Convertidor de tensión ajustable XH-M403

Hoy voy a analizar un dispositivo un tanto extraño y, por algunas circunstancias, la reseña será breve: no incluirá todo lo que están acostumbrados a ver, pero así son las cosas; quizá sea incluso mejor.


En realidad, ya había visto este producto en la tienda de otro vendedor hace quizá un año. Le propuse escribir una reseña, pero por algún motivo el vendedor se negó. Ahora sospecho que no lo hizo sin razón.

Lo que más me llamó la atención de este formato de convertidor fue su sencillez, que lo haría bastante adecuado para quienes empiezan en la electrónica. Resultó ser incluso más sencillo de lo que pensaba al principio, pero vayamos por partes.

El convertidor viene en una caja pequeña, con un trozo de polietileno expandido en el interior. Se nota que la caja sufrió un poco durante el transporte.


Descripción de la página del producto
Modelo del producto: XH-M403
Tensión de entrada: DC5-36V
Tensión de salida: DC1.3V-32V
Corriente máxima: 8A (recomendación para uso prolongado: 5A)
Potencia máxima: 200 W
Eficiencia de conversión: 0,94
Frecuencia de conmutación: 180 kHz
Otras funciones: medición de corriente y protección contra cortocircuitos
Dimensiones: 78 х 63 х 40 mm
Visualización de la tensión de salida en tiempo real, sin detección.
Precisión de visualización a baja tensión: 0,1 V

Me llamó la atención su diseño: todo es muy sencillo y minimalista, con un solo «mando» y dos indicadores.


Cuando vi este convertidor por primera vez, hace aproximadamente un año, pensé que el control se hacía con un encoder. Ahora están muy de moda y se ven a menudo porque son realmente prácticos, pero en realidad todo el control se realiza con un simple potenciómetro.
Los indicadores son grandes: los caracteres tienen 14 mm de altura, lo que resulta ventajoso en algunas situaciones, sobre todo si tienen problemas de visión.
La placa mide 78kh63 mm; tiene 35 mm de altura sin contar el mando que sobresale y 55 mm en total.


Por cierto, el potenciómetro también me llamó la atención. Además de los tres terminales de la propia resistencia, tiene otros cuatro terminales anchos para fijarlo a la placa. Creo que nunca había visto uno así.
La estructura es rígida, lo que también me parece positivo.


El montaje es bastante ordenado, la placa no está abarrotada y está limpia. Solo hay restos de fundente cerca de los terminales del potenciómetro; por lo que parece, fue lo último que se soldó.


1, 2. En la entrada y la salida hay dos bornes de buena calidad con mecanismo de sujeción por palanca. En la placa están marcados con caracteres chinos, pero es más fácil distinguir cuál es cuál por la resistencia shunt de medición de corriente, situada cerca de la salida de la placa.
3. La etapa de potencia consta de un controlador PWM y un conjunto de diodos MBR20100CT, montados en disipadores separados, un inductor y un par de condensadores de 470 µF 50 V.
4. El controlador PWM es un XL4016, el mismo que lleva la conocida placa con una corriente máxima de 10 A. Aquí las especificaciones declaradas parecen realistas: 5 A de forma continua y 8 A durante periodos breves.
El conjunto de diodos y el controlador están aislados de los disipadores con láminas de mica; no hay pasta térmica.


Pero aproximadamente la mitad de la placa está ocupada por la sección de medición.


El voltímetro-amperímetro está basado en un N76E003AT20. Al lado hay un amplificador operacional LM358; más a la izquierda se ve un HC164 que controla los indicadores y un conmutador CD4051. No entendí para qué sirve este último, pero me dio la impresión de que el chip del voltímetro-amperímetro tiene una sola entrada de medición y que el conmutador va alternando entre la tensión del shunt (después del amplificador operacional) y la salida de la placa.


La placa también tiene un segundo convertidor, que alimenta la sección de medición y los indicadores. En general, está bastante bien hecho y hasta tiene algunos detalles bien pensados.


Como en la entrada hay un convertidor DC-DC, la corriente de consumo depende de la tensión de alimentación: con 12 V es de 30 mA y con 36 V es bastante menor, solo 14 mA.


Lo primero que hice fue comprobar cómo se comportaba el convertidor bajo carga y, como resultó, con razón. El caso es que la tensión varía de forma muy extraña con distintas cargas. Al principio pensé que era el potenciómetro, que «rascaba», o que había tocado la placa de alguna manera, así que repetí la prueba tres veces y cada vez obtuve prácticamente el mismo resultado.

La escala del gráfico está ampliada a propósito para que se aprecie mejor. La tensión de salida es de 5 V y la corriente llega hasta 8 A.


Lo probé a 12 V y el resultado fue prácticamente el mismo.


La prueba máxima la hice a 19 V, ya que la carga tiene una potencia de 150 W; por tanto, ese era el máximo que podía usar para comprobar la corriente hasta 8 A.


A 19 V tuve que bajar el umbral de activación de la protección de la carga electrónica a 18 V; de lo contrario, se activaba por la caída de tensión.


Sí, la estabilización de tensión deja bastante que desear, así que después decidí comprobar simplemente la precisión de la medición de tensión y corriente.
Aquí me encontré con otro problema: resulta muy difícil ajustar con precisión la tensión de salida, y no es solo porque use un potenciómetro normal en vez de uno multivuelta; el problema está en el propio ajuste. Por ejemplo, giro el mando hacia la derecha, la tensión sube y, en cierto momento, supera el valor necesario. Naturalmente, empiezo a girarlo en sentido contrario, pero para eso hay que darle un giro bastante amplio y vuelvo a «pasarme». Al final, en vez de ajustar 5 V, me quedaba en 4,9, en 5,2 o en algún otro valor, pero nunca justo en 5. La inercia y la baja frecuencia de medición del voltímetro tampoco ayudaban. En fin, no se lo recomiendo en absoluto a quienes tengan los nervios delicados.

Recorrí todo el rango de tensión, desde el mínimo de 1,25 V hasta el máximo que permitió una entrada de 36 V. Por encima de 7-8 V, el error empezó a hacerse visible y, a tensiones más altas, se volvió muy evidente.


Pero, como el circuito es muy sencillo, la placa tiene dos resistencias de ajuste muy básicas para la calibración: una para la corriente y otra para la tensión.
De fábrica están en la posición central, así que supongo que ni siquiera intentaron calibrarlo.


Con un destornillador pequeño, ajusté la tensión de salida al máximo y corregí la lectura del voltímetro para que coincidiera con la del multímetro. Y aquí hay otra observación: el ajuste es muy brusco; incluso un giro relativamente pequeño de la resistencia de ajuste cambia la lectura entre 0,5 y 1 V.

Aun así, conseguí calibrarlo con bastante precisión.


Con la corriente ocurrió más o menos lo mismo que con la tensión.


En este caso, calibrarlo fue mucho más fácil: el ajuste es más gradual, así que obtuve un resultado correcto en apenas medio minuto. Lo calibré con la corriente máxima.


Mientras trasteaba con la calibración del voltímetro y el amperímetro, el convertidor se calentó bastante y pensé que estaría bien comprobar cuánto varía la tensión de salida con la temperatura. Para ello, lo dejé enfriar, ajusté unos 12 V a la salida, apliqué una carga de 5 A (el máximo continuo) y me puse a esperar.
Al cabo de casi 40 minutos obtuve este curioso gráfico. Lo curioso es que la tensión no solo bajaba a medida que se calentaba —eso lo habría entendido—, sino que después empezó a subir y luego volvió a bajar...


Después de calentarlo durante casi 40 minutos, ajusté 20 V a la salida con la misma corriente (una potencia de unos 100 W) y lo dejé funcionando otros 10 minutos, mientras medía la temperatura.
Comprobé que, con una entrada de 36 V, una corriente de carga de 5 A y una tensión de salida de 12 y 20 V, lo que más se calentaba era el controlador PWM. La temperatura del disipador rondaba los 95 y 105 grados, respectivamente. El propio encapsulado del controlador, por supuesto, alcanzaba una temperatura bastante mayor, pero era muy incómodo acceder a él.


Pero aquí se interrumpe el relato, porque todo terminó con el controlador PWM en cortocircuito. Ocurrió en unas circunstancias de lo más inocentes. Estaba trasteando con el multímetro y la placa, midiendo la corriente, y luego conecté el multímetro en paralelo con la salida de la placa, pero olvidé cambiar las puntas de prueba en el propio multímetro. Alimenté la placa (estaba desconectada cuando conecté las puntas) y el controlador se fue al país de la caza eterna.
Ahora, en la salida de la placa siempre hay lo mismo que en la entrada.


Conclusiones.
El convertidor tiene un montón de defectos. Además de que se ha quemado el controlador PWM, la regulación de tensión es muy basta, no hay limitación de corriente ajustable y la tensión varía tanto con la corriente de carga como con el calentamiento. Como os podéis imaginar, no llegué a medir el nivel de rizado.
No le veo sentido a repararlo y lo más probable es que lo despiece para aprovechar las piezas.

Aun así, en mi opinión, con este diseño se podría hacer algo estupendo y no entiendo por qué ningún fabricante lo ha pensado.
A menudo me encuentro con situaciones en las que alguien no necesita conexión al ordenador ni funciones de servicio de ningún tipo, ni medición de corriente, potencia, etc. Solo necesita dos indicadores grandes, sin información innecesaria: únicamente corriente, tensión y los mínimos controles.
La solución está a la vista y, al principio, pensé que aquí lo habían hecho más o menos así. Cogemos una placa de este tipo, añadimos un microcontrolador, cambiamos el potenciómetro por un encoder y programamos esta lógica:
1. Girar el encoder: cambiar el parámetro seleccionado
2. Pulsación corta: seleccionar el ajuste de corriente o de tensión
3. Pulsación larga: activar o desactivar la salida
4. Para ajustar la corriente o la tensión, usamos un ajuste progresivo, en el que el incremento depende de la velocidad a la que se gira el encoder. El parámetro que se está ajustando se ilumina con más intensidad.
Y listo, muchas veces no hace falta más. Además, lo más probable es que ni siquiera afecte al precio, porque se eliminan el chip del amperímetro-voltímetro y el conmutador.

Aunque no, sí que hace falta algo más. A veces dan ganas de decirles a los estimados fabricantes: incluyan un filtro de luz para el indicador con estas placas; cuesta muy poco y no siempre es posible encontrar uno adecuado.
Tal como está ahora, no vale lo que cuesta; al menos debería tener regulación de corriente.

Ahora sí, eso es todo. Espero que la información haya sido útil.