深度剖析XL4015的特性和工作原理

在本文中，我们将了解XL4015的特性和工作原理，它是一款5A 180KHz 36V 降压直流到直流转换器。在这里，我们将拆焊模块中的所有组件，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，看看它们是否成立。因此，事不宜迟，让我们开始吧。

XL4015 DC-DC 降压转换器模块特性

恒流 （CC） 和恒压 （CV） 转换器在各种情况下都非常方便，例如，如果您想以恒定电流为锂电池充电，您可以使用此模块轻松完成。此外，如果您是第一次测试电路并为其供电，则始终建议使用恒定电流，如果您在构建过程中犯了任何错误，这将限制对电路的损坏。

在上图中，您首先可以看到我们有直流输入连接器，用于连接到非稳压电源。接下来，我们有两个 10K 电位器，用于设置恒定电流和电压电平。此外，板上还有三个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，而输出附近的另外两个主要用于电池充电应用（电池充电和电池充满指示）。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，器件的 PWM 可以达到 100% 的占空比，并且可以在 180 kHz 的工作频率下工作。模块恒定输出电流为5A，工作时效率最高可达96%。

DC-DC降压转换器中使用的组件

在我们查看原理图之前，这里是构建XL4015 降压转换器电路所需的组件列表。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5pin 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 可编程参考 - 1

470uF，35V 电容 - 2

10uF 0805电容-2

10K 十转修剪锅 - 2

0.1uF 电容 - 3

270R 电阻器 - 1

1K 电阻 - 2

2.2K电阻 - 1

10K 电阻 - 1

71.5K 电阻 - 1

90.9K 电阻 - 1

LED 0805 - 3

螺丝端子 - 2

XL4015 5A 降压转换器的电路图

降压转换器的原理图如下所示。正如你所看到的，它并不难理解，模块的整体设计确实是一个非常整洁和聪明的工作。模块示意图如下所示。

电路的工作既简单又困难。如果我们查看XL4015 5A 降压转换器模块的数据表，我们可以看到下面给出的典型应用示意图。

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，唯一的额外区别是它具有额外的电流限制功能。

现在让我们了解限流功能的工作原理。在原理图中，您可以看到我们有一个 78L05 稳压器，它是一种超低功耗稳压器，用于将输入电压转换为 TL431 IC 的恒定 5V。TL431 是在 71.5K 电阻器和电位器的帮助下设置为恒定电流调节器模式的基准。将该基准与来自电阻器输出侧的检测电压进行比较，以限制电流。下面显示的电路是为运算放大器提供恒定电流源的 TL431 电路。

接下来，我们有第一个运算放大器部分；这部分电路实际上是用来限制电流的。这部分发生的是输出检测电压与来自 TL431 IC 的参考电压进行比较。接下来发生的情况是，如果输出检测电压大于参考电压，则运算放大器的输出变为高电平，并且随着电路的关闭功能，IC 的输出将关闭。

在上图中，我向您展示了数据表中的一个应用电路和一个实际电路。所以在实际电路中，厂家用LED代替二极管，这个LED不仅起到阻断反向电流的作用，而且在限流功能激活时会亮起。

接下来，我们有最后一部分电路，这部分电路用于指示电池充电和充满电的情况。在此电路中，当电池充满电时，输出变为低电平，充电完成 LED 亮起，现在如果电池正在充电，另一个 LED 亮起，指示电池正在充电。

为 XL4015 降压转换器重新创建 PCB

由于我们已经制作了原理图，因此我们想为降压转换器模块重新创建 PCB，我们就是这样做的。PCB的尺寸为25mm / 50mm。您可以从下图中看到。

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

在上图中，显示了 PCB 的 TOP 面，PCB 的底面如下图所示 -

这就是 PCB 部分的全部内容，您可以通过单击给定的下载链接下载项目的Gerber 文件。

测试 XL4015 DC-DC 降压转换器模块

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，我们设置了1A的恒定负载来测试电路。

现在它正在工作，我们将恒定电流设置为 5A，正如数据表中所宣传的那样。

如果您考虑模块的尺寸，我印象深刻的是它能够提供 5A 的恒定电流。我测试了这个电路 5 分钟，它工作得非常好。

接下来，我们测试了该电路的短路情况。正如数据表上所宣传的那样，它具有内置的短路保护功能，因此我们也对其进行了测试。它工作得非常好。

测试降压转换器电路时遇到的问题

在测试电路时，我们在其中一些模块中遇到了一个主要问题。在撰写本文时，我们的实验室中有 10 个模块，但其中一些正在运行，而另一些则没有。这让我们非常困惑。

但这个问题的解决方案非常简单：我们在 PCB 上连接了一个 1uF 电容器，模块工作得非常好，没有任何问题。除此之外，我们没有发现模块板有任何问题。

结论

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它的效率，所有测试都顺利进行，没有任何问题。所以我们可以说 XL4051 是一款非常经济高效的演示项目和电池充电模块。