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采用KIS-3R33S模块制作的恒压恒流电源

时间:2012-10-19  来源:38hot  作者:lymex

KIS-3R33S是一款广为使用的降压型DC-DC模块,不仅因为其性能好,指标较高,更主要的是可以非常便宜的买到(拆机的,量很大),价格一度在0.6x元/只(甚至有更低的),目也能0.7x元/只买到,因此被称为白菜电路,而且存货很多,有一些人上百片、上千片的采购。

网上也有很多人做了这样和那样的改进和实验,有大量的DIY,被应用到充电器、车充、LED照明驱动器等领域。

一、原理
尽管DC-DC降压的原理不是很简单,但可以把这个模块看成是一个黑匣子:

这个图也就是一个三端,因此功能类似LM317这样的三端稳压器。输入电压4.75V到23V都可以,输出-输入有个最小压差,大约1.0到2.0V(电流小的时候压差小),输出是0.925V到20V可调。压差大一些其实没有太大关系,顶多影响点效率。由于是开关型的同步IC,因此效率很高:


这三根曲线都是输出=3.3V情况下的,红色是5V输入下,0.25A输出下效率可达95%。
绿色是12V输入,由于压差大,因此效率低了点,但在0.8A输出下仍然有91%。
所谓95%的效率,就是比如5V、2A输出的场合下,输入10V时仅仅需要1.05A(理想1.00A)。


官方电路
KIS-3R33S模块采用了MPS的MP2307为核心器件的降压式DC-DC,典型电路为:


输入4.75V起,最高23V(有人试验到30V没烧,但不建议这样做);
输出可以从那个0.925V起调,一直到20V,电流可达3A,短时4A,有人试验到6A没烧,但不建议这样,电感也受不了。
采用两个内置的MOSFET进行同步整流,效率可达95%。
固定的340kHz振荡频率,算比较高的了,因此电感和滤波电容可以用的比较小。

从原理上看,就是IN和SW的MOS管首先导通,对电感储能,然后上面的管子断开、下面的闭合,电感的电流继续通过下面的MOS管流动。根据输出的大小,反过来控制开关的占空比,达到可控输出的目的。
所谓同步整流,就是用MOS管替代肖特基管,在需要输出的时候控制MOS管闭合或断开,续流也是用MOS管。由于MOS管的导通电阻非常小,速度也快,因此整流压降进一步减少,效率进一步提高,尤其是对低压输出的场合。


成品照片
成品模块的体积很小,21.8mm×20.9mm,厚度7.5mm。
以下照片,是5个模块在不同拆解阶段放在一起拍的,点击可见大图:





成品电路

可以看到,与厂家典型电路基本一样,黑色本底就是厂家的,红色是模块不同的地方。因此,这个模块就是一个5V转3.3V用的,输出大约有2A。
改动的地方,主要是增加了一个5A保险,在D1上并联了一个C7,输出电容限于体积只有2.2uF,但并联;加了一个5.1V的稳压二极管D2。
R1是电压设置电阻,用了两个51k并联,同时从5脚通过一个3.3k的电阻引出成为Vadj。
如果你需要一个3.3V的电源,那么可以直接使用,无需任何改动。如果要想改动输出电压,需要改变25.5k即可。

核心IC MP2307数据表: MP2307_r1.9.pdf (445 K) 下载次数:246


二、可调电压输出改动

该模块原始输出3.3V是有它自己特定的目的、用在特定的环境下。而我们拿到模块后,可能用在不同的目的、需要不同的输出电压,因此就需要改动。而为了适合不同的场合,电压一般改成可调的。
最早的改动大概是某商家作出的,由于大批量的进货,必须做出改动说明才好出售,参考文章在此:
http://wenku.baidu.com/view/699d21ff910ef12d2af9e724.html
里面有“十个起拍!”的字样,因此很可能是某淘宝商家的,其中的修改图如下:



对这个修改,我的评价是:
“把332去掉,短接”。这个一般没有必要,这个电阻是与控制端串联的,电流很小,电阻起保护作用。
“2个513去掉,空着”。这个是有必要的,因为这电阻是调节电压的,需要自己替换
“D去掉,空着”。这个D实测是5.1V的稳压管,那样电压高了会有问题,所以超过4.5V输出时要拆掉。但4.5V以下应用时可以不拆。
“C去掉,空着”。这个没有必要去掉,电容是并联在输出上的,陶瓷电容耐压也不会有问题。由于频率为340kHz很高,因此去掉此电容没有高频滤波了。

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