分享一款具有恒流和恒壓的直流控制轉換器

在本文中，我們將了解XL4015的功能和工作原理，XL4015是一款5A 180KHz 36V降壓DC至DC轉換器。

我們將從模塊中解焊所有組件，對原理圖進行完全逆向工程并從中制作PCB，以便我們可以訂購組件并自己制作PCB。

此外，我們將測試模塊并比較所有數據表參數，以查看它們是否成立。

XL4015轉換器模塊特點

恒流（CC）和恒壓（CV）轉換器在各種條件下都可以派上用場，例如，如果您想用恒流為鋰電池充電，則可以使用此模塊輕松完成此操作。

如果您正在測試電路并首次為其供電，則建議使用恒定電流，以便在構建過程中出現任何錯誤時限制對電路的損壞。



在上圖看到我們有直流輸入連接器，用于連接到未調節的電源。接下來，有兩個10K電位計，用于設置恒定的電流和電壓。

此外，板上有三個LED指示燈，輸入連接器附近的第一個顯示模塊何時處于恒流模式，而靠近輸出的另外兩個主要用于電池充電用（電池充電和電池充滿指示燈）。

除此之外，該IC的輸入電壓范圍為8V至36V，器件的輸出電壓為1.25V至32V。在最大負載下，該器件的 PWM 可以達到 100% 占空比，并且可以在 180 kHz 的工作頻率下工作。

模塊的恒定輸出電流為5A，工作時效率可達96%。它具有熱關斷，短路保護和電流限制功能。

所用元件清單

在查看原理圖之前，我們先看一下XL4015降壓轉換器電路所需的元件列表。該板的主要組件是XL4015降壓轉換器IC，這是由XLSEMI設計和開發的5引腳IC，XLSEMI是中國知名制造商，以生產緊湊型降壓和升壓轉換器IC而聞名。構建 5A 降壓轉換器電路所需的組件列表如下所示：

在這里插入圖片描述

XL4015?降壓轉換器?IC?-?1
78L05?穩壓器?-?1
LM358?運算放大器?-?1
SS54?肖特基二極管-?1
TL431?可編程基準?-?1
470uF，35V?電容器?-?2
10uF?0805?電容器?-2
10K?十轉修剪鍋?-?2
0.1uF?電容器?-?3
270R?電阻器?-?1
1K?電阻器?-?2
2.2K?電阻器?-?1
10K?電阻器?-?1
71.5K?電阻器?-?1
90.9K?電阻器?-?1
發光二極管?0805?-?3
螺釘接線端子?-?2

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XL4015 5A 電路原理圖

降壓轉換器的原理圖如下所示。這并不難理解，并且模塊的整體設計確實是一項非常整潔而聰明的工作，該模塊的原理圖如下所示。

仔細觀察我們可以看到下面給出的典型應用原理圖：



現在將上面的原理圖與我們的原理圖進行比較，您可以看到它非常相似，因為降壓穩壓器部分的原理圖保持不變，唯一的額外區別在于它具有額外的限流功能。

現在讓我們了解當前限制功能的工作原理。在原理圖中，您可以看到我們有一個78L05穩壓器，這是一種超低功耗穩壓器，用于將TL431 IC的輸入電壓轉換為恒定的5V。

TL431 是一款基準電壓源，可在 71.5K 電阻器和電位計的幫助下設置為恒流調節器模式。該基準電壓與電阻輸出側的檢測電壓進行比較，以限制電流。下面顯示的電路是TL431電路，它為運算放大器提供恒流源。

接下來，我們有第一個運算放大器部分，這部分電路實際上用于限制電流。這部主要是輸出檢測電壓與TL431 IC的基準電壓進行比較。如果輸出檢測電壓大于基準電壓，運算放大器的輸出變為高電平，并且具有電路的關斷功能，IC的輸出將關閉。

在上圖中，展示了數據表中的應用電路，其中并排放置了一個實用電路。因此，在實際電路中，制造商使用LED而不是二極管，這種LED不僅充當反向電流阻斷，而且在電流限制功能處于活動狀態時也會亮起。
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接下來看一下電路的最后一部分，這部分電路用于指示電池充電和完全充電的狀態。在該電路中，當電池充滿電時，輸出變低，因此充電完成LED打開，現在如果一個電池正在充電，另一個LED打開以指示電池正在充電。

XL4015 PCB設計

因為我們已經有了原理圖，因此我們想為降壓轉換器模塊重新創建PCB就相對比較簡單了。印刷電路板的尺寸為25毫米/50毫米，您可以從下圖中看到這一點。

接下來，我們使用 eagle 的制造功能來確定 PCB 的頂部和底部，如下所示。




在上圖中，PCB的頂部顯示了，PCB的底部如下所示

這就是PCB部件的全部內容，具體PCB文件在文末給大家分享出來。

測試XL4015

為了開始測試，我們首先將降壓轉換器模塊連接到電源，并將輸出連接到直流負載，并設置了1A的恒定負載來測試電路。

現在，當它起作用時，我們將恒定電流設置為5A。


如果您考慮模塊的尺寸，它能夠提供5A的恒定電流。我測試了這個電路5分鐘，它工作得很好。
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接下來，我們測試了該電路的短路條件。它具有內置短路保護功能，因此我們也對其進行了測試，而且效果非常好。

測試時遇到的問題

在測試電路時，我們遇到了一些問題。我們的實驗室中有10個模塊，但其中一些正常工作，其中一些則不起作用。

解決方法也非常簡單：我們將1uF電容器連接到PCB，模塊工作得很好，沒有任何問題。除此之外，我們沒有發現模塊板有任何問題。

結語

我在各種輸入/輸出電壓和負載條件下測試了模塊并評估了其效率，沒有任何問題。因此，我們可以說XL4051是一個非常經濟高效且高效的模塊，用于演示項目和電池充電。

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　　審核編輯：湯梓紅