采用KIS-3R33S模块制作的恒压恒流电源一、原理尽管DC-DC降压的原理不是很简朴，但可以把这个模块当作是一种黑匣子：这个图也就是一种三端，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，大概1.0到2.0V（电流小的时候压差小），输出是0.925V到20V可调。压差大某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状况下的，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，就是例如5V、2A输出的场合下，输入10V时仅仅需要1.05A（抱负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（有人实验到30V没烧，但不建议这样做）；输出可以从那个0.925V起调，始终到20V，电流可达3A，短时4A，有人实验到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管一方面导通，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，特别是对低压输出的场合。成品照片成品模块的体积很小，21.8mm20.9mm，厚度7.5mm。如下照片，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同样，黑色本底就是厂家的，红色是模块不同的地方。因此，这个模块就是一种5V转3.3V用的，输出大概有2A。改动的地方，重要是增长了一种5A保险，在D1上并联了一种C7，输出电容限于体积只有2.2uF，但并联；加了一种5.1V的稳压二极管D2。R1是电压设立电阻，用了两个51k并联，同步从5脚通过一种3.3k的电阻引出成为Vadj。如果你需要一种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，需要变化25.5k即可。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，也许用在不同的目的、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，必须做出改动阐明才好发售，参照文章在此：里面有“十个起拍！”的字样，因此很也许是某淘宝商家的，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，由于这电阻是调节电压的，需要自己替代“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，因此超过4.5V输出时要拆掉。但4.5V如下应用时可以不拆。“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。最早吃螃蟹的，也许是YLEEE的巧克力网友：她也引用了刚刚那个修改图，也给出一种电路图：增长了两个插接口、两个电解、一种可调电阻，尚有一种控制。而根据类似的电路做成的成品也诸多，这里是一种：改固定5V输出的一种措施：去掉稳压管，把一种51k换成330k。后来，YLEEE的GrandF网友有了更多的修改：有关GrandF网友的负压输出：第二种负压模式：实测输出19.5V1A线路接法：Vin 与 Vout 输入，Vin与 GND 输出，Vadj接 Vin，清除R3 （脚的定义见上图）例如： R1换成 200K，Vin 与 Vout 输入 5V，那么Vin与 GND 就输出 19.5V输出电压 = 0.925V * (R1 + R2) / R2； R1设为 200K，输出19.5V = 0.925V * (200K + 10K) / 10K变化R1就可以调节输出电压其实，无论是第一种负压还是第二种负压，也就是正常的方式，但把输入的负，从地改到Vout，等于站到巨人的肩膀上：这样，输入一下子就减少了输出这样多，电压是以Vout为公共点，看起来输出就是负的。事实上，由于压差可以不小于输出，因此这其实也是升压电路。按理说压差只要维持在2V甚至更低就可以保持输出，但只输入2V是不能启动的，启动至少要4.2V以上，保险起见就只得5V输入了。但是，只要启动后，输入电压下降也可以，下降到2V时仍然可以保持9V的输出，达到进一步升压的目的。固然，输出电压多少，与正常接法的计算措施完全同样，而任何正常的电路，涉及多种恒流的改善，只要把输入的负接到输出的正，就可以达到负压/升压的目的。三、可调恒流输出改动以上的改动均为电压输出，而诸多场合下需要恒流的，例如充电、LED照明。这就需要能做成恒流的。但是，这个模块本意是降压应用，厂家典型电路里也主线没有恒流电路一说。那么这个问题就无法解决了？固然不是，由于采用外加运放和有关的电路就可以很容易达到这个目的。运放的措施诸多，下面是一种链接：图片:MOD4.jpg这个电路采用了TL431做基准，分压后与0.15欧电流采样电阻上的压降比较，电流超过后通过一种二极管控制Vadj，达到限流的目的。但是，采用运放不仅复杂，并且也许引入相移使得电路不稳定。手电论坛的v-mosfet网友，初次实现了无运放的350mA恒流改善电路：她的措施其实并不复杂，一方面用0R5电流采样电阻得到0.175V电压，但这个电压太小，然后与TL431电压基准的可调分压叠加，就可以达到模块规定的0.925V，就是所谓戴维宁叠加定理。当电流增大后叠加后的电压也超过了0.925V，通过控制端就可以使得输出减少。这个电路的长处在于无需直接让采样电阻的电压达到0.925V那么高，从而节省了压降和功耗，维持了模块较高的效率。固然，这个措施要注意，补偿法会引起不稳定因素，由于在采样电阻上的电压小，其他电压的变动会等价为更大的不稳定因素。举个极端的例子，采样电阻0.025欧、电流1A，采样电压0.025V，补偿电压0.9V。当这0.9V的电压有1%的变动（0.009V），成为0.909V，那么模块会维持0.925V不变，采样电压就变成0.016V了，因此恒流电流就变成0.016/0.025=0.64A了，变化了36%，是补偿电压的36倍！因此，采样电压不适宜太小，以不不不小于0.1V为限。此外，2.5V的分压电阻也规定比较稳定，涉及可调电阻尽量用小某些。这种恒流电路自从被发现后来，被广泛使用。再一次改善，是手电论坛的suncrab网友，针对可调也许短暂开路使得输出电流大增的弊病，把可调改到下端，短暂开路电流变小，不会烧坏：再后，有lijianak1网友用只6个元件改成恒流其实就是省去2个电阻，让可调电阻配合内部电阻形成分压。固然，这个电路仍然存在因电位器接触不良导致输出超界的弊病。最后看一下，手电论坛的dpcom网友，采用这个电路做恒流源，但把所有的附加元件焊接在本来的背板上，体积非常小有人也许会问，这个模块的恒流源有什么优势？最简朴的优势就是效率高、发热小。由于是开关式的恒流源。四、我的测试和理解如下测试，所用的设备涉及（但不限于）：IT6122精密电源HP34401A 6.5位万用表Fluke 289 4.5位万用表IT8512电子负载1、输出电压有关测试原模块，不进行任何改动，空载输出范畴在3.27V附近。原模块，不进行任何改动，输出空载，输出电压在3.27V附近稳定的场合下，输入电压4.2V到7.0V。更低的输入则输出变小，更高的入则输出不稳定（内部输出电容2.2uF太小）。外部接入0.47uF电容，输入到10V仍然稳定；外部接入10uF电容，输入到23V仍然稳定。为以便起见，如下所有测试，均在模块的输入端并联了220uF 25V电容，输出端并联了470uF 25V电容。空载电流和输出电压与输入电压的关系：2、效率测试第一种效率曲线，与厂家测试措施类似，得到的曲线也非常类似，该模块的效率真的可以达到95%！只但是我测试的时候，延伸了电流测试范畴，低端到0.1A，高品位到4A。此外，我增长了一种8V输入。可以看到，输入5V下在0.2A到1A之间，效率可达94%以上；输入8V输出1A时效率可达93%；输入12V输出1A时效率也可以达到91%。除此之外，还进行了恒定输出功率下，效率随输入电压的测试。低功率输出，压差低是效率不错，但压差高了效率不久减少；中功率输出，效率较好，但仍然随压差变大而减少；大功率输出，效率有下降，并且随压差增大下降不快；压差很小时，1W到2W附近可以获得最高的95%效率；压差5V下，2W到3W之间可以获得93%的效率；压差10V下，3W到4.5W之间可以获得91%的效率。3、负压/升压下的效率前面说过，所谓负压，就是把输入的负接到输出的正上，这样输出+就成为公共点了，因此输出的地就是负电压了。此外，由于输出可以不小于压差，因此也成为升压接法。从电路上，就是输入的负换个位置，其他的都不改动。这种接法的用途，一种是可以产生负压，与此外一种模块共同使用，就可以出正负电源。另一种用法就是升压了，可以把5V到8V的电压升高到10V到18V，但此时的真正输入电压是与输出电压叠加的，输入电压不应当超过23V，而压差输入至少要5V，因此输出就只能最大18V。也就是说，最大的升压是5V升18V。但是，这种接法的效率究竟如何呢？为了测试升压，把模块的Vadj接一种200欧电阻到地，改成10V输出，内部5.1V稳压管去掉，同步测试了正常状况下的效率，下图就是对比测试。细线是正常的接法，但横轴画成压差的方式，例如压差为3V时，实际输入为13V。粗线是升压的接法，横轴压差就是输入电压。可以看到，正常接法的细线，形状很类似3.3V输出的曲线，但效率更高了，小电流小压差的状况下达到了97%！并且在较大输出电流下，效率并不怎么随压差的增大而减少。另一方面，升压接法时，效率下降比较大，特别是输入电压（也就是压差）较低时。小电流0.1A负载时，输入电压低至1.5V也可以工作（固然不能启动），此时效率只有75%。输入3V时效率最高，83%，随后效率随输入电压下降，并与正常用法的0.1A负载效率曲线重叠。0.5A负载时，输入电压最小只能是3.2V，5V输入效率87%也可以了，效率峰值出目前7V的88%，随后少量下降。因此，这个负载附近是比较好用的。1A负载时，输入要4.5V以上，并且效率不高，5V下只有80%，也就是自耗散为2.4W，发热严重了，因此不能长时间使用。更大的电流下就更没有使用价值了。1.5A下难于启动。此外，此种接法的静态电流