Hw 083 модуль инструкция

Технические характеристики

DC-DC преобразователь

• Модель: HW-083
• Рабочее напряжение
  • на входе: 4В ~ 32В DC
  • на выходе: 1.5В ~ 30В DC
• Блокируемое напряжение: менее 3.3В DC
• Пропускной ток
  • продолжительный: до 4А
  • кратковременный: до 5А
• Мощность выхода, макс.: 75 Вт (требуется охлаждение)
• Чип преобразователя: XL4015 XLSEMI
• Коэффициент эффективности (КПД), макс.: 96%
• Частота преобразования ШИМ
  • рабочая: 180 ± 20% кГц
  • короткое замыкание: 48 кГц
• Регулировка: выходное напряжение и ток
• Способ настройки: вращение подстроечного винта многооборотного потенциометра
• Количество оборотов потенциометра: 25 ± 3
• Индикация состояний: перегрузка по току, граница уровней тока CC/CV
• Дополнительно: вольтметр, амперметр, управление чипом XL4015, поддержка функции заряда аккумуляторных батарей
• Защита от: короткого замыкания, перегрева
• Контактная группа: площадки под пайку с монтажными отверстиями 4 х Ø2.0 мм, винтовые клеммы-терминалы

Вольтметр-амперметр

• Модель: HW-035
• Питание: 5.0В ~ 32В DC
• Рабочее напряжение: 3.3В (ME6203A MicroOne)
• Диапазон измерений: 3.3В ~ 30В
• Экран вольтметра, экран амперметра
• конструкция: светодиодный четырёхсимвольный семисегментный GNQ-2841-BS
• диагональ: 33.9 мм (1.33 дюйма)
• цвет символов: ярко красный
• высота символов: 7.12мм (0.28 дюйма)

Общие

• Рабочая температура: 0℃ ~ +75℃
• Размеры: 51.2 х 26.3 х 21.0 мм
• Вес: 35 гр

Преобразователь XL4015 – это лёгкий в использовании, универсальный модуль питания, с возможностью понижения и плавной регулировки выходного напряжения до требуемого уровня. Модель HW-083 располагает дополнительными функциями регулировки нагрузочного тока и мониторингом процесса заряда аккумуляторных батарей. Предусмотрено внешнее управление рабочим режимом XL4015.

Преобразователь HW-083 позволяет подключать самые разные низковольтные электронные схемы, функционирующие от постоянного напряжения +1.5В ~ +30В, к стационарным источникам питания, сетевым адаптерам, или автономным батареям с напряжением в диапазоне +5В ~ +32В. Предельная проводимость нагрузочного тока у преобразователя XL4015 достигает внушительных 5А, продолжительная — до 4А. Модуль HW-083 очень часто находит применение в компактных электронных изделиях, так как обладает понятными элементами настройки/управления, простой схемой подключения, и малыми размерами. На элементной базе преобразователя HW-083 может быть собран низкобюджетный регулируемый блок питания, поддерживающий зарядку аккумуляторных батарей.

Плата вольтметра-амперметра HW-035 дополняет конструкцию понижающего преобразователями инструментом контроля рабочих параметров выходного напряжения и тока. Измерительный модуль является несложной самодостаточной надстройкой к преобразователю. Проводных соединений между платами нет, латунные стойки по углам связывают контактные площадки входа-выхода HW-083 с такими же площадками питания и измерительного входа HW-035.

Конструктивные особенности HW-083

В основе DC-DC преобразователя использована типовая схема сборки, опубликованная на страницах технической спецификации к чипу XL4015. Опорный вольтаж у микросхемы регулятора составляет 1.25В, которым ограничивается нижний порог доступного на выходе напряжения. Однако из-за особенностей элементной базы модуля, операции с регулировкой тока выходного напряжения ниже 1.5В затруднительны или невозможны. Внутренняя схема преобразователя XL4015 имеет очень небольшой процент падения напряжения, гораздо менее значимый, нежели у популярной LM2596.

Интегрированный в XL4015 мощный переключающий МОП-транзистор с фиксированной частотой 180 кГц выделяет много тепла и ощутимо горячо разогревает корпус микросхемы в нагрузках с током более 2.5А. Для эффективного охлаждения чипа XL4015, на его поверхность требуется установка теплоотводящиего радиатора. Если преобразователь эксплуатируется в продолжительных нагрузках с высокой мощностью, рекомендуется использование медного радиатора с большей площадью рассеивания тепла в среде с улучшенным охлаждением.

Картинка с сайта: compacttool.ru

Панель вольтметра-амперметра HW-035

Информация о измеряемом уровне напряжения на выходе преобразователя, и величине протекающего к нагрузке тока, разнесена на два независимых четырехсимвольных светодиодных индикатора. Цифры простенького экрана красного свечения высокой яркости, хорошо различаемые на небольшом удалении даже при высоком уровне окружающего освещения. Показания замеров вольтметра и амперметра могут незначительно отличатся от действительного. Погрешность в результатах напряжения составляет ± 0.5 вольта, в результатах тока — ± 0.05 ампера.

Цифровой измерительный прибор способен работать на эквивалентном преобразователю входном напряжении. Органов ручного управления на плате не предусмотрено, модуль рассчитан на постоянное функционирование до тех пор, пока запитан от напряжения. Трёхвольтовый стабилизатор ME6203A, установленный в схему HW-035, обеспечивает необходимый логический уровень всех цифровых микросхем. Процесс вычислений параметров электроэнергии возложен на интегрированный микроконтроллер, использующий для вывода показаний вспомогательный 8-битный сдвиговый регистр TI SN74LS164, управляющий числовыми разрядами индикаторов GNQ-2841-BS.

Ввиду проведённых производителями многочисленных модификаций в аппаратной части с момента первых ревизий устройства, в настоящем варианте исполнения упразднены ранее существовавшие интерфейсы UART (3-пиновый разъём B3B-XH-A с выводами GND, RXD, TXD) и I2C (2-пиновый разъём B2B-XH-A). Внутрисхемные соединительные линии последнего полностью обесточены. В угоду удешевления и оптимизации конструкции, оригинальный контроллер STM8S003F3 заменён на близкий аналог N76E003.

Протокол последовательной связи через шину TTL/UART на скорости 9600 бод (бит/сек), в двух вариантах прошивок, только для ранних ревизий:

Команда запроса значений:

• BB CC ADDR 00 XX XX CRC — тока
• BB CC ADDR 01 XX XX CRC — напряжения

Формат команды:

• BB CC — 2-байтный заголовок
• ADDR — 1-байтный адрес устройства
• 00/01 — 1-байтный флаг считывания тока/напряжения
• XX XX — 2-байтное произвольное значение
• CRC — 1-байтное проверочное число (контрольная сумма)

Вариант 1:

• BBCC00000000B4 — ток (алгоритм CRC-8)
• BBCC00010000DF — напряжение (алгоритм CRC-8)

Вариант 2:

• BBCC0100000088 — ток (BB+CC+01+00+00+00 = 0188, CRC = 0x88)
• BBCC0101000089 — напряжение (BB+CC+01+01+00+00 = 0189, CRC = 0x89)

Нужные показатели содержаться в пятом и шестом значимом байте возвращаемой строки, в милливольтах и миллиапмерах. Например, BBCC00012825.

Подключение HW-083, регулировка выходного напряжения

Контакты источника входного напряжения и тока припаиваются к специальным площадкам HW-083, или зажимаются в винтовой клемме входной группы IN+/IN-. Цепь нагрузки присоединяется с противоположной стороны OUT+/OUT-. Максимальное вниманием к соблюдению полярности крайне важно, защита от переполюсовки в преобразователе отсутствует.

В контуре обратной связи HW-083 установлены переменные резисторы «CV» и «CV», определяющие уровни напряжения и тока на выходе. Оба потенциометра имеют вращаемые винтовые головки многооборотной настройки. Поворотами вокруг оси по часовой стрелке регулируемое значение потенциометров увеличивается, в обратном направлении — плавно уменьшается. Область доступных потенциометром изменений, от минимальных значений до максимальных, требует около 25 ± 3 полных оборотов на 360 градусов. Регулировка выходного напряжения осуществляется показаниями замеров группы контактов OUT произвольным вольтметром, без подключения нагрузочной цепи.

Стабилизация напряжения

Понижающий преобразователь HW-083 удерживает постоянным уровень напряжение на выходе до тех пор, пока входное напряжение превышает заданный потенциометром «CV» порог. Снижение входного напряжения ниже установленной для выхода отметки приводит к пропорциональному снижению нагрузочного напряжения.

Регулировка тока на выходе, настройка индикаторов

Схема HW-083 расширена отдельным стабилизатором 78L05, стоящим в связке со сдвоенным компаратором LM358. Модуль преобразователя не может влиять на величину проходимого тока, однако способен его ограничивать. Эта задача возложена на один из сравнивающих блоков LM358, выполняющих оценку измеряемого тока на интегрированном шунтирующем резисторе с обратной стороны платы. При достижении заданной величины ограничения тока, микросхема XL4015 блокируется, снижается напряжение и ток на выходе, включается индикатор перегрузки.

Заряд батареи с помощью HW-083

Второй блок компаратора применяется для определения величины проходимого тока, когда преобразователь выступает в роли зарядного устройства для аккумуляторной батареи. Получаемые с шунтирующего резистора показатели тока сравниваются с параметрами ограничения тока, и делятся в соотношении 9% к 91%. Результатами определяется управление встроенными индикаторами «Идёт заряд батареи» и «Заряд батареи окончен» (метод заряда постоянным током CC / постоянным напряжением CV). Например, если нагрузочный ток ограничен 2-мя амперами, точкой переключения индикаторов станет 200 мА.

Настоятельно рекомендуется заряжать аккумуляторные сборки только со встроенными контроллерами и/или балансировочными схемами. Номинальное напряжение и ток для каждой батареи устанавливается согласно рекомендациям их производителя.

Предупреждение!
Несоблюдение параметров с превышением напряжения и тока для заряжаемой батареи чревато взрывоопасной ситуацией.

Эффективность преобразования

Коэффициент полезного действия XL4015 может достигать 96%. КПД напрямую связан с параметрами эксплуатации преобразователя, и рассчитывается делением выходной мощности на входную. Практически любой преобразователь потребляет больше электроэнергии на стороне источника входного напряжения, в отличии от выдаваемой на выходе. Наилучший показатель КПД достигается минимальной разницей напряжений между входом и выходом, с наименьшим нагрузочным током. Увеличение любого из этих двух параметров, в большей или меньшей степени приводит к снижению КПД.

Принципиальная схема преобразователя HW-083 XL4015E1

Картинка с сайта: compacttool.ru

Принципиальная схема вольтметра-амперметра HW-035

Картинка с сайта: compacttool.ru

Техническая документация

1. Спецификация XL4015 XLSEMI v1.5 datasheet (англ., PDF)

В комментах к диайваю о разгоне китайского зарядного мне писали что так делать не стОит, и это запредельный для данного поделия режим. Я не совсем согласен с запредельностью, но в целом не могу не согласиться что зарядное это мягко говоря не самая удачная конструкция, да и аккумуляторы большой емкости даже током в 1А заряжать довольно долго, что конечно хорошо для самих аккумуляторов, но не особо хорошо для работы. Поэтому я решил слепить недорогое зарядное для макитовских 18В аккумуляторов из распространенных модулей.

Сразу — даташит

Поставка — пакеты. В лоте 5шт преобразователей

Картинка с сайта: mysku.club

Внешний вид:

Картинка с сайта: mysku.club

Картинка с сайта: mysku.club

Картинка с сайта: mysku.club

Органы управления и индикации. Светодиоды в моих экземплярах все красные:

Картинка с сайта: mysku.club

Немного смутил тот факт что обмотка дросселя наматана проводом толщиной 0.6мм с лаком. Как по мне то маловато.

Перейдём к проверке. Так как основное предназначение данных модулей это зарядка батарей — то и требования к ним достаточно простые, и пульсации не имеют особого значения. но проверим. Кстати, на холостом ходу модуль потребляет порядка 16мА.

Для начала запитаем от 12В аккумулятора и зададим на выходе 5В
Без нагрузки:

Картинка с сайта: mysku.club

1А:

Картинка с сайта: mysku.club

3А

Картинка с сайта: mysku.club

Картинка с сайта: mysku.club

Далее 24В -> 12В от лабораторника, тут сразу ток 1А, и на 2 и на 3А осциллка крайне похожа, так что не стал сохранять

Картинка с сайта: mysku.club

Картинка с сайта: mysku.club

С моей точки зрения иголки до полувольта не являются проблемой, преобразователи вполне годные, даже без поправки на то что это по сути зарядные. КЗ, кстати, не боятся совершенно, правда лучше закорачивать выход (для регулировки тока) на выключенном преобразователе, а то искры летят

Не обошлось и без сюрпризов. Я поставил «на прогон» одну из плат током кажется 2.5А, и подойдя через 10 минут увидел, что на выходе ничего нет, нагрузка отключилась, а лабораторник работает в режиме ограничения тока в 4 или 5А (не помню сколько было выставлено). Как известно из обзора понижаек на базе MP1584 — китайцы могут ставить неправильные керамические конденсаторы. Иногда это приводит к повышению уровня помех на выходе преобразователя, а иногда может вызвать и более серьёзные последствия, чего так испугался камрад kasak в своем обзоре «тестера» АКБ. И да, в одном из трёх протестированный модулей коротнула керамика по входу. правда ничего страшного не произошло — нагрелась она до 200+ градусов и отпаялась в итоге. текстолит под конденсатором немного потемнел.

После замены конденсатора я продолжил эксперименты — мне было интересно оценить нагрев платы. За 30 минут на токе 2.5А детали (сама микросхема и дроссель) нагрелись до 100 градусов максимум, на токе 3А — аж до 120. Этот нагрев я посчитал чрезмерным и приклеил к микросхеме радиатор, сделанный из Ш-образного алюминиевого профиля. Это снизило температуру до 88 и 105 градусов соответственно. Из этого я делаю вывод, что адекватный рабочий режим для данного преобразователя — это 2.5А потолок, и то с радиатором. Кратковременно можно нагружать и бОльшим током, но я б не стал. Можно приклеить радиатор и на обратную сторону платы, и температура снизится еще немного, но я не стал, ибо планировал гонять платы на токе порядка 2А.

Теперь займёмся собственно устройством. Корпус разрабатывал сам, остальные детали перерабатывал из найденного на thingiverse и не только, ссылки не даю, файлы будут в конце обзора. Для начала изготовим гнёзда для батарей. Состоят они из нескольких печатных деталей и пары металлических контактных пластин. пластины желательно взять из меди/латуни толщиной 1мм, но я взял оцинковку 0.7 — токи небольшие, пойдёт. Присоединение — изолированными клеммами на 6.3 и 4.8мм.

Картинка с сайта: mysku.club

Картинка с сайта: mysku.club

Вообще у батареи 3 условно-силовых контакта — крайние это прям силовые, один мелкий короткий — это плюс для зарядки. На оригинальных макитовских батареях он подключен через термовыключатель, и без него оригинальный инструмент не включится — будет считать что аккумулятор перегрет.

Чертеж (не мой) больших контактов ниже, малый не чертил

Картинка с сайта: mysku.club

Сборка:

Картинка с сайта: mysku.club

Рисуем корпус

Картинка с сайта: mysku.club

Картинка с сайта: mysku.club

Тут уже вторая версия корпуса, на моей другое расположение отверстий для сетевых гнёзд (в новой версии их аж три, заглушка в комплекте), другие вентиляционные отверстия, и другая форма отверстий под светодиоды. ну и чуть другие габариты, а то у меня БП тесновато входил в корпус. Преобразователи крепятся при помощи переходников, в которых нарезана резьба М2, крепить к платам через отверстия для проводов.

Качество корпуса получилось не фонтан, и что-то мне подсказывает что это какой-то неправильный пластик, ибо вначале на середине печати случился перехлёст, а при второй попытке на определенной высоте появились обильные «волосы», что особенно хорошо заметно на вентиляционных решетках. Впрочем, это техничка, оно не должно быть особо красивым.

Теперь у нас есть всё что нужно, собираем само устройство. Кстати, гнездо питания из этого обзора, ну а блок питания на 24В — «народный», из этого обзора. Логично предположить, что в том же лоте на этот момент могут продаваться совершенно другие блоки питания, с совершенно другим качеством, но в данном случае мы собираем не лабораторник, а банальное зарядное, и качество выходного напряжения не играет особой роли. Да и подорожали они на бэнге, а купонов увы не дали.

Картинка с сайта: mysku.club

Картинка с сайта: mysku.club

Картинка с сайта: mysku.club

Картинка с сайта: mysku.club

Я отрегулировал напряжение на выходе преобразователей на уровне 20.5В и ток — 2А, что с моей точки зрения является достаточно щадящим режимом и для батарей и для преобразователей.

Светодиоды с платы я отпаял, и поставил в корпус свои, 3мм, красные и зеленые, соединив их с платой проводами. Светодиод СС не трогал и не выводил на панель, ибо посчитал его ненужным.

Полученное устройство успешно заряжает как оригинальные (или как минимум китайские копии с разъемом как у оригинальной батареи, впрочем не вижу причин не заряжать и оригинал — но балансировки понятное бело не будет, если она не интегрирована в батарею), так и «совсем китайские» батареи с зарядным гнездом между силовыми контактами. Кстати, для таких батарей есть в архиве держатель на стену, в который вставляется гнездо, к которому подключается китайское же зарядное — мне такой стационарный вариант показался более удобным.

Несомненно, данные модули могут заряжать и другие батареи, например 12В от шуруповертов — главное правильно выставить ток и напряжение, ну и входное напряжение тут ограничено 36В.

Файло лежит здесь: drive.google.com/file/d/1nSBxA5-OyPoPEiUQZML4xqTf1IOBNyz3/view?usp=sharing

ах да. бэнг принимает оплату киви, ну и курс доллара порядка 60р, что может быть интересно

ах да. блоки питания покупал в своё время за свои, модули взял на обзор, так что указываю п.18

1. Power supply current: 5A
2. Input voltage: 5-32V
3. Output voltage: 0.8-30V
4. Switching frequency: 300KHz
5. Working temperature: -40 to 85 degrees Celsius
6. Size: 51×26.3x14mm
7. Note: The IN- (input negative), IN+ (input positive), OUT- (output negative), and OUT+ (output positive) marked on the module must be connected correctly, otherwise the module may be damaged.

Features:
1. The module uses imported high-quality chips, with high efficiency (95% higher), and low heat generation, which can reach 5A current. At the same time, it cooperates with the original TI op amp to control the output current, so that the overall output is very stable.
2. This module uses the original Sanyo filter capacitor with low ESR, which can make the ripple voltage as low as 50mV
3. This module uses machine placement and reflow soldering. At the same time, each module undergoes a two-hour aging test before shipment to ensure high reliability.
4. This module is an adjustable step-down module, and the output voltage can be changed by adjusting the blue adjustable resistor on the module. The input and output voltage difference is 1V, and the small voltage can output 0.8V.

Battery charging method:
1. Determine the float voltage and charging current of the rechargeable battery you need, and the input voltage of the module;
2. Adjust the constant voltage potentiometer to adjust the output voltage to about 5V.
3. Measure the output short-circuit current with the 10A current block of a multimeter, and adjust the constant current potentiometer to make the output current reach the predetermined charging current value;
4. The default shipping current of the charging lamp is 0.1 times the charging current (constant current value).
5. Adjust the constant voltage potentiometer to make the output voltage reach the float voltage;
6. Connect the battery and try charging.
(Steps 1, 2, 3, 4, and 5 are for the module input to connect to the power supply, and the output does not connect to the battery without load.)

Q & A