具有恒流和恒压的直流控制转换器

在本文中，我们将了解XL4015的功能和工作原理，XL4015是一款5A 180KHz 36V降压DC至DC转换器。

我们将从模块中解焊所有组件，对原理图进行完全逆向工程并从中制作PCB，以便我们可以订购组件并自己制作PCB。

此外，我们将测试模块并比较所有数据表参数，以查看它们是否成立。

XL4015转换器模块特点

恒流（CC）和恒压（CV）转换器在各种条件下都可以派上用场，例如，如果您想用恒流为锂电池充电，则可以使用此模块轻松完成此操作。

如果您正在测试电路并首次为其供电，则建议使用恒定电流，以便在构建过程中出现任何错误时限制对电路的损坏。

在上图看到我们有直流输入连接器，用于连接到未调节的电源。接下来，有两个10K电位计，用于设置恒定的电流和电压。

此外，板上有三个LED指示灯，输入连接器附近的第一个显示模块何时处于恒流模式，而靠近输出的另外两个主要用于电池充电用（电池充电和电池充满指示灯）。

除此之外，该IC的输入电压范围为8V至36V，器件的输出电压为1.25V至32V。在最大负载下，该器件的 PWM 可以达到 100% 占空比，并且可以在 180 kHz 的工作频率下工作。

模块的恒定输出电流为5A，工作时效率可达96%。它具有热关断，短路保护和电流限制功能。

所用元件清单

在查看原理图之前，我们先看一下XL4015降压转换器电路所需的元件列表。该板的主要组件是XL4015降压转换器IC，这是由XLSEMI设计和开发的5引脚IC，XLSEMI是中国知名制造商，以生产紧凑型降压和升压转换器IC而闻名。构建 5A 降压转换器电路所需的组件列表如下所示：

XL4015 降压转换器 IC - 1
78L05 稳压器 - 1
LM358 运算放大器 - 1
SS54 肖特基二极管- 1
TL431 可编程基准 - 1
470uF，35V 电容器 - 2
10uF 0805 电容器 -2
10K 十转修剪锅 - 2
0.1uF 电容器 - 3
270R 电阻器 - 1
1K 电阻器 - 2
2.2K 电阻器 - 1
10K 电阻器 - 1
71.5K 电阻器 - 1
90.9K 电阻器 - 1
发光二极管 0805 - 3
螺钉接线端子 - 2

XL4015 5A 电路原理图

降压转换器的原理图如下所示。这并不难理解，并且模块的整体设计确实是一项非常整洁而聪明的工作，该模块的原理图如下所示。

仔细观察我们可以看到下面给出的典型应用原理图：

现在将上面的原理图与我们的原理图进行比较，您可以看到它非常相似，因为降压稳压器部分的原理图保持不变，唯一的额外区别在于它具有额外的限流功能。

现在让我们了解当前限制功能的工作原理。在原理图中，您可以看到我们有一个78L05稳压器，这是一种超低功耗稳压器，用于将TL431 IC的输入电压转换为恒定的5V。

TL431 是一款基准电压源，可在 71.5K 电阻器和电位计的帮助下设置为恒流调节器模式。该基准电压与电阻输出侧的检测电压进行比较，以限制电流。下面显示的电路是TL431电路，它为运算放大器提供恒流源。

接下来，我们有第一个运算放大器部分，这部分电路实际上用于限制电流。这部主要是输出检测电压与TL431 IC的基准电压进行比较。如果输出检测电压大于基准电压，运算放大器的输出变为高电平，并且具有电路的关断功能，IC的输出将关闭。

在上图中，展示了数据表中的应用电路，其中并排放置了一个实用电路。因此，在实际电路中，制造商使用LED而不是二极管，这种LED不仅充当反向电流阻断，而且在电流限制功能处于活动状态时也会亮起。

接下来看一下电路的最后一部分，这部分电路用于指示电池充电和完全充电的状态。在该电路中，当电池充满电时，输出变低，因此充电完成LED打开，现在如果一个电池正在充电，另一个LED打开以指示电池正在充电。

XL4015 PCB设计

因为我们已经有了原理图，因此我们想为降压转换器模块重新创建PCB就相对比较简单了。印刷电路板的尺寸为25毫米/50毫米，您可以从下图中看到这一点。

接下来，我们使用 eagle 的制造功能来确定 PCB 的顶部和底部，如下所示。

在上图中，PCB的顶部显示了，PCB的底部如下所示

这就是PCB部件的全部内容，具体PCB文件在文末给大家分享出来。

测试XL4015

为了开始测试，我们首先将降压转换器模块连接到电源，并将输出连接到直流负载，并设置了1A的恒定负载来测试电路。

现在，当它起作用时，我们将恒定电流设置为5A。

如果您考虑模块的尺寸，它能够提供5A的恒定电流。我测试了这个电路5分钟，它工作得很好。

接下来，我们测试了该电路的短路条件。它具有内置短路保护功能，因此我们也对其进行了测试，而且效果非常好。

测试时遇到的问题

在测试电路时，我们遇到了一些问题。我们的实验室中有10个模块，但其中一些正常工作，其中一些则不起作用。

解决方法也非常简单：我们将1uF电容器连接到PCB，模块工作得很好，没有任何问题。除此之外，我们没有发现模块板有任何问题。

Gerber文件下载链接：https://circuitdigest.com/sites/default/files/other/Buck-Converter-Module-Gerber-File.zip

结语

我在各种输入/输出电压和负载条件下测试了模块并评估了其效率，没有任何问题。因此，我们可以说XL4051是一个非常经济高效且高效的模块，用于演示项目和电池充电。