ماژول مبدل ولتاژ 6-30V به 5V با خروجی دو پورت USB

ماژول مبدل ولتاژ 6-30V به 5V با خروجی دو پورت USB

ماژول کاهنده ولتاژ DC به DC ورودی 6 الی 30 ولت با خروجی ثابت 5 ولت، مجهز به دو پورت USB استاندارد نوع A برای تغذیه یا شارژ همزمان دو دستگاه، به عنوان راه‌حلی کاربردی برای تأمین تغذیه پایدار 5V در پروژه‌ها و تجهیزات الکترونیک طراحی شده است. این ماژول با ساختار رگولاتور سوئیچینگ (Buck Converter) و بهره‌گیری از آی‌سی کنترلر مجتمع در کنار سلف 10µH و ترکیب فیلترهای خازنی با کیفیت، قابلیت تبدیل انواع منابع DC (باتری سرب اسیدی 12/24 ولت، آداپتورهای صنعتی، باتری خودرو، یا منابع خورشیدی) به ولتاژ مناسب برای شارژ گوشی، تغذیه مدارات آردوینو، ESP، رزبری‌پای، ماژول‌های مخابراتی و سایر تجهیزات 5 ولتی را فراهم می‌کند. خروجی‌ها به صورت موازی بر روی هر دو پورت USB مدار قرار داده شده و امکان استفاده مجزا برای هر پورت یا تقسیم جریان بین دو دستگاه مهیا است.

ورودی مدار از طریق دو پد لحیم‌کاری در لبه‌ها یا محل‌های دایره‌ای (با علامت مثبت و منفی) دریافت می‌شود که پس از عبور از مدار فیلتر و سوییچینگ، به قطعه سلف مگنتی و خازن‌های خروجی منتقل شده و نهایتاً روی پایه‌های +5V و GND هر دو پورت USB ظاهر می‌گردد. بدین ترتیب اتصال دستگاه‌هایی مانند مودم 4G، رله‌های صنعتی، بردهای میکروکنترلر، شارژ انواع دستگاه‌های USB، ماژول SIM، ماژول‌های ارتباطی یا هر مداری که نیازمند تغذیه 5V با جریان بالا و نویز کم است به‌سادگی امکان‌پذیر است. در کاربردهایی نظیر تغذیه تجهیزات نصب شده داخل خودرو، تجهیز سیستم‌های هوشمندسازی و ساختمان، یا تبدیل باتری ۱۲ یا ۲۴ ولت به ۵ ولت برای شارژ و راه‌اندازی نمایشگر، رادیو، انواع ابزار یا دوربین مداربسته قابل استفاده است.

چیپ کنترلر برد بسته به مدل (نمونه موجود در تصویر اکثرا MP1584 یا XL4015 یا DGK6524 و سایر چیپ‌های BUCK توان بالا با جریان 3 آمپر) بوده، که با فرکانس سوییچینگ MHz و ساختار MOSFET داخلی، اتلاف حرارتی کم و راندمان بالا (۸۷ تا ۹۴ درصد در ولتاژهای میانی و جریان زیر ۲ آمپر) دارد. سلف ۱۰ میکروهانری (۱۰µH) با مقاومت داخلی بسیار پایین تا بار کامل را تحمل می‌کند و خازن‌های SMD خروجی (220 میکرو فاراد یا معادل) جهت کنترل Ripple ولتاژ در کنار چیپ قرار گرفته‌اند. حفاظت اتصال معکوس توسط دیود شاتکی و مدار حفاظت جریان قوی در بسیاری از این مدل‌ها طراحی شده و در صورت عبور جریان بالاتر از آستانه مجاز، مدار به طور خودکار محدود یا قطع می‌گردد.

جریان خروجی کلی تا 3 آمپر (توصیه‌شده در شرایط تهویه کافی و تغذیه مناسب) برای مجموع دو پورت USB تعریف می‌شود. هر دو خروجی به صورت موازی بوده و باتوجه به رگولاتور مرکزی مشترک، مجموع جریان هر دو خروجی نباید از مقدار ذکر شده در مشخصات تجاوز کند. در صورت نیاز به استفاده از جریان‌های بالاتر، تهویه، اکتیو کردن خنک‌سازی با کولینگ یا تزریق جریان به صورت متناوب الزامی است.

ابعاد ماژول معمولاً در رنج 36×34 میلی‌متر (یا مشابه) بوده، دارای حفره‌های نصب در کناره‌ها جهت اتصال مطمئن به بدنه پروژه یا جعبه، و امکان نصب در فضاهای کوچک یا طراحی‌های پرتابل را مهیا کرده است. پدهای ورودی دارای علامت‌گذاری + و – هستند و باید حتماً قطبیت رعایت شود؛ هرگونه اتصال معکوس ورودی باعث آسیب به رگولاتور خواهد شد. ولتاژ ورودی حداقل ۶ ولت و حداکثر ۳۰ ولت مجاز بوده، و توصیه می‌شود برای پایداری بهتر در جریان کامل از منابع تغذیه‌ای با ظرفیت جریان حداقل 3 آمپر استفاده شود، به ویژه زمانی که مصرف همزمان هر دو پورت مورد نظر باشد.

این ماژول فاقد فیچر بالانس جریان برای هر پورت جداگانه بوده و خروجی‌ها به هم موازی هستند؛ چنانچه دستگاه مصرف‌کننده از مدار محافظ داخلی برخوردار نباشد، جمع بار خروجی روی یک پورت نیز امکان‌پذیر است ولی بار متعادل روی هر دو خروجی موجب کمتر شدن دمای کاری می‌گردد. بدنه فلزی پورت USB به زمین مشترک برد متصل است و افت ولتاژ خروجی معمولاً کمتر از ۱۰۰ میلی‌ولت تا ۲ آمپر و افزایش تدریجی تا حدود ۲۵۰ میلی‌ولت در بار کامل ثبت می‌گردد.

در مدار، حفاظت اتصال کوتاه (Short Circuit Protection) و حفاظت جریان بیش از حد (Current Limiting) توسط چیپ داخلی مدیریت شده و اجازه عبور جریان اضافی به خروجی داده نمی‌شود. حفاظت حرارتی (Thermal Shutdown) فعال است تا در صورت افزایش دمای تراشه، مدار به طور موقت غیرفعال شود و بعد از کاهش دما مجدداً شروع به کار کند. نصب خنک‌کننده روی چیپ در موارد استفاده بلندمدت با جریان بالا توصیه می‌شود. ماژول دارای پایداری ولتاژ بالا، کنترل مناسب Ripple و خروجی نویز پایین است، لذا راهکار مناسبی برای تأمین تغذیه انواع ماژول‌های سنسور حساس یا بردهای کنترل مرکزی خواهد بود.

این برد کاهنده جزء راهکارهای اقتصادی و کاربردی برای انواع پروژه‌های DIY، صنعتی، آزمایشگاهی و روباتیک به شمار می‌رود. در سیستم‌های خودرو، مصارف شارژ همزمان چند دستگاه پرتابل، تغذیه ماژول‌های 4G, GPS یا وای‌فای، و تمامی کاربردهایی که تأمین ولتاژ ۵ ولت پایدار از باتری یا منبع ولتاژ بالاتر نیاز است، قابل استفاده است.

جدول کامل پارامترهای فنی ماژول مبدل 6~30V به 5V دو پورت USB:

نکات نصب و استفاده حرفه‌ای:

۱. رعایت دقیق پلاریته ورودی هنگام اتصال (IN+ و IN-) جهت جلوگیری از آسیب.

۲. استفاده از کابل ورودی با تحمل جریان متناسب (ترجیحاً کابل‌های ضخیم‌تر و اتصال محکم در جریان‌های بالا).

۳. عدم استفاده از هر دو خروجی برای تأمین بار بیش از حداکثر توان کل برد (۳ آمپر مجموع).

۴. نصب ماژول در فضای با تهویه مناسب و اجتناب از قرارگیری نزدیک منابع گرمایی و محیط بسته هنگام استفاده مداوم زیر بار بالا.

۵. پیش از راه‌اندازی، تست ولتاژ خروجی با ولت‌متر به ویژه در کاربردهای حساس.

۶. برای افزایش عمر دستگاه و سلامت مصرف‌کننده، ترجیحاً استفاده در جریان حداکثر در بازه کوتاه؛ در مصارف طولانی‌مدت یا محیط گرم از کولینگ اکتیو یا نصب هیت‌سینک کمک بگیرید.

۷. در پروژه‌های باتری خورشیدی یا سیستم‌های یوپی‌اس پرتابل، برد به‌راحتی قابلیت تأمین تغذیه پایدار ماژول شارژ یا بردهای کنترل هوشمند را دارد.