Описание

Технические характеристики

Комплектация

Преобразователи напряжения — это устройства видоизменения исходных параметров электрической энергии в необходимые значения. Преобразователи умеют понижать и повышать уровни напряжения или тока, удерживать полученные значения в выбранной точке. Способность выравнивать напряжение на выходе при колеблющемся входном, в схемах преобразователей называется стабилизированием. Во всём многообразии больших и маленьких, сложных и простых, универсальных или узкопрофильных преобразователей, существует огромный спектр независимых модулей, пригодных для любых целей питания схем электроприборов, как для серийного выпуска, так и для самостоятельно собранных проектов. Совместимость с каким-либо оборудованием, возможность функционирования в выбранных диапазонах напряжений переменного или постоянного тока, определяется по техническим возможностям преобразователей, обусловленными их конструктивным исполнением.

Конструктивные особенности HW-601

Модуль HW-601 построен на ультракомпактном импульсном (ШИМ) преобразователе с функцией регулируемого понижения постоянного напряжения MP2307DN, широко используемого в питании различной маломощной микроэлектроники. HW-601 может работать от произвольного источника постоянного напряжения +5В ~ +23В, питать цепи нагрузки стабильным напряжением 0 ~ +14В. Выдерживает продолжительный ток до 1.5А в естественных условиях эксплуатации (+25°C окружающей среды), либо кратковременный ток до 3А при обязательном соблюдении условии усиленного воздушного охлаждения модуля, с желательной установкой дополнительного теплоотводящего радиатора поверх чипа ШИМ-регулятора.

Благодаря современному дизайну и используемым компонентам, заложенный в основу конструкции миниатюрный чип с интегрированными ШИМ-контроллером и силовым МОП-транизистором DC-DC преобразователя HW-601 обзавёлся цифровым кнопочным управлением, получил экран для отображения главных характеристик вырабатываемой электроэнергии. На проприетарном ЖК-дисплей, с подсвечиваемым логотипов Winners и символом батареи, выводятся данные текущего напряжения и нагрузочного тока, потребляемых подключенным к выходу устройством или схемой. Символ батареи на экране HW-601 является декоративным графическим элементом, возможность регулировки/ограничения значения тока для задач подзарядки аккумуляторов в настоящем исполнении платы не предусмотрена.

HW-601 обладает двухстрочным трёхразрядными вольтметром в первой, и таким же трёхразрядными амперметром во второй строке дисплея. Все измерения и вычисления производятся микросхемой STM8S003K3T6C в реальном времени, и исключительно со стороны выходного напряжения, о чём свидетельствует неизменная надпись OUT на экране. Показания текущего напряжения выводятся с шагом 0.01В для настроек выхода менее 10В, и с шагом 0.1В для настроек выхода более 10В, в диапазоне 0 ~ 16.5В. В промежутке от 14В до 16.5В показания на дисплее HW-601 часто могут отображаться нестабильно, вследствии чего превышение 14-вольтового порога не рекомендовано. Погрешность измерения напряжения вольтметром не превышает незначительные 3%. Информация о потребляемом токе высвечивается экраном в диапазоне от 0 до 3А с шагом 0.01А. В качестве токоизмерительного шунта задействован SMD-резистор номиналом 0.1Ом (R100).

Модуль HW-601 оснащён защитой от неправильной полярности на входе питания. Чип MP2307 имеет персональную защиту от повышенного тока нагрузки и перегрева свыше 160°C. MP2307 запрограммирован на блокировку выхода в случае пониженного входного напряжения.

Подключение и управление преобразователем HW-601

Плата HW-601 управляется на программном уровне, нажатием двух специальных тактовых кнопок, расположенных по бокам от экрана. Первая кнопка слева имеет обозначение "Dec". Её однократное быстрое нажатие уменьшает напряжение выхода на 0.05±0.01В. Вторая кнопка справа маркируется аббревиатурой "Add". Аналогичное однократное быстрое нажатие этой кнопки увеличивает на 0.05±0.01В уровень напряжения на выходе. Удержание нажатой любой из двух кнопок более 1 секунды запускает быструю регулировку выходного напряжения в выбранную сторону.

Отсутствие специально подготовленных площадок входного/выходного напряжения для припайки проводов или разъёмов, упрощает и облегчает способ подключение платы. Контакты источника исходного напряжения и тока зажимаются в 2-мм винтовой клемме входной группы VIN/GND. Цепь нагрузки присоединяется с противоположной стороны VOUT/GND. Необходимо соблюдение полярности нагрузочной цепи, защиты от переполюсовке на выходе нет.

Калибровка вольтметра HW-601

Алгоритмы процессора STM8S003K3T6C учитывают возможность быстрой калибровки показаний вольтмера. Вход в режим калибровки выполняется удерживанием в нажатом положении левой кнопки "Dec", с последующим включением входного напряжения. Экран HW-601 переходит в режим мерцания, отображая некоторое значение напряжения. Если показатель укладывается в период 4.98 ~ 5.02В, вольтметр считается откалиброванным. В ином случае без обращения внимания на текущие цифры, кнопками больше-меньше выставляется близкий к 5В уровень, основываясь на показаниях внешнего вольтметра, подключенного к клемма выхода. Процесс калибровки оканчивается отключением входного напряжения.

Эффективность преобразования энергии

Эффективность преобразователя выражается процентом, рассчиваемого соотношением значений выдаваемой нагрузочной мощности к мощности, потребляемой самим регулятором, обычно называется коэффициентом полезного действия. КПД чипа MP2307DN может достигать высоких 96% при соблюдении условий малой разницы напряжения между входом и выходом, а также наименьшей силой выходного тока. Регулятор MP2307DN демонстрирует максимальную эффективность в зоне 0.5-1.5А даже при большом расхождении, о чём свидетельствует приведённый производителем график "Эффективность относительно тока нагрузки" для входных 5/12/23В.

Процент КПД менее важен в цепях непрерывного питания, и более актуален для автономных источников питания в лице всевозможных одноразовых батарей и перезаряжаемых аккумуляторов. Более подробно в примерах о КПД преобразователя можно узнать из статьи.

Акриловый корпус HW-601

Декоративный корпус для преобразователя DC DC MP2307 3A понижающего состоит из четырёх боковых, лицевой, и задней стенок. Корпус изготовлен из легковесного, высокопрочного, термопластичного акрилового полимера прозрачного цвета, носящего привычное название - органическое стекло. Заранее подготовленные монтажные отверстия, предназначенные для крепления корпуса к желаемой поверхности, соответствуют расположению идентичных отверстий платы HW-601. В коплект набора дополнительно входят удлиняющие пластиковые кнопки, устанавливаемые поверх тактильных "Dec" и "Add".

Принципиальная схема HW-601

Техническая документация

1. Спецификация импульсного DC-DC регулятора MPS MP2307 (англ., PDF);