67×48×28 мм
- Подвійне регулювання: напруга (CV) + струм (CC)
- Висока потужність - реально до 400Вт
- Подвійне регулювання CV/CC - як у професійному БЖ
- Високий ККД до 96%
- Широкий діапазон входу/виходу
- Нестабільність при вхідній напрузі <8.4V (може видати до 85V!)
- Великі пульсації 0.4-1.2V
- Відсутність захисту від КЗ (тільки запобіжник)
- Потребує заміни конденсаторів на якісні
- Складність налаштування
Практичні застосування:
- ОБОВ'ЯЗКОВО замініть конденсатори на якісні (Rubycon, Nichicon)
- Нанесіть термопасту під транзистор та діодну збірку
- Додайте LC-фільтр на вихід для зменшення пульсацій
- При понад 250Вт - примусове охолодження вентилятором
- Оптимальний ККД при різниці входу-виходу до 2× (12V→24V краще ніж 12V→48V)
XL6009: покращена версія класики
XL6009 - це як MT3608, тільки для вищих напруг та струмів. Свого роду "MT3608 на стероїдах".
- Вхідна напруга: 3-32V (оптимально 5-32V)
- Вихідна напруга: 5-48V (регульована)
- Максимальний струм: 4A комутаційний, реально 1.5-2A
- Максимальна потужність: 10-20Вт без радіатора, до 40Вт з охолодженням
- ККД: до 94-96% (реально 85-92%)
- Частота: 400 кГц
- Розміри: 36×17×14 мм
- Багатооборотний підстроювач (25 обертів)
Основна мікросхема: XL6009E1 від XLSEMI в корпусі TO263-5L. Це покращена версія класичного LM2577 з вищим ККД та кращими характеристиками.
| Параметр | XL6009 | MT3608 |
|---|---|---|
| Вхідна напруга | 3-32V | 2-24V |
| Вихідна напруга | 5-48V | 5-28V |
| Струм | 1.5-2A | 1-1.5A |
| Частота | 400 кГц | 1.2 МГц |
| Компактність | Середній | Компактніший |
| Робота від 18650 | НЕ рекомендовано | Можливо |
- Вихідна напруга понад 28V
- Вхідна напруга понад 24V
- Струм 1.5-2.5A
- Робота від стабільного 12-24V джерела
- НЕ використовуйте з одним 18650 (3.7V) - нестабільна робота!
- Мінімальна вхідна напруга 5V для стабільної роботи
- При струмах понад 1A додайте радіатор 20×20 мм
- Додайте конденсатори 220-470 мкФ на вхід/вихід
Швидка пам'ятка: що вибрати для...
Від Li-Ion: Mini560 або MT3608
Від 24V: Mini560 PRO або XL4005
Компактний: CKCS BS01
USB від авто: Mini560 (5V)
Потужні COB LED: TL494
LED від USB: CKCS BS01 (12V)
FPV камери: Mini560
Ультра-легкі: CKCS BS01
Аудіо-підсилювачі: TL494
Універсальна зарядка: Mini560 PRO
Потужні (>100Вт): TL494
Загальні поради по експлуатації
- Завжди перевіряйте полярність мультиметром - більшість модулів не мають захисту від зворотного підключення
- Додавайте конденсатори: Вхід: 100-470 мкФ, Вихід: 100-330 мкФ, плюс керамічні 100 нФ паралельно
- Використовуйте правильні проводи: До 1A: 0.5-0.75 мм², 1-3A: 1-1.5 мм², 3-5A: 1.5-2.5 мм²
- Короткі проводи - чим коротші з'єднання, тим менше втрат
- Пасивне охолодження: Buck при струмах понад 2A та різниці >15V, Boost при струмах понад 1A
- Активне охолодження: Потужність понад 50Вт, струми понад 5A
- Критичні температури: 85°C - рекомендована максимальна, 100°C - критична зона
Для знижуючих (Buck):
- Під'єднайте мультиметр до виходу
- Подайте вхідну напругу БЕЗ навантаження
- Підстроювальним резистором встановіть напругу на 0.1-0.2V вище потрібної
- Під'єднайте навантаження та перевірте
Для підвищуючих (Boost):
- КРИТИЧНО: Спочатку прокрутіть підстроювач на 20-25 обертів проти годинникової
- Під'єднайте мультиметр до виходу
- Подайте вхідну напругу БЕЗ навантаження
- Повільно крутіть підстроювач до потрібної напруги
- Відключіть вхід, під'єднайте навантаження, знову подайте вхід
- Переплутали + та - → згоряння модуля (завжди перевіряйте полярність!)
- Налаштовували під навантаженням → викид напруги (завжди налаштовуйте без навантаження)
- Не врахували dropout напругу → нестабільність (потрібно мінімум 1.5-2V різниці)
- Використали на максимальному струмі → перегрів (експлуатуйте на 70-80% від максимуму)
Порівняльна таблиця: швидкий вибір модуля
| Модуль | Тип | Вхід (V) | Вихід (V) | Струм (A) | ККД (%) | Розмір (мм) | Коли використовувати |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LM2596S | Buck | 4.5-40 | 1.23-37 | 3 (1.5-2 безпечно) | 73-90 | 48×23 | Надійність, широкий діапазон, авто |
| Mini560 | Buck | 5-20 | 3.3/5/9/12 (фікс) | 3-4 | 92-96 | 29×18 | Компактність, висока ефективність |
| Mini560 PRO | Buck | 5.5-32 | 3.3/5/9/12 (фікс) | 3-4 | 92-97 | 29×18 | 24V системи, універсальність |
| XL4005 | Buck | 5-32 | 0.8-30 | 5 (3.5-4 безпечно) | 90-92 | 64×28 | Високий струм, гнучкість |
| Mini360 | Buck | 4.75-23 | 1-17 | 3 (1.8 реально) | 60-80 | 17×11 | Тільки якщо критичний розмір |
| CKCS BS01 | Boost | 2.5-5.5 | 5/8/9/12 (фікс) | 1.5 (1 безпечно) | 80-90 | 22×11 | Ультра-компактні проекти |
| MT3608 | Boost | 2-24 | 5-28 | 2 (1-1.5 безпечно) | 93-97 | 36×17 | Універсальність, популярність |
| TL494 | Boost | 8.5-50 | 10-60 | 12 | 90-96 | 67×48 | Висока потужність 200-400Вт |
| XL6009 | Boost | 3-32 | 5-48 | 4 (1.5-2 реально) | 85-96 | 36×17 | Вищі напруги, кращий за MT3608 |
Висновок: який перетворювач покласти в скриньку
Друзі, якби мене попросили вибрати всього три модулі, які мають бути у кожного радіоаматора, я б вибрав:
Пам'ятайте: правильний вибір DC-DC перетворювача - це як вибір правильного інструменту. Можна забити цвях мікроскопом, але краще взяти молоток. Можна живити Arduino від TL494 на 400 ватт, але навіщо?
Перегляньте всю колекцію DC-DC перетворювачів та оберіть свій ідеальний модуль. А якщо щось не вийшло - не засмучуйтесь, у всіх нас є коробка з "потенційно корисними" спаленими модулями. Це нормально, це досвід!
Хай ваші проекти працюють стабільно, а перетворювачі - не перегріваються! 🔧⚡
_na_5v_3a_lm2596s-192x200.jpg "Стабілізатор понижувальний DC-DC (2 USB 6-40В) на 5В 3А LM2596S")
-192x200.jpg "Підвищуючий перетворювач DC-DC на TL494 (400W)")
Написати коментар