Схема понижающего преобразователя напряжения DC-DCРадиолюбительская подборка схем импульсных понижающих преобразователей, основой которых является специализированная микросхема. Остается только дополнить такую схему при необходимости трансформатором, выпрямителем и фильтром, чтобы изготовить полноценный блок питания для своей радиолюбительской лаборатории.
В последние годы многие радиолюбители в своих конструкциях все больше используют импульсные источники питания, особое место среди которых занимают понижающие преобразователи или как их еще называют DC DC стабилизаторы. Они гораздо более экономичнее, линейных стабилизаторов, и удобней чем легендарные микросхемы серий 7805, 7812 и т.п. Общеизвестным фактом является то, что КПД типового линейного стабилизатора напряжения невысок. Так как включенный последовательно с нагрузкой регулирующий компонент работает в усилительном режиме, и на нем создается значительное падение напряжения. Свести к минимуму потери на этом компоненте поможет стабилизатор работающий в ключевом режиме. При этом он управляется импульсами, длительность которых зависит, в первую очередь, от номинала напряжения на выходе схемы стабилизатора и прочих дестабилизирующих факторов. На рисунке ниже показана упрощенная функциональная схема понижающего импульсного DC-DC преобразователя последовательного типа. В зарубежных справочных источниках их часто называют стабилизаторами типа Buck или Step-Down. Такой и любой подобный преобразователь содержит дроссель L; электронный ключ (транзистор биполярный или полевой); защитный диод D; широтно-импульсный модулятор (ШИМ). 
Ключ отпирается до состояния насыщения импульсами от ШИМ модулятора и закрывается в паузах. В тот момент времени, когда электронный ключ открыт, накопительная емкость будет заряжаться через дроссель L. Когда ключ запирается, в дросселе появляется ЭДС самоиндукции дополнительно подзаряжающая емкость через защитный диод D. Чем короче импульс и выше длительность паузы, тем ниже уровень в вольтах, до которого зарядится накопительная емкость, а значит, меньше напряжение на выходе схемы. Предположим, что напряжение на нагрузке по какой-то причине снижается. Импульсы на выходе ШИМ, идущие на регулирующий компонент, за счет отрицательной обратной связи с выхода dc dc понижающего преобразователя на вход ШИМ, будут иметь большую, чем ранее, длительность. Это приведет к увеличению напряжения на выходе устройства до прежнего значения. С ростом напряжения на нагрузке схема ведет себя аналогичным образом, но с точностью наоборот. Понижающие DC DC преобразователи могут быть изготовлены как на дискретных элементах, так и на специализированных микросхемах, которых существует великое множество, рассмотри лишь некоторые из них.
Данная конструкция позволяет изменять напряжение на выходе схемы в широком диапазоне от 0 до 30В и регулировкой тока в интервале от 0 до 3А. Основа конструкции популярная зарубежная микросборка LM2576. Кроме регулировки устройство имеет защиту от короткого замыкания и перегрузки, а также обладает неплохой защитой от температурного перегрева.
Микросхемы L4971, l4971d, L4971D013TR представляет собой специализированную микросборку (STEP DOWN SWITCHING REGULATOR), с регулируемым питанием на выходе от 3,3 В до 50 В, при входном от 8 до 55 Вольт. Максимальный ток потребления нагрузки до 1,5 Ампер. 
Внутренняя структура микросборки содержит источник опоры на 3.3В, функцию изменения рабочей частоты переключений до 300 кГц, мощный ключ в лице n-канального силового транзистора, схему ограничения тока при перегрузке, защиту от короткого замыкания и температурного перегрева, плавный запуск из режима ожидания. Для регулировки на выходе изменяют номиналы сопротивлений R3 и R4, в соответствии с таблицей из справочной документации на L4971. 
В импульсном регуляторе применяется индуктивность с рабочим током не ниже 2А и номиналом 126 мкГн
Эту специализированную микросхему можно использовать в ролим импульсного DC-DC регулятора, не только в роли понижающего, но также повышающих и инвертирующих схемах, зависит от номиналов некоторых радио компонентов обвязки, подробней смотри L5970D справочник. 
Для регулировки выходного уровня достаточно подобрать лишь номинал сопротивления R1, например при 10 кОм на выходе схемы будет 5 В. При замыкании 5-го вывода с выходом (нулевой сопротивление), можно получить 1,23 В.
Data sheet на микросхему LM2678 можете посмотреть здесь. С5D1 — цепь обратной связи. L1С6С7 — фильтр выходного напряжения. Вывод 7 — управляющий, если его замкнуть на общий провод, то стабилизатор будет выключен, (ток потребления в режиме отключения всего 50 мкА). 
Постоянное напряжение питания для схемы может лежать в интервале от 8 до 40 вольт. Цепь ОС должна быть расположена как можно дальше от индуктивности L1. Не используйте для питания нагрузки, потребляющие более 5А. На чип рекомендуется установить радиатор.
Все перечисленные ИМС характеризуются низким потребляемым током покоя. Максимальный выходной ток преобразователя на их базе возможен до 225 мА. 
Система управления и ограничения тока с частотно – импульсной модуляцией (ЧИМ) обеспечивает этим микросборкам заметные преимущества, свойственные преобразователям с широтно – импульсной модуляцией (ШИМ), т.е. высокую эффективность при больших нагрузках, в то время, как потребление данных ИС составляет всего 10 мкА. В результате они имеют высокую эффективность преобразования в широком диапазоне нагрузок. Диапазон входных напряжений от 4 В до 11.5 В, стабилизаторы обеспечивают на выходе схемы фиксированные, пониженные значения: 5 В, 3.3 В и 3 Вольта. Накопительный дроссель должен быть рассчитан на ток не ниже 600мА.
Вашему вниманию предлагаю рассмотреть простую схему понижающего импульсного преобразователя напряжения, работающего от бортовой сети автомобиля 12 вольт и используемая для подзарядки мобильных устройств и планшетов работающих от 5 вольт. 
Основа схемы очень популярная микросхема MC34063, на ней построен как сам понижающий импульсный преобразователь, так и осуществляется стабилизация напряжения на выходе. Последнее имеет номинал 5 Вольт, ток на выходе около полу-ампера. Бортовая сеть автомобиля подключена через диод D1 и параллельно включенные ограничивающие резисторы R1 R2 R3 поступает в специализированный чип. В микросборке MC34063 есть встроенный генератор импульсов, электронный ключ на транзисторе и узел стабилизации напряжения на выходе устройства. Для подстройки выходного уровня на необходимое для гаджетов 5 Вольт применяется подстроечное сопротивление VR1, стабилитрон ZD на 5,1 Вольта и резистор установлены для исключения попадания импульсов выше уровня 5,1 Вольт в мобильный гаджет. Обвес чипа, по рекомендации из datasheet рекомендуется устанавливать как можно ближе к микросборке. |
  |
