Преди известно време, докато седях в колата, си помислих защо зареждам телефона си през зарядното за кола, монтирано в запалката. В края на краищата често има повече от един „потребител“ и понякога е необходим самият контакт на запалката. Формулирах спецификациите за себе си: захранване от бордовата мрежа през ключа за запалване, изход от 1-3 порта с ток до 2 A. Търсих в интернет и се оказа, че съм далеч от първият, който беше озадачен от проблема и дори повече, го прилагаше по различни начини.
За моята идея ми трябваше стабилизатор на напрежение, който да издържа на бордовото напрежение и ток до 3 ампера. Всъщност има огромен брой възможности за изпълнение, но всички те се свеждат до едно нещо - импулсен понижаващ преобразувател. Защо импулс? Защото има максимална ефективност. Това означава, че няма да има почти нищо за нагряване в конвертора и размерите обещават да бъдат минимални.
Понижаващ преобразувател е предназначен да намали напрежението до необходимата стойност. Неговите захранващи елементи работят в ключов режим, просто се включват и изключват. В момента на включване енергията се натрупва от индуктора (намотка на сърцевината), в момента, когато силовият елемент (транзистор) е изключен, индукторът освобождава натрупаната енергия към товара. Веднага след като индукторът освободи натрупаната енергия, веригата, която контролира изходното напрежение, ще включи силовия транзистор и процесът ще се повтори.
В момента всички зарядни устройства за телефони и таблети, които се поставят в гнездото на запалката, са направени по схема с импулсно-понижаващ преобразувател.
Доставка и външен вид:
Платката пристигна в запечатана антистатична торбичка, което изглежда като повод за радост, но всъщност трябва да се приеме за даденост.
Качеството на запояване е доста добро. Незначителен остатък от поток на обратната страна на клемите на променливия резистор.
Променливият многооборотен резистор ви позволява точно да регулирате изходното напрежение. 
Предвидени са монтажни отвори за винтове. Няма клеми, проводниците ще трябва да бъдат запоени. Под чипа има отвори с метализация за допълнително отвеждане на топлината към задната страна на платката.
Схемата не може да бъде по-проста:
Единственото нещо е, че китайците имат различни оценки за индуктор и кондензатори. Явно каквото има, това го монтират. Не може да стане по-лошо.
Бързо запоих проводниците и товара под формата на 2,2 Ohm 10 W жичен резистор.
За да се ограничи температурата по време на нагряване, резисторът беше поставен във вода. 
На щанда има 2 волтажа: 12 волта и 24 волта. Първото включване беше извършено без товар, за да се регулира изходното напрежение, за да не се изгори шалът. Чрез завъртане на винта на резистора постигнах изходно напрежение от 5 волта.
Натоварване от 2,2 ома предполага ток от 2,27 ампера, което се вписва в посочените параметри на платката, както и в моите нужди с малка разлика, тъй като се сдобих с двоен конектор от мъртва дънна платка: 
1 ампер на порт.
10 минути работа под товар и платката загрява зверски. Снимка от термокамера: 
задна страна 
Achtung! Температурата е 115C на диода и 110C на микросхемата (страната с частите) и 105C на обратната страна.
Температурата на дросела е около 70C, малко прекалено, но не достига насищане.
Максималната температура за диода е 150C, а за микросхемата 125C.
Не се вписва в никакви порти. Започнах да си мисля, че това е дефект или че за пореден път съм купил евтини глупости.
и откри, че този преобразувател има лоша ефективност. И всичко това се дължи на факта, че ключовият елемент в микросхемата е биполярен транзистор, който, въпреки че работи в ключов режим, когато е отворен, напрежението върху него пада доста.
Увеличаването на входното напрежение до 24 волта не помогна на ситуацията.
Графика на ефективност при ток на натоварване от 3 ампера: 
Тези. приблизително 80%, когато се захранва от бордовата мрежа на автомобила. Изходът на микросхемата се освобождава при натоварване от 3 A 3,7 W, а диодът и индукторът също се нагряват. Смяната на диода (3A 40V) и индуктора (47 μH), както и инсталирането на радиатор, биха могли да решат проблема с отоплението, но защо толкова усилия, когато можете да получите по-модерни понижаващи преобразуватели за същите пари.
Опит за коригиране на ситуацията:
Инсталирах малък радиатор от обратната страна чрез топлопроводимо лепило (прерязах радиатора от дефектно компютърно захранване). 
Планирах да взема диода там от "дежурната". Малко по-сложно е с индуктора, но мисля, че мога да намеря такъв с по-голямо напречно сечение на намотката (като се има предвид прилично разпространение на индуктивност в индукторите, използвани от китайците).
Опитът за включване и измерване на температурата доведе до срив =) Обърках полярността и изгорих микросхемата. Спестих пари, трябваше веднага да взема 5 от тях за експерименти, но е по-добре да не ги вземам изобщо, защото този древен конвертор е толкова ужасен, че дори не работи 50% от характеристиките в конкретния използвана дъска.
В интернет открих нетипично приложение за микросхемата LM2596 - аудио усилвател клас D! Сигналът се подава на вход 4 “обратна връзка”. Честотата на дискредитиране наистина е не повече от 150 KHz. В никакъв случай няма призив за сглобяване на усилвател на базата на преобразувател, има специализирани микросхеми за това =)
Изводите са разочароващи:
Продадената платка не отговаря на посочените характеристики. Освен това зависимостта от тока на натоварване е много по-висока, отколкото от промяната на напрежението. Можете да модифицирате платката, като замените половината от частите, но какъв е смисълът?
И все пак, ако имате нужда от понижаващ преобразувател, тогава най-добрата алтернатива на разглеждания ще бъдат преобразувателите, сглобени на микросхеми: LM2577, LM 2678 и подобни. В момента вече съм поръчал няколко платки да пробвам
Докато планирах да инсталирам USB портове на колата от много дълго време, машината ми отиде за скрап :( 
но все пак имаше място, където бих поставил преобразувателя вместо трансформаторното захранване:
Този път (където е творческият надпис): 
Това са две (предният панел с USB портове е изтръгнат от стар компютърен корпус, стените на „корпуса“ са от плексиглас): 
Специално за прегледа направих товарна подложка, за да тествам зарядни устройства (дори изгорих няколко, те не издържаха на натоварването). На Ali те се продават готови за около $1: 
Оказва се, че на микросглобката LM2596 можете лесно да сглобите пълнофункционално стабилизирано захранване, което може да се използва в почти всяко лабораторно захранване със защита срещу възможни къси съединения.
Максимално допустими характеристики и свойства:
Чужди аналози: Пълен аналог на тази микросхема е чипът MIC4576BU
Типична верига за свързване на микросхема:
Всички компоненти на веригата, използвани за сглобяване на структурата в първата версия, съответстват по номинални стойности на тези, посочени в листа с данни (вижте архива на връзката по-горе), само съпротивлението за настройка от петдесет килоома не може да бъде намерено, така че вместо него има съпротивление от 47 килоома. Предимството на този стабилизатор на напрежението може да се счита за минимално нагряване при големи токове, с което не могат да се похвалят типичните микровъзли KRENOK и LM317.
Освен това може да бъде изпратен сигнал до петия крак на микровъзела за изключване на устройството.
Вариант 2 - Регулируем регулатор на напрежението на базата на чипа LM2596T
LM2596T, работещ в импулсен режим, има доста висока ефективност и позволява токове с номинална стойност до 2 A да протичат през себе си, без да изисква радиатор. За големи токове на натоварване е необходимо да се използва радиатор с повърхност най-малко 100 cm2. Освен това радиаторът трябва да бъде фиксиран към микровъзела с помощта на топлопроводима паста тип KPT-8.
Веригата може да бъде конфигурирана за всяко друго фиксирано изходно напрежение, тоест да се използва стабилизаторът като DC-DC преобразувател. За да направите това, трябва да замените съпротивлението R2 с резистор, изчислен по следната математическа формула:
R 2 = R 1 × (V out / V ref-1)
или R 2 = 1210 × (V out /1,23 - 1)
Ако свържете този дизайн към мрежов понижаващ трансформатор с
Понижаващите DC-DC преобразуватели все повече намират своето приложение в ежедневието, домакинствата, автомобилните приложения, а също и като регулирани захранвания в домашна лаборатория.
Например, на тежкотоварно превозно средство, напрежението на бордовата кабелна мрежа може да бъде +24V, но трябва да свържете автомобилно радио или друго устройство с входно напрежение +12V, след това такъв понижаващ преобразувател ще ви бъде много полезно.
Много хора поръчват понижаващи DC-DC преобразуватели от различни китайски сайтове, но тяхната мощност е доста ограничена, поради икономиите на китайците от напречното сечение на намотаващия проводник, полупроводниковите устройства и индукторните ядра, защото колкото по-мощен е преобразувателят, толкова по-скъпо е. Затова ви предлагам сами да сглобите понижаващ DC-DC, който ще надмине китайските аналози по мощност и ще бъде по-икономичен. Според моя фоторепортаж и представената диаграма е ясно, че сглобяването няма да отнеме много време.
Чипът LM2596 не е нищо повече от превключващ понижаващ регулатор на напрежението. Предлага се както с фиксирано напрежение (3,3 V, 5 V, 12 V), така и с регулируемо напрежение (ADJ). Нашият понижаващ DC-DC преобразувател ще бъде изграден на базата на регулируема микросхема.
Конверторна схема
Основни параметри на регулатора LM2596
Входен волтаж………. до +40V
Максимално входно напрежение………. +45V
Изходно напрежение………. от 1.23V до 37V ±4%
Честота на генератора………. 150kHz
Изходен ток………. до 3А
Текуща консумация в режим на готовност………. 80uA
Работна температура от -45°С до +150°С
Тип корпус TO-220 (5 пина) или TO-263 (5 пина)
Ефективност (при Vin= 12V, Vout= 3V Iout= 3A).......... 73%
Въпреки че ефективността може да достигне 94%, тя зависи от входното и изходното напрежение, както и от качеството на намотката и правилния избор на индуктивност на индуктора.
Според графиката, взета от, с входно напрежение +30V, изходно напрежение +20V и ток на натоварване 3A, ефективността трябва да бъде 94%.
Също така, чипът LM2596 има защита от ток и прегряване. Отбелязвам, че при неоригинални микросхеми тези функции може да не работят правилно или да липсват напълно. Късо съединение на изхода на преобразувателя води до повреда на микросхемата (тествана на два LM), въпреки че тук няма нищо изненадващо; производителят не пише в листа с данни за наличието на защита от късо съединение.
Схематични елементи
Всички номинални стойности на елементите са посочени на електрическата схема. Напрежението на кондензаторите C1 и C2 се избира в зависимост от входното и изходното напрежение (входно (изходно) напрежение + марж от 25%), инсталирах кондензаторите с марж от 50V.
Кондензатор C3 е керамичен. Номиналът му се избира според таблицата от листа с данни. Според тази таблица капацитетът C3 се избира за всяко отделно изходно напрежение, но тъй като преобразувателят в моя случай е регулируем, използвах кондензатор със среден капацитет 1nF.
Диодът VD1 трябва да бъде диод на Шотки или друг ултра-бърз диод (FR, UF, SF и т.н.). Той трябва да бъде проектиран за ток от 5A и напрежение най-малко 40V. Инсталирах импулсен диод FR601 (6A 50V).
Дроселът L1 трябва да бъде проектиран за ток от 5A и да има индуктивност от 68 μH. За да направите това, вземете сърцевина от прахообразно желязо (жълто-бяло), външен диаметър 27 мм, вътрешен 14 мм, ширина 11 мм, вашите размери може да варират, но колкото по-големи са, толкова по-добре. След това навиваме два проводника (диаметърът на всеки проводник е 1 мм) на 28 оборота. Навих една жила с диаметър 1,4 мм, но с висока изходна мощност (40W), индукторът се нагряваше много, също поради недостатъчното напречно сечение на сърцевината. Ако навиете два проводника, тогава няма да можете да поставите намотката в един слой, така че трябва да го навиете на два слоя, без изолация между слоевете (ако емайлът на жицата не е повреден).
Малък ток протича през резистор R1, така че неговата мощност е 0,25 W.
Резисторът R2 се настройва, но може да бъде заменен с постоянен, за това неговото съпротивление се изчислява за всяко изходно напрежение по формулата:
Където R1 = 1kOhm (според листа с данни), Vref = 1,23V. След това, нека изчислим съпротивлението на резистора R2 за изходното напрежение Vout = 30V.
R2 = 1 kOhm * (30V/1,23V - 1) = 23,39 kOhm (намаляване до стандартната стойност, получаваме съпротивление R2 = 22 kOhm).
Освен това, знаейки съпротивлението на резистора R2, можете да изчислите изходното напрежение.
Тестване на понижаващ DC-DC преобразувател на LM2596
По време на тестването на чипа беше монтиран радиатор с площ ≈ 90 cm².
Проведох тестове на товар със съпротивление от 6,8 ома (постоянен резистор, спуснат във вода). Първоначално подадох напрежение от +27V към входа на преобразувателя, входният ток беше 1,85A (входяща мощност 49,95W). Зададох изходното напрежение на 15,5 V, токът на натоварване беше 2,5 A (изходна мощност 38,75 W). Ефективността беше 78%, което е много добро.
След 20 мин. По време на работа на понижаващия преобразувател диодът VD1 се нагрява до температура от 50 ° C, индукторът L1 се нагрява до температура от 70 ° C, а самата микросхема се нагрява до 80 ° C. Тоест всички елементи имат температурен резерв, с изключение на дросела, 70 градуса са много за него.
Следователно, за да работи този преобразувател с изходна мощност от 30-40 W или повече, е необходимо да навиете индуктора с два (три) проводника и да изберете по-голямо ядро. Диодът и микросхемата могат да поддържат температура от 100-120 ° C за дълго време без никакви страхове (с изключение на нагряването на всичко наблизо, включително корпуса). Ако желаете, можете да инсталирате по-голям радиатор на микросхемата и можете да оставите дълги проводници на диода VD1, тогава топлината ще се разсейва по-добре или прикрепете (запоете към един от проводниците) малка плоча (радиатор). Също така трябва да калайдисате пистите на печатната платка възможно най-добре или да запоите медна сърцевина по тях, това ще осигури по-малко нагряване на пистите по време на продължителна работа при висока изходна мощност.
Лабораторно захранване на базата на импулсен стабилизатор LM2576T-ADJ с регулиране на изходното напрежение 0-30V и ток 0-3А , с функция за ограничаване на изходния ток и индикация на режима на ограничаване с помощта на светодиод.
Всички сме запознати с линейните стабилизатори на напрежение от много дълго време, особено тези с три извода в корпуси TO-220 като 7805, 7812, 7824 и LM317. Те са евтини и лесно достъпни. Техният нисък шум и бърза преходна реакция ги правят идеални за много приложения. Но те имат един недостатък - неефективност (много ниска ефективност). Например, когато към стабилизатора 7805 се приложи напрежение от 12 V и ток на натоварване от 1 A, стабилизаторът ще разсее 7 W мощност с мощност на натоварване от 5 W. Следователно е необходим голям радиатор за охлаждане на самия стабилизатор. Когато ефективността е важна, като например при работа на батерия, трябва да се избере превключващ регулатор. Всъщност повечето модерно оборудване използва импулсни захранвания и импулсни регулатори или стабилизатори. Но много радиолюбители избягват превключващите регулатори, тъй като например използването на популярния LM3524 изисква голям брой външни части и външен превключващ транзистор. Освен това има строги изисквания за индуктора. Как да изберем правилния и къде да го вземем? За щастие, по-новият превключващ регулатор тип LM2576 от National Semiconductor's ви позволява да сглобите високоефективен превключващ регулатор толкова лесно, колкото да използвате 7805 и т.н. Микросхемата се предлага в конвенционален корпус с пет извода TO-220 и пакет TO-263 за повърхностен монтаж Диапазон на захранващото напрежение 7-40V DC Ефективност - до 80% Изходен ток - до 3A и за няколко напрежения (3.3V, 5 V, 12V, 15V), както и във версия с регулируемо изходно напрежение което представлява особен интерес за нас.При проектиране с помощта на превключващ стабилизатор, платката е малка по размер, освен това е необходим радиатор с малка повърхност, обикновено не повече от 100 cm2. Честотата на преобразуване на стабилизатора е 52 kHz. Има серия високоволтови стабилизатори с маркировка HV с диапазон на входното напрежение от 7-60V и възможност за регулиране на изходното напрежение до 55V.
Диаграмата, показана на фигурата на лабораторно захранване на базата на превключващ стабилизатор LM2576T-ADJ с регулируемо изходно напрежение в диапазона 0-30V и възможност за ограничаване на тока на натоварване в диапазона 0-3A, беше намерена в Интернет и обсъдени подробно във форума на сайта http://vrtp.ru . Между другото, страхотен сайт, препоръчвам да го посетите :) Светенето на светодиода показва, че режимът за ограничаване на изходния ток е включен, което е много удобно при проверка и ремонт на радиоелектронни устройства.
За да се улесни работата на стабилизатора 7805 (в корпуса TO-92) и да се увеличи горната граница на напрежението Uin, последователно с U2 е инсталиран ценеров диод VD1. Веригата за регулиране на тока и напрежението е сглобена на двоен компаратор LM393. Първата половина U3.1 съдържа регулатор на напрежението, а втората половина U3.2 съдържа регулатор на тока. Транзисторният ключ Q1 съдържа модул, показващ активирането на режима на ограничаване на изходния ток. Номиналният ток на индуктора трябва да бъде избран не по-малък от тока на натоварване. Възможно е слаботоковата част на веригата да се захранва от отделен източник на напрежение и да се захранва директно към входа U2, докато ценеровият диод VD1 не е инсталиран. Работи добре при натоварвания с ниско съпротивление. Без промяна на веригата е възможно да се използват превключващи регулатори LM2596T-ADJ с честота на преобразуване 150 kHz и диапазон на захранващото напрежение 4,5-40V. Изходен ток - до 3А. Ефективност - до 90%.
Размерите на печатната платка на захранването са 72x52 mm, разстоянието между осите на променливите резистори е 30 mm:
По-долу е дадено видео на стабилизатора в действие (без думи). Тъй като монтажът и тестването на устройството бяха извършени в Донецк в момент, когато извън прозореца експлодираха снаряди, нямаше желание да се каже нищо. И не исках да го събирам, но трябваше по някакъв начин да избягам от реалността. Надявам се че ме разбираш.
Цена на печатна платка с маска и маркировка: готов :)
Цена на комплект части с печатна платка за сглобяване на захранване (без радиатор): временно няма в наличност :(
Цена на сглобена и тествана захранваща платка (без радиатор): временно няма в наличност :(
Кратко описание, диаграма и списък на компонентите на комплекта
За закупуване на печатни платки, монтажни комплекти и предварително сглобени модули, моля свържете се сили
Успех на всички, мирно небе, късмет, 73!
LM2596 е понижаващ DC-DC преобразувател, често се произвежда под формата на готови модули, струва около $1 (потърсете LM2596S DC-DC 1.25-30 V 3A). Плащайки $1,5, можете да закупите подобен модул на Ali с LED индикация на входното и изходното напрежение, изключване на изходното напрежение и бутони за фина настройка с показване на стойности на цифрови индикатори. Съгласете се – предложението е повече от примамливо!
По-долу е дадена схематична диаграма на тази преобразувателна платка (ключовите компоненти са отбелязани на снимката в края). На входа има защита срещу обръщане на поляритета - диод D2. Това ще предотврати повреда на регулатора от неправилно свързано входно напрежение. Въпреки факта, че чипът lm2596 може да обработва входни напрежения до 45 V според листа с данни, на практика входното напрежение не трябва да надвишава 35 V за продължителна употреба.
За lm2596 изходното напрежение се определя от уравнението по-долу. С резистор R2 изходното напрежение може да се регулира от 1,23 до 25 V.
Въпреки че чипът lm2596 е проектиран за максимален ток от 3 A при непрекъсната работа, малката повърхност на масата на фолиото не е достатъчна за разсейване на генерираната топлина в целия работен диапазон на веригата. Също така имайте предвид, че ефективността на този преобразувател варира значително в зависимост от входното напрежение, изходното напрежение и тока на натоварване. Ефективността може да варира от 60% до 90% в зависимост от условията на работа. Следователно, отстраняването на топлина е задължително, ако продължителната работа се извършва при токове над 1 A.
Според листа с данни кондензаторът за предварителна връзка трябва да се монтира паралелно на резистор R2, особено когато изходното напрежение надвишава 10 V - това е необходимо, за да се осигури стабилност. Но този кондензатор често не присъства на китайските евтини инверторни платки. По време на експериментите бяха тествани няколко копия на DC преобразуватели при различни работни условия. В резултат на това стигнахме до заключението, че стабилизаторът LM2596 е много подходящ за ниски и средни захранващи токове на цифрови схеми, но за по-високи стойности на изходна мощност е необходим радиатор.
