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采用KIS-3R33S模块制作的恒压恒流电源

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发表于 2012-2-4 10:26:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
KIS-3R33S是一款广为使用的降压型DC-DC模块,不仅因为其性能好,指标较高,更主要的是可以非常便宜的买到(拆机的,量很大),价格一度在0.6x元/只(甚至有更低的),目也能0.7x元/只买到,因此被称为白菜电路,而且存货很多,有一些人上百片、上千片的采购。

网上也有很多人做了这样和那样的改进和实验,有大量的DIY,被应用到充电器、车充、LED照明驱动器等领域。

一、原理
尽管DC-DC降压的原理不是很简单,但可以把这个模块看成是一个黑匣子:
Func1.gif
这个图也就是一个三端,因此功能类似LM317这样的三端稳压器。输入电压4.75V到23V都可以,输出-输入有个最小压差,大约1.0到2.0V(电流小的时候压差小),输出是0.925V到20V可调。压差大一些其实没有太大关系,顶多影响点效率。由于是开关型的同步IC,因此效率很高:
efficiency.gif

这三根曲线都是输出=3.3V情况下的,红色是5V输入下,0.25A输出下效率可达95%。
绿色是12V输入,由于压差大,因此效率低了点,但在0.8A输出下仍然有91%。
所谓95%的效率,就是比如5V、2A输出的场合下,输入10V时仅仅需要1.05A(理想1.00A)。


官方电路
KIS-3R33S模块采用了MPS的MP2307为核心器件的降压式DC-DC,典型电路为:
MP2037.gif

输入4.75V起,最高23V(有人试验到30V没烧,但不建议这样做);
输出可以从那个0.925V起调,一直到20V,电流可达3A,短时4A,有人试验到6A没烧,但不建议这样,电感也受不了。
采用两个内置的MOSFET进行同步整流,效率可达95%。
固定的340kHz振荡频率,算比较高的了,因此电感和滤波电容可以用的比较小。
block.gif
从原理上看,就是IN和SW的MOS管首先导通,对电感储能,然后上面的管子断开、下面的闭合,电感的电流继续通过下面的MOS管流动。根据输出的大小,反过来控制开关的占空比,达到可控输出的目的。
所谓同步整流,就是用MOS管替代肖特基管,在需要输出的时候控制MOS管闭合或断开,续流也是用MOS管。由于MOS管的导通电阻非常小,速度也快,因此整流压降进一步减少,效率进一步提高,尤其是对低压输出的场合。


成品照片
成品模块的体积很小,21.8mm×20.9mm,厚度7.5mm。
以下照片,是5个模块在不同拆解阶段放在一起拍的,点击可见大图:
DSC_1881m.jpg

DSC_1890m.jpg


成品电路
板子电路图.gif
可以看到,与厂家典型电路基本一样,黑色本底就是厂家的,红色是模块不同的地方。因此,这个模块就是一个5V转3.3V用的,输出大约有2A。
改动的地方,主要是增加了一个5A保险,在D1上并联了一个C7,输出电容限于体积只有2.2uF,但并联;加了一个5.1V的稳压二极管D2。
R1是电压设置电阻,用了两个51k并联,同时从5脚通过一个3.3k的电阻引出成为Vadj。
如果你需要一个3.3V的电源,那么可以直接使用,无需任何改动。如果要想改动输出电压,需要改变25.5k即可。

核心IC MP2307数据表: MP2307_r1.9.pdf (445 KB, 下载次数: 486)
 楼主| 发表于 2012-2-4 10:26:17 | 显示全部楼层
二、可调电压输出改动

该模块原始输出3.3V是有它自己特定的目的、用在特定的环境下。而我们拿到模块后,可能用在不同的目的、需要不同的输出电压,因此就需要改动。而为了适合不同的场合,电压一般改成可调的。
最早的改动大概是某商家作出的,由于大批量的进货,必须做出改动说明才好出售,参考文章在此:
http://wenku.baidu.com/view/699d21ff910ef12d2af9e724.html
里面有“十个起拍!”的字样,因此很可能是某淘宝商家的,其中的修改图如下:
MOD1.jpg


对这个修改,我的评价是:
“把332去掉,短接”。这个一般没有必要,这个电阻是与控制端串联的,电流很小,电阻起保护作用。
“2个513去掉,空着”。这个是有必要的,因为这电阻是调节电压的,需要自己替换
“D去掉,空着”。这个D实测是5.1V的稳压管,那样电压高了会有问题,所以超过4.5V输出时要拆掉。但4.5V以下应用时可以不拆。
“C去掉,空着”。这个没有必要去掉,电容是并联在输出上的,陶瓷电容耐压也不会有问题。由于频率为340kHz很高,因此去掉此电容没有高频滤波了。


最早吃螃蟹的,也许是YLEEE的巧克力网友:
http://bbs.yleee.com.cn/viewthread.php?tid=2796
他也引用了刚才那个修改图,也给出一个电路图:
MOD2A.jpg


增加了两个插接口、两个电解、一个可调电阻,还有一个控制。而根据类似的电路做成的成品也很多,这里是一个:
P1110074m.jpg

改固定5V输出的一个方法:去掉稳压管,把一个51k换成330k。

后来,YLEEE的GrandF网友有了更多的修改:
http://bbs.yleee.com.cn/viewthread.php?tid=2869
http://www.shoudian.com/thread-135330-1-1.html
MOD3.jpg



有关GrandF网友的负压输出:
第二种负压模式:

实测输出19.5V1A
线路接法:Vin 与 Vout 输入,Vin  与 GND 输出,Vadj  接 Vin,去除R3 (脚的定义见上图)

例如: R1换成 200K,Vin 与 Vout 输入 5V,那么Vin  与 GND 就输出 19.5V

输出电压 = 0.925V * (R1 + R2) / R2; R1设为 200K,输出19.5V ~= 0.925V * (200K + 10K) / 10K

改变R1就可以调节输出电压

2nd-.jpg


其实,无论是第一种负压还是第二种负压,也就是正常的方式,但把输入的负,从地改到Vout,等于站到巨人的肩膀上:
Func2.gif

这样,输入一下子就减少了输出这么多,电压是以Vout为公共点,看起来输出就是负的。事实上,由于压差可以大于输出,因此这其实也是升压电路
按理说压差只要维持在2V甚至更低就可以保持输出,但只输入2V是不能启动的,启动至少要4.2V以上,保险起见就只好5V输入了。不过,只要启动后,输入电压下降也可以,下降到2V时仍然可以保持9V的输出,达到进一步升压的目的。当然,输出电压多少,与正常接法的计算方法完全一样,而任何正常的电路,包括各种恒流的改进,只要把输入的负接到输出的正,就可以达到负压/升压的目的。
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 楼主| 发表于 2012-2-4 10:26:26 | 显示全部楼层
三、可调恒流输出改动
以上的改动均为电压输出,而很多场合下需要恒流的,例如充电、LED照明。这就需要能做成恒流的。但是,这个模块本意是降压应用,厂家典型电路里也根本没有恒流电路一说。那么这个问题就无法解决了?当然不是,因为采用外加运放和相关的电路就可以很容易达到这个目的。运放的方法很多,下面是一个链接:
http://bbs.yleee.com.cn/viewthread.php?tid=3075
MOD4.jpg


这个电路采用了TL431做基准,分压后与0.15欧电流采样电阻上的压降比较,电流超出后通过一个二极管控制Vadj,达到限流的目的。

但是,采用运放不仅复杂,而且可能引入相移使得电路不稳定。手电论坛的v-mosfet网友,首次实现了无运放的350mA恒流改进电路:
http://www.shoudian.com/thread-147938-1-1.html
MOD5.jpg


他的方法其实并不复杂,首先用0R5电流采样电阻得到0.175V电压,但这个电压太小,然后与TL431电压基准的可调分压叠加,就可以达到模块要求的0.925V,就是所谓戴维宁叠加定理。当电流增大后叠加后的电压也超过了0.925V,通过控制端就可以使得输出减少。

这个电路的优点在于无需直接让采样电阻的电压达到0.925V那么高,从而节省了压降和功耗,维持了模块较高的效率。当然,这个方法要注意,补偿法会引起不稳定因素,因为在采样电阻上的电压小,其余电压的变动会等价为更大的不稳定因素。举个极端的例子,采样电阻0.025欧、电流1A,采样电压0.025V,补偿电压0.9V。当这0.9V的电压有1%的变动(0.009V),成为0.909V,那么模块会维持0.925V不变,采样电压就变成0.016V了,因此恒流电流就变成0.016/0.025=0.64A了,变化了36%,是补偿电压的36倍!因此,采样电压不宜太小,以不小于0.1V为限。另外,2.5V的分压电阻也要求比较稳定,包括可调电阻尽量用小一些。

这种恒流电路自从被发现以后,被广泛使用。再一次改进,是手电论坛的suncrab网友,针对可调可能短暂开路使得输出电流大增的弊病,把可调改到下端,短暂开路电流变小,不会烧坏:
http://www.shoudian.com/thread-184541-1-1.html
MOD6.jpg



再后,有lijianak1网友用只6个元件改成恒流
http://www.shoudian.com/thread-163679-1-1.html
MOD8.jpg

其实就是省去2个电阻,让可调电阻配合内部电阻形成分压。当然,这个电路仍然存在因电位器接触不良造成输出超界的弊病。


最后看一下,手电论坛的dpcom网友,采用这个电路做恒流源,但把所有的附加元件焊接在原来的背板上,体积非常小
http://www.shoudian.com/thread-196698-1-1.html
MOD7A.jpg

MOD7B.jpg


有人也许会问,这个模块的恒流源有什么优势?
最简单的优势就是效率高、发热小。因为是开关式的恒流源。
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 楼主| 发表于 2012-2-4 10:26:35 | 显示全部楼层
四、我的测试和理解
以下测试,所用的设备包括(但不限于):
IT6122精密电源
HP34401A 6.5位万用表
Fluke 289 4.5位万用表
IT8512电子负载

1、输出电压相关测试
原模块,不进行任何改动,空载输出范围在3.27V附近。
原模块,不进行任何改动,输出空载,输出电压在3.27V附近稳定的场合下,输入电压4.2V到7.0V。
更低的输入则输出变小,更高的入则输出不稳定(内部输出电容2.2uF太小)。
外部接入0.47uF电容,输入到10V仍然稳定;外部接入10uF电容,输入到23V仍然稳定。
为方便起见,以下所有测试,均在模块的输入端并联了220uF 25V电容,输出端并联了470uF 25V电容。

空载电流和输出电压与输入电压的关系:
空载电流电压.gif


2、效率测试
第一个效率曲线,与厂家测试方法类似,得到的曲线也非常类似,该模块的效率真的可以达到95%!
只不过我测试的时候,延伸了电流测试范围,低端到0.1A,高端到4A。另外,我增加了一个8V输入。
可以看到,输入5V下在0.2A到1A之间,效率可达94%以上;输入8V输出1A时效率可达93%;输入12V输出1A时效率也可以达到91%。
效率1.gif

除此之外,还进行了恒定输出功率下,效率随输入电压的测试。

低功率输出,压差低是效率不错,但压差高了效率很快降低;
中功率输出,效率很好,但仍然随压差变大而降低;
大功率输出,效率有下降,而且随压差增大下降不快;
压差很小时,1W到2W附近可以取得最高的95%效率;
压差5V下,2W到3W之间可以取得93%的效率;
压差10V下,3W到4.5W之间可以取得91%的效率。

效率2.gif

3、负压/升压下的效率
前面说过,所谓负压,就是把输入的负接到输出的正上,这样输出+就成为公共点了,因此输出的地就是负电压了。另外,由于输出可以大于压差,因此也成为升压接法。从电路上,就是输入的负换个位置,其余的都不改动。
这种接法的用途,一个是可以产生负压,与另外一个模块共同使用,就可以出正负电源。另一个用法就是升压了,可以把5V到8V的电压升高到10V到18V,但此时的真正输入电压是与输出电压叠加的,输入电压不应该超过23V,而压差输入至少要5V,因此输出就只能最大18V。也就是说,最大的升压是5V升18V。
但是,这种接法的效率到底如何呢?
为了测试升压,把模块的Vadj接一个200欧电阻到地,改成10V输出,内部5.1V稳压管去掉,同时测试了正常情况下的效率,下图就是对比测试。
细线是正常的接法,但横轴画成压差的方式,比如压差为3V时,实际输入为13V。
粗线是升压的接法,横轴压差就是输入电压。
效率负压.gif

可以看到,正常接法的细线,形状很类似3.3V输出的曲线,但效率更高了,小电流小压差的情况下达到了97%!而且在较大输出电流下,效率并不怎么随压差的增大而降低。
另一方面,升压接法时,效率下降比较大,尤其是输入电压(也就是压差)较低时。
小电流0.1A负载时,输入电压低至1.5V也可以工作(当然不能启动),此时效率只有75%。输入3V时效率最高,83%,随后效率随输入电压下降,并与正常用法的0.1A负载效率曲线重合。
0.5A负载时,输入电压最小只能是3.2V,5V输入效率87%也可以了,效率峰值出现在7V的88%,随后少许下降。因此,这个负载附近是比较好用的。
1A负载时,输入要4.5V以上,而且效率不高,5V下只有80%,也就是自耗散为2.4W,发热严重了,因此不能长时间使用。
更大的电流下就更没有使用价值了。1.5A下难于启动。

另外,此种接法的静态电流和静态功耗也比较大:
负压静态.gif
最后,从曲线上可以看出,的确在1V的输入下可以工作并输出10V!
当然直接加上1V是不能启动的,只能先加上5V,启动后再降低,这样就限制了低压升压的范围。经测试,10V空载下,最低启动电压4.1V。


4、电压外部调节
在不开盖的基础上,通过对Vadj串接电阻到地或串接电阻到Vout,可以调节电压。
开盖调节的问题,是里面元件太小焊接容易出问题,外壳也容易拆坏,因此不太适合多个批量更改。
当然,改高电压时,还是需要开盖把内部的5.1V稳压管去掉。也有直接改高电压通电烧毁的方法,这样就彻底不用开盖了。
更改的方法,可以通过把Vadj接一个电阻到地,用来增大电压,也可以通过把Vadj接一个电阻到Vout,用来减少电压。
Vadj.gif
例如要求输出5V,查表可知,通过把Vadj外接一个10.4k电阻到地,就可以输出5V;
再如要求输出9V,查表可知,通过把Vadj外接一个800欧电阻到地,就可以输出9V;
这种方法,最大输出电压是10.4V,通过把Vadj直接短路到地而得到。
VadjR.gif


另一方面,可以通过把Vadj接一个电阻到Vout来降低电压,例如接12k就可以输出1.8V。


5、输出电压随On/Off的控制特性
根据厂家,控制特性是一个施密特电路,控制电压是2.5V,有0.21V的回差。
blockp.gif

blockq.gif

也就是说,电压上升后2.6V突然开启,然后控制电压下降到2.4V突然关闭。
实测并非如此。
实测,电压上升到2.468V突然开启,有点偏低,但也算正常;但电压下降后有个缓慢的过程,直到2.365V才突然关闭。
回差只有0.10V。
ONOFF.gif


6、其它测试
振荡频率:323kHz(厂家指标:340kHz)。
模块重量:5.03克(不同模块可能不同)。
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 楼主| 发表于 2012-2-4 10:26:47 | 显示全部楼层
五、我的可调恒流电路
我的恒流电路也很简单,基本上就是前面
suncrab网友
的电路(电位器在下面)。但我采用了AZ432做稳压器。这个稳压IC输出1.25V而不是2.5V,这样就可以把R2取得比较小,对提高稳定度有利。另外,这个IC的最小电流只有0.06mA,而不是TL431的0.4mA,因此R1就可以从2k增大为10k,可以节电或用在需要效率更高的地方。另外,电位器我选择了体积比较小的单圈4.7k,可以方面的把所有元件装在电路板的背面。由于阻值合适,因此电流几乎在整个电位器的调整范围内都有效,再者多数恒流场合对电流精度也要求不高,因此不感觉比多圈电位器不方便。
lymex4p2.gif

首先是模块本身的改造:
DSCN1332p.jpg
有人问,为什么把10k电阻也去掉了?主要是为了后面的恒压,需要模块响应灵敏,因此要直接暴露IC的原始ADJ管脚。

然后是背面增加元件:
DSCN1336p.jpg

安装的过程:
先把背板的大面积地开个L型的槽,独立出“输出-”,找3个0.47欧的小型电阻跨接焊好作为检流电阻,把AZ432的中脚也焊接上,两边的脚悬空焊接在一起。电位器的中点和上点焊接在Vadj上,下点焊接10k到地,最后悬浮焊接10k和5.1k。整个元件布局比较紧凑,高出电路板大约4.6mm,最高的为电位器。

焊完实际测试,电流在0.05A到1.00A可调,恒流效果很好,达到预期。

AZ432可调稳压器件(1.25V)数据表 az432.pdf (225 KB, 下载次数: 140)
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 楼主| 发表于 2012-2-4 10:26:55 | 显示全部楼层
六、我的可调恒流简易可调限压电路

其实,很早就有dradeng网友,在DIY移动电源(充电器)的时候,在KIS输出和En端之间加了5.6稳压管,把模块最高输出电压限制在6V左右:
http://bbs.yleee.com.cn/viewthread.php?tid=5752

后来mytomatoes网友,在做升压恒流的时候,也加了一个7.4V稳压管,实现了限压:
http://www.shoudian.com/thread-214191-1-1.html
MOD10.jpg


当然,这种限压最主要的缺点,是不能调节,限压精度也很有限。采用运放+外围电路,可以实现很精确的可调恒压恒流功能,但除了复杂外,电路不容易稳定也是缺陷。尽管这个白菜电路也不必要增加太复杂的外围,但一个简单可靠的可调恒压恒流还是有必要的。
我这里给出一个电路,在恒流的基础上,通过简单增加两个元件,在可调恒流基础上,实现了可调限压。
lymex42.gif


原理很简单,用电位器R7进行可调的输出电压采样,并用Q1与Vadj的0.925V做比较,电压超出大约0.5V后Q1开始导通,把Vadj拉高,从而限制了输出电压的进一步增大。Q1接成射随的方式,因此有较大的电流增益。但由于Vadj的电压可以认为是不变的,因此射随不会真正的跟随起来。用射随的另一个好处是响应速度很快,不会造成不良的滞后。
当然,这个电路主要目的是恒流的,这种简易的恒压方法特性不会理想。用三极管做比较,其Vbe有一定的温度系数,再就是三极管导通电压模糊,使得恒压部分不是很平坦。
不过,这种方式最大的优点是简单,只用2个元件。与稳压二极管限压电路比,这个电路的精度类似,但实现可限压的大范围可调。温度系数的方向是高温下限制电压变低,这恰恰是很多地方所需要的,比如高温下对锂电充电应该减少电压、低温下可以适当提高电压。

安装起来也很容易,利用背板剩余的空间,正好放下两个元件,高度也没有增加
DSCN1354p.jpg

其中,三极管用了C1815,用别的常见小功率NPN管都可以。电位器用了30k,其实用10k也更好,我没有找到合适的。由于三极管有放大作用,因此对电位器的阻值并不挑剔。电位器的右边直接焊地,左边接到输出+进行电压采样,中点悬空接三极管的B,三极管的E和C就近悬空接到Vadj和1.25V基准上。电位器的采样线可以考虑串入一个等阻值的电阻,这样可以扩大限压范围。目前限压是1V-10V,串联电阻后可以是1V-20V。

那么,这个恒流恒压电路的表现到底如何呢?
接上IT6122电源、HP34401万用表和IT8512假负载进行测试,输入电压为10V,调节到690mA和8.4V,结果如下:
CVCItest.gif

其中横线的恒流部分,是采用定压方式测试的,而右边的恒压附近,是采用的恒流模式。
理想的恒压恒流曲线,是一个矩形,或者说是两条平直线,恒压部分是垂直的,拐点尖锐。
实测情况看,恒流特性还是有一些不理想,电压高时电流反而增大。恒压特性自然也不很理想,不是垂直的。
当然,如果用在例如锂电池充电的目的,这个不理想还是可以忽略的,因为在距离结束电压只有0.15V下,还有一半的充电电流。

补一张改动后模块的斜侧面照片
DSCN1369p.jpg
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 楼主| 发表于 2012-2-4 10:27:08 | 显示全部楼层
七、我的恒压+完美可调限流电路
一个电源电压的稳定是最重要的指标,因此恒压是主要的应用。但白菜电路没有限流,这是缺陷。
上节的建议限压,是以恒流为主的,电压限制的不理想,曲线弯曲。
为了能够完美限流,看来必须用运放了。这样才能放大检流电阻上的微小信号,控制输出。
经过考虑,采用了带有片内基准的低功耗、宽电压运放LM10:
lymex51.gif


安装起来也比较顺利,关键是两个主要元件体积大,没办法进行了磨边。布局设计时,要满足不超过板子大小的要求,高度不超过卧式可调的高度,管脚引线尽量短。
正面,只把5.1V稳压管取下,换成10uF电容,其余没做任何改动,保持3.3V定压输出。如果需要其它电压,可以调节25.5k电阻。但若改成可调的,那板子背面就没有空间了,只能放在外边。
DSCN1388s.jpg


背面,先刻出输出槽,接地点去掉油漆,焊接运放,焊接检流电阻,焊接可调。最后,只有那个二极管“飞”了一下。
DSCN1384p.jpg

DSCN1385p.jpg
DSCN1378s.jpg

其中的0.05欧检流电阻,是从一个小型水泥电阻里拆出来的,否则体积太大,根本放不下。即便这样,也在适当的地方弯折了90度。
DSCN1386s.jpg


之所以称为完美限流,主要是限流点非常精确,限流之前对输出没有任何影响,达到限流点后马上限制。
以下曲线,是设置在2.00A限流点后测试的,输入电压6.0V。
lymex61.gif

发现一个小毛病,电位器顺时针调节的时候,电流是减少的。其实,把电位器反转安装即可,只不过背面向下了。

3.3V、2A放电了1个小时,用手感觉温度,电感大约温升25度,芯片温升35度,检流电阻温升也大约35度。因此,在2A下长期使用看来是没有问题的。

顺便测试一下3.3V、2A输出的效率,电压读数用Fluke289从模块引脚根部进行,电流从电源和假负载上读出。
输入5.60V、1.265A、7.084W,输出为3.178V、2.000A、6.356W,效率=89.7%
当然,电路加上了检流电阻,还有LM10的消耗,否则是超过90%的。
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 楼主| 发表于 2012-2-4 10:27:18 | 显示全部楼层
八、应用

本模块,具有体积小、效率高、发热小、输出比较大的特点,尤其是价格便宜,弄坏了不心疼,还可以拆元件用。
由于这些特点,非常受DIY者青睐,以下列举一些应用场合。

1、LED灯DIY
市场上存在大量的照明LED,但LED需要恒流,这是组装时最头痛的。有了白菜模块,可以简单的组成350mA或者700mA的恒流源,输出电压可以自适应,最大可以达到20V。


2、便携电源
可以用锂电供电,输出固定电压,具有输出稳定、输出电流大、效率高、体积小的特点。


3、充电器
市面上1A以下的充电器很多,但缺少2A、3A的。本模块经过限压改进后,可以用在锂电充电上。但这个应用要慎重,因为模块没有逆放电保护,当充电的过程中万一断电,则电池会对模块放电。


4、车充
实现13.8V到5V的转换,具有电流大、效率高的特点。


5、太阳能转换器
太阳能电池的输出具有功率、电压变化大的特点,很难直接使用或给电池充电。采用本模块,就可以高效的转换成统一的电压,直接使用,或者可以给电池充电。


6、作为电池供电设备的稳压电源
电池供电的设备大多都是携带式的,例如笔记本电脑、收音机、随身听、万用表、LED灯等。这些设备目前的电源,绝大多数都是采用开关电源,以便达到适应范围宽、高效利用能源的目的。因此,这个模块也自然可以用于此种目的。最适合2节到4节锂电输入、2W到20W输出的场合。也可以用于4节5号电池或4节镍氢电池供电。


7、做灵敏开关
利用模块的ON/OFF使能端,可以关闭或唤醒,灵敏度很高。
对应芯片的En端口,标称2.5V附近实现开关,类似施密特触发器,有0.2V的回差。例如电压大于2.6V开启,电压小于2.4V关闭,
模块关闭后耗电极小,可以长期接入电池。而En端是高阻输入,只需很小的电流就可以导通,达到启动目的,启动后可以从电池转换成稳定的电压输出。
因此,可以用在光敏、热敏、力敏等场合。
例子:
http://www.crystalradio.cn/bbs/viewthread.php?tid=217602
http://bbs.yleee.com.cn/viewthread.php?tid=3783


8、做电池放电自我保护
电池供电推动模块输出的场合,为了保护电池,应该在低于某一电压时,自动断开,以免电池过渡放电。
以下面的方法为例,En端不再是通过一个R1=100k的电阻接到电源上,而是下面再并联一个R2到地,计算公式是:
R2=2.4*R1/(V1-2.4V)
当V1取5.8V、R1=100k时,R2=70.6k
LoShut.gif


9、防倒灌的问题
GandF网友在下面帖子的4楼作为缺点特意提到模块的倒灌问题:
http://bbs.yleee.com.cn/viewthread.php?tid=2869
我试验了一下,的确倒灌电流很大。
当然,在某些特殊场合,倒灌现象可以基本被抑制:
当倒灌电压不超过5.3V下,把En接地,则倒灌电流大大减少,从几百mA减少到几mA。当然,这几mA对于电池来讲还是很大,只能防止短时间电池被放光。
对比测试:当输入开路或输入为零,En端开路时,倒灌电压5V下就有很大的倒灌电流。因此,作为充电使用的话,必须采取防倒灌措施。


10、低压升压的启动
很多人提出用这个模块把单节锂电升压,但升压电路至少要4.1V才能启动,而且不排除模块有离散,启动电压可能更高一些,这就超出单节锂电的供电能力了,造成电压稍微低一些就启动不了的毛病。这样,有必要做一个启动电路,使得能启动的电压降低一半,不仅可以适合单锂,也可以适用与单铁锂,甚至可以用两节镍氢电池。
升压启动.gif
所用的元件,包括一个双刀暂稳开关,一个电容、二个电阻。平时电容通过两个电阻充电到与电池一样的电压,当启动开关压下后,电容的这个电压加到了输出上,也等价为电容与电池串联起来加到了正常的输入上,因此2.5V就变成了5V,就可以顺利启动了。

如果能采用双刀双掷开关(必须是那种先断开后接触的),那么可以把两个电阻也省掉,同时电容也可以与输入电容共用:
升压启动2.gif
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 楼主| 发表于 2012-2-4 10:27:26 | 显示全部楼层
九、未来的话题

并联
很多场合下,3A的最大电流还是不够。很多实验室电源就是3A的,但电压较高(比如30V),而高效降压后,按理说可以取得低压、大电流。而白菜模块廉价、体积小、数量多,如果能进行并联,增大输出电流,那么就可以取得更广泛的用途。

并联要解决的难题,就是在各模块的开路输出电压有少许差异的时候,解决均流问题。

均流,分为被动型主动型两类,或者可以说是无源型和有源型。

被动无源型,主要就是利用均流电阻进行自然均流。
均流.gif
均流最不利的场合,是热失控,类似thermal runaway:
某个器件因发热造成电压升高,而升高的电压会使得该模块承担更大的电流,从而温度更加升高、电压更高,而别热模块电流分担减少而电压降低,最后造成该模块损坏。
为了避免热失控,有必要故意把模块的输出电压做成负温度系数的,这样温度升高后电压降低,承担的电流就减少,会自然均流。

因此,白菜模块要想进行简单均流,可以首先挑选温度系数为负的。测试也很简单,用万用表测试电压,单个模块加上额定负载(3A),看电压变化趋势。加电后模块温度逐渐上升,选出电压逐渐下降的即可。

其实,温度升高电压下降,也不是坏事,这就像人如果发烧了,出力要自然减少一样,总比硬撑损坏强。很多用电器和被充电的电池,也要求最好温度升高的时候电压降低。

其次,无源均流最重要的就是均流电阻的选择。选择小了起的作用小,但选择大了功耗就大、效率降低、负载调整率也变差。如果各模块一致性好,具有类似的负温度系数,那么均流电阻就可以选的比较小,甚至可以用一段导线替代。

为了让模块有负温度系数,可以增加热敏电阻。


主动有源型,要采集自己的电流,与目标电流对比,然后控制自己的电流达到规定的电流。例如三个期间并联输出6A,那么每个理想电流要求2A,所以每个器件都要有自己的电流采样,才能知道自己的输出与规定的2A差多少,然后进行主动控制。
这个技术比较复杂,具体讲可以再细分为主从控制和对等控制两类。前者有个主控部分,负责对整体电流监控,并给各个分模块以控制信号。后者没有主控,靠个模块自己对等的控制。

补充:据说有个简单的并联方法:所有模块IC的6脚接到一起即可。并联后的输出电压是所有并联模块里最小的那个电压,这样可以只改动或只调节一个模块的电压。

参考资料

http://www.shoudian.org/forum.php?mod=viewthread&tid=307952

【全文完】
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发表于 2012-2-4 10:29:34 | 显示全部楼层
保留贴二。。。
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