Snižující DC/DC měniče pro nabíjení AKU
V tomto článku popíšu několik nabíjecích modulů, které jsem pořídil na eBay. Postupem času popřípadě doplním i nějaké zkušenosti s provozem, výsledky měření a podobně.
Několik obecných poznámek
Pro všechny moduly, které mají na sobě osazeny víceotáčkové trimry platí, že životnost (spolehlivost) těchto trimrů není nijak závratná. Ponechat tedy na desce tyto trimry a často s nimi manipulovat může mít na svědomí selhání regulace výstupního napětí či proudu a v důsledku zničení napájeného zařízení (v případě dobíjení baterie i její explozi, což hrozí zejména pro Li-Ion články). Pokud tedy požadujeme naprosto spolehlivou funkci, je třeba, pokud to aplikace umožňuje, trimry ideálně nahradit pevnými odpory. Je samozřejmě možné pořídit kvalitnější trimry např. v GES nebo GME, jejich cena ale bude vyšší, než cena samotného modulu. Jejich spolehlivost sice bude určitě vyšší, ale pochybuji, že stoprocentní.
5A CC/CV snižující měnič s USB konektorem a LED zobrazovačem
Nejdříve popíšu dle prvního dojmu asi nejšikovnější modul pro nabíjení, který jsem zatím testoval. S ohledem na jeho parametry je oproti jiným podobným modulům výhodná i jeho cena 3 $ (asi 75 Kč). Jeho základ tvoří regulátor XL4015, a přestože má jen jeden displej, lze na nem zobrazit vstupní i výstupní napětí, výstupní proud a výkon. Lze jej použít jako modul pro dobíjení akumulátorů, jako zdroj napájení s omezením proudu, ale i jako napaječ pro výkonové LED.
S dodaným pidichladičem bych modul raději nezatěžoval na udávaných 5 A, při polovičním proudu 2.5 A (@14 V) se již celkem zahřívá. Za rozumnou mez bych považoval 3 A. Ohledně provozních zkušeností a úpravy chlazení modulu je možné čerpat informace z tohoto návodu na MYSKU.RU. Pozor také na USB výstup: v konektoru není pouhých 5 V, ale nastavené výstupní napětí. To je celkem logické, protože jinak by USB vyžadovalo samostatný regulátor.
Udávané parametry modulu:
- Vstupní napětí: 5-36 V (pro stabilní fci je doporučeno >6.2 V; měnič sice pracuje již od cca 4.5 V, ale při tak malém napětí nebude fungovat měřidlo a ostatní části napájené stabilizátorem LM317)
- Výstupní napětí, proud, výkon: 1.25-32 V / 0-5 A / 75 W
- Účinnost až 96 %
- Ochrana proti přehřátí, přetížení, zkratu na výstupu
- Není chráněno proti přepólování na vstupu
- Signalizace: nabíjení konstantním proudem (rudá LED CC/CV)
nabíjení konstantním napětím (modrá LED CHARGE)
nabito - pokles nabíjecího proudu na desetinu (zelená LED FULL)
zobrazení vstupního napětí (rudá LED IN)
zobrazení výstupního napětí (rudá LED OUT) - Přepínání zobrazení: tlačítko na straně IN (vlevo) provádí zapnutí/vypnutí displeje
tlačítko na straně OUT (vpravo) přepíná měřenou veličinu (Uin, Uout, I, P, rolování) - Kalibrace měření: vstupního napětí, výstupního napětí a proudu
(pouze v jednom bodě; po stisknutí pravého tlačítka při zobrazení kalibrované veličiny po dobu 2s)
Postup kalibrace (výstupní napětí):
- Nastavte zobrazovač tak, aby ukazoval hodnotu výstupního napětí; Stiskněte pravé tlačítko na dobu delší než 2 sekundy, uvolněte jej a LED "OUT" blikáním signalizuje režim kalibrace výstupního napětí.
- Stiskněte pravé tlačítko (normální délka stisku), hodnota měřeného napětí roste; Stiskněte levé tlačítko, klesá; Vzhledem k tomu, že krok změny je menší než 0.1 V a minimální zobrazený rozdíl napětí je 0.1 V, je třeba stisknout tlačítko 1-5krát, abyste na displeji zaznamenali změnu o 0.1 V.
- Stiskněte pravé tlačítko na dobu delší než 2 sekundy, uvolněte jej a tím režim kalibrace výstupního napětí ukončíte. Všechny parametry jsou nastaveny a zůstanou v paměti i po vypnutí.
- Kalibrace vstupního napětí i proudu probíhá obdobně, pouze před kalibrací zobrazíme ten parametr, který chceme kalibrovat. Že kalibrujeme vstupní napětí pak signalizuje blikání levé LED (IN), proud je signalizován blikáním displeje.
5A CC/CV snižující měnič s dvojitým LED zobrazovačem
Zapojení tohoto měniče je v základu podobné výše popsanému, jen zobrazovač je zhotoven na samostatné DPS a zobrazuje na horním displeji trvale výstupní napětí a na dolním proud.
Proti výše popsanému modulu má, kromě trvalého zobrazení napětí i proudu, několik nevýhod. Především konstrukční uspořádání neumožňuje instalaci chladiče na regulátor XL4015, takže rozumné proudové zatížení je do cca 2 A. Regulační obvod pro omezení proudu je dle prvních dojmů méně precizní (předchozí modul má jedno LM358 navíc), nastavování pomocí trimrů je vzhledem k jejich pozici méně šikovné. Pořizovací cena modulu na eBay je cca 100 Kč (4.9 $).
Pozor na variantu tohoto modulu s displeji, které mají uprostřed dvojtečku. Dva takovéto moduly jsem si pořídil na Aliexpresu a při jejich zprovoznění jsem se nestačil divit: U napětí místo desetinné tečky svítila dvojtečka, u proudu pak desetinná tečka na jiném místě, než kde měla být. Displej navíc svítil velmi slabě (viz obrázek - ve skutečnosti 9.5 V/0.29 A).
Modul se také prodává v levnějším provedení (necelé 2$) bez zobrazovacího modulu. Je pak tvořen pouze dolní deskou a potenciometry jsou v provedení s horním šroubem.
Schéma modulu s XL4015 a regulací proudu:
Odkazy na weby o modulech s XL4015:
https://www.rudiswiki.de/wiki9/ArduinoLabPSU2
https://tronic.lk/product/xl4015-constant-currentvoltage-led-display-5a-dc-to-dc-
https://store.zenix.lk/battery-cases-and-connectors/422-xl4015-5a-step-down-adjustable-converter-module-dc-dc-power-supply-buck-converter-lithium-charger-with-led-voltmeter-and-ammete.html
https://www.youtube.com/watch?v=DhLlAg8FfU8
3A snižující měnič s LM2596
Celkem zajímavou alternativou je tento modul, který na rozdíl od výše uvedených disponuje třemi trimry. Trimrem nejblíže k vstupním svorkám lze měnit hodnotu napětí (CV), trimrem nejblíže k LED výstupní proud (CC) a třetím trimrem (tj. prostředním) je možné nastavit, při jakém poklesu nabíjecího proudu bude vyhodnoceno dobití baterie, tj. zhasne LED "CH" a rozsvítí se LED "OK". LED "CC/CV" pak svítí v režimu regulace výstupního proudu.
Schéma zapojení a nějaké další informace o modulu lze najít například ZDE.
