Понижающий DC-DC преобразователь DFRobot Power Shield

Часто в различных робототехнических проектах требуются различные уровни питающего напряжения, например, чтобы обеспечить раздельное питание для силовой и цифровой частей схемы. Можно использовать два отдельных источника питания, рассчитанных на различные напряжения. Но как быть, если хочется запитать свое устройство, используя лишь один источник энергии? В этом случае, можно воспользоваться понижающим преобразователем постоянного напряжения. Примером такого преобразователя, выполненным в виде шилда для Arduino является модуль DFRobot Power Shield, который я в дальнейшем собираюсь использовать.

При подаче на вход этого устройства постоянного напряжения в диапазоне 4.5-35 В, мы при помощи имеющегося на плате регулятора можем установить на выходе стабилизированное напряжение 1.25-12 В с пиковым значением выходного тока в 3 А. Шилд основан на регулируемой версии импульсного преобразователя LM2596, рассчитаного на рабочий выходной ток величиной 2 А. По большому счету — это просто микросхема LM2596 со схемой обвязки и разъемами, выполненная на плате, которая совместима с форм-фактором Arduino. Power Shield имеет по заверению производителя КПД равный 90% и хорошо подходит для случая, если нам необходимо помимо самой Arduino использовать несколько сервомоторов или двигателей постоянного тока и при этом питаться от одного источника.

Этот шилд позволяет измерять выходное напряжение, используя аналоговый пин 0 Arduino. Причем напряжение на этом пине будет равно выходному, деленному на 5. То есть, если на выходе PWROUT у нас напряжение равно, например, 6 В, то на  pin0 мы увидим значение напряжения 1.2 В. Чтобы включить эту функцию, необходимо установить джампер измерения выходного напряжения.

Для включения и отключения выходного напряжения можно использовать 13 цифровой вывод. Для включения этой функции необходимо установить джампер управления выходом.

При помощи встроенного регулятора, можно установить на выходе напряжение в диапазоне от 1.25 В и до уровня напряжения питания, поданного на вход Power Shield. При этом выходное напряжение не превышает входное минус 0.8 В.

Этот шилд можно использовать для обеспечения правильного питающего напряжения для Arduino или же управлять напряжением, подаваемым на мощные потребители схемы, к которым можно отнести, например, моторы.

Существует три возможных варианта источников питания для этого шилда.

1. Внешний источник питания подключен к клеммникам PWRIN. В этом случае, для регулировки уровня напряжения необходимо:

• Установить обе перемычки, использующиеся для управления источником питания в крайнее левое положение PWRIN
• Подключить ко входу с синей клеммной колодкой внешний источник питания
• Крутя синий потенциометр на плате, установить требуемый уровень выходного напряжения на выходе PWROUT, контролируя его при помощи вольтметра.

2. В качестве входа питания используется пин VIN на Arduino. На этот пин подается то же напряжение, что и на 3.5 мм входе питания Arduino. Для установки требуемого уровня напряжения на входе PWROUT необходимо:

• Установить обе перемычки, использующиеся для управления источником питания в крайнее левое положение PWRIN
• Подключить ко входу с синей клеммной колодкой внешний источник питания
• Крутя синий потенциометр на плате, установить требуемый уровень выходного напряжения на выходе PWROUT, контролируя его при помощи вольтметра. Этими шагами мы задали требуемый уровень напряжения на выходе.
• Отключить источник питания со входа PWRIN.
• Переставить обе перемычки в крайнее правое положение VIN.
• Подключить шилд к Arduino.

Проделав эти шаги мы, используя источник питания, подключенный к Arduino, понижаем его напряжение до требуемого уровня и получаем на выходе PWROUT это стабилизированное значение.

3. Нам необходимо получить больший ток для питания своих устройств. Чтобы использовать два независимых источника внешнего питания, возможно с различными напряжениями в целях получения большего тока необходимо:

• Установить верхний джампер в левое положение PWRIN, а нижний джампер в правое положение VIN.
• Подключить ко входу с синей клеммной колодкой внешний источник питания
• Крутя синий потенциометр на плате, установить требуемый уровень выходного напряжения на выходе PWROUT, контролируя его при помощи вольтметра.

Теперь мы можем использовать одновременно два источника питания — один, подключенный ко входу питания Arduino и второй, питающий непосредственно Power Shield. При этом на выходе будет напряжение питания, установленное при помощи регулятора напряжения шилда, но появится возможность использовать больший ток, например, для управления сервоприводами.

Светодиодные индикаторы позволяют визуально оценить диапазон, в котором находится выходное напряжение:

• 3.3-4.9 В
• 5.0-8.9 В
• 9.0-11.9 В
• > 12 В

Светодиоды работают, только если на вход +5 В шилда подано питание.

Применение этого шилда имеет смысл, когда требуется использовать форм-фактор, совместимый с Arduino. Если же такого требования нет, то рациональнее будет использовать более дешевые регулируемые преобразователи постоянного напряжения.

[add_ratings]