深度剖析XL4015的特性和工作原理

在本文中，我們將了解XL4015的特性和工作原理，它是一款5A 180KHz 36V 降壓直流到直流轉換器。在這里，我們將拆焊模塊中的所有組件，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，看看它們是否成立。因此，事不宜遲，讓我們開始吧。

XL4015 DC-DC 降壓轉換器模塊特性

恒流 （CC） 和恒壓 （CV） 轉換器在各種情況下都非常方便，例如，如果您想以恒定電流為鋰電池充電，您可以使用此模塊輕松完成。此外，如果您是第一次測試電路并為其供電，則始終建議使用恒定電流，如果您在構建過程中犯了任何錯誤，這將限制對電路的損壞。

在上圖中，您首先可以看到我們有直流輸入連接器，用于連接到非穩壓電源。接下來，我們有兩個 10K 電位器，用于設置恒定電流和電壓電平。此外，板上還有三個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，而輸出附近的另外兩個主要用于電池充電應用（電池充電和電池充滿指示）。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，器件的 PWM 可以達到 100% 的占空比，并且可以在 180 kHz 的工作頻率下工作。模塊恒定輸出電流為5A，工作時效率最高可達96%。

DC-DC降壓轉換器中使用的組件

在我們查看原理圖之前，這里是構建XL4015 降壓轉換器電路所需的組件列表。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5pin 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 -

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 可編程參考 - 1

470uF，35V 電容 - 2

10uF 0805電容-2

10K 十轉修剪鍋 - 2

0.1uF 電容 - 3

270R 電阻器 - 1

1K 電阻 - 2

2.2K電阻 - 1

10K 電阻 - 1

71.5K 電阻 - 1

90.9K 電阻 - 1

LED 0805 - 3

螺絲端子 - 2

XL4015 5A 降壓轉換器的電路圖

降壓轉換器的原理圖如下所示。正如你所看到的，它并不難理解，模塊的整體設計確實是一個非常整潔和聰明的工作。模塊示意圖如下所示。

電路的工作既簡單又困難。如果我們查看XL4015 5A 降壓轉換器模塊的數據表，我們可以看到下面給出的典型應用示意圖。

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，唯一的額外區別是它具有額外的電流限制功能。

現在讓我們了解限流功能的工作原理。在原理圖中，您可以看到我們有一個 78L05 穩壓器，它是一種超低功耗穩壓器，用于將輸入電壓轉換為 TL431 IC 的恒定 5V。TL431 是在 71.5K 電阻器和電位器的幫助下設置為恒定電流調節器模式的基準。將該基準與來自電阻器輸出側的檢測電壓進行比較，以限制電流。下面顯示的電路是為運算放大器提供恒定電流源的 TL431 電路。

接下來，我們有第一個運算放大器部分；這部分電路實際上是用來限制電流的。這部分發生的是輸出檢測電壓與來自 TL431 IC 的參考電壓進行比較。接下來發生的情況是，如果輸出檢測電壓大于參考電壓，則運算放大器的輸出變為高電平，并且隨著電路的關閉功能，IC 的輸出將關閉。

在上圖中，我向您展示了數據表中的一個應用電路和一個實際電路。所以在實際電路中，廠家用LED代替二極管，這個LED不僅起到阻斷反向電流的作用，而且在限流功能激活時會亮起。

接下來，我們有最后一部分電路，這部分電路用于指示電池充電和充滿電的情況。在此電路中，當電池充滿電時，輸出變為低電平，充電完成 LED 亮起，現在如果電池正在充電，另一個 LED 亮起，指示電池正在充電。

為 XL4015 降壓轉換器重新創建 PCB

由于我們已經制作了原理圖，因此我們想為降壓轉換器模塊重新創建 PCB，我們就是這樣做的。PCB的尺寸為25mm / 50mm。您可以從下圖中看到。

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

在上圖中，顯示了 PCB 的 TOP 面，PCB 的底面如下圖所示 -

這就是 PCB 部分的全部內容，您可以通過單擊給定的下載鏈接下載項目的Gerber 文件。

測試 XL4015 DC-DC 降壓轉換器模塊

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，我們設置了1A的恒定負載來測試電路。

現在它正在工作，我們將恒定電流設置為 5A，正如數據表中所宣傳的那樣。

如果您考慮模塊的尺寸，我印象深刻的是它能夠提供 5A 的恒定電流。我測試了這個電路 5 分鐘，它工作得非常好。

接下來，我們測試了該電路的短路情況。正如數據表上所宣傳的那樣，它具有內置的短路保護功能，因此我們也對其進行了測試。它工作得非常好。

測試降壓轉換器電路時遇到的問題

在測試電路時，我們在其中一些模塊中遇到了一個主要問題。在撰寫本文時，我們的實驗室中有 10 個模塊，但其中一些正在運行，而另一些則沒有。這讓我們非常困惑。

但這個問題的解決方案非常簡單：我們在 PCB 上連接了一個 1uF 電容器，模塊工作得非常好，沒有任何問題。除此之外，我們沒有發現模塊板有任何問題。

結論

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它的效率，所有測試都順利進行，沒有任何問題。所以我們可以說 XL4051 是一款非常經濟高效的演示項目和電池充電模塊。