Mocna i nietypowa uniwersalna przetwornica na bazie LTC3780

Wreszcie zabrałem się za nietypową przetwornicę w topologii SEPIC (tak mi się przynajmniej początkowo wydawało).
Jest nietypowa choćby dlatego, że zastosowano w niej tylko jeden dławik, podczas gdy w zwykłej przetwornicy SEPIC zawsze są dwa (albo jeden podwójny).

Jeden z użytkowników często pytał w komentarzach do moich recenzji przetwornic SEPIC: a dlaczego nie Linear?
No to teraz będzie Linear, a dokładniej przetwornica z układem LTC3780 firmy Linear Technology, który pełni funkcję sterownika PWM.

Układy firmy Linear Technology zwykle wyróżniają się dwiema rzeczami: wysoką jakością działania i wysoką ceną. Jest jednak mały plus — firma bezpłatnie wysyła próbki swoich produktów. Nie zawsze i nie każdemu, ale warto spróbować.

Ta przetwornica zainteresowała mnie od razu, gdy tylko ją zobaczyłem. Zamówiłem ją bez konkretnego praktycznego celu, po prostu po to, żeby samemu ją poznać i pokazać innym, co potrafi.
W trakcie recenzji opowiem trochę o specyfice tego typu przetwornicy i samej płytki.

Na początek dostawa. Sklep miło mnie zaskoczył, pakując ją tak, jakby była ze szkła — owinęli ją naprawdę porządnie :)


Zacznę jednak nieco od czegoś innego niż przetwornica. Razem z nią zamówiłem takie oto zaciski. Początkowo miałem pomysł, do czego ich użyć, ale pomysł przepadł, a zaciski zostały.
A ponieważ przysłano mi je również do recenzji, opowiem i o nich — choć w trakcie pisania tekstu wpadłem na pomysł, do czego je wykorzystać.
Zaciski — link do produktu w sklepie, cena 2,29 USD.


Zacisk jest sprężynowy. Oprócz samego zacisku w zestawie są dwie plastikowe podkładki, końcówka oczkowa, podkładka sprężysta i nakrętka.


Zaciski mają standardowy gwint M4 i są sprzedawane w zestawie: czerwony + czarny.
Plastikowa podkładka jest tak zaprojektowana, że zacisk można zamontować na metalowej powierzchni bez obawy o zwarcie go z obudową. Podkładka jest dość gruba, co jest zaletą.
Wszystkie części (poza plastikowymi podkładkami) mają złotą powłokę. Nie sądzę, żeby prawdziwe złoto choćby leżało obok, ale wygląda to ładnie.


Są dość ciężkie, ale prawy ogon jest dłuższy czarny zestaw waży więcej.
Całkowita długość: 40 mm, średnica: 12,5 mm, długość części gwintowanej: 16 mm.


Sprężyna jest dość sztywna, zacisk trzyma po prostu świetnie.
Początkowo chciałem użyć tych zacisków w zasilaczu, ale zmieniłem zdanie, bo uważam, że montowanie nieizolowanych zacisków w zasilaczu to zły pomysł.
Teraz myślę o zastosowaniu ich w obciążeniu elektronicznym (być może przyszłym), przeznaczonym do pracy z dużymi prądami.


O złączach już opowiedziałem, możemy więc spokojnie przejść do płytki przetwornicy.
Płytka nie jest zbyt duża, choć jest większa niż płytka przetwornicy z recenzji tej.
Wymiary płytki: długość 77 mm, szerokość 46 mm, wysokość (całkowita) 13 mm.
Wysokość płytki można zmniejszyć o 1,5–2 mm, obniżając wysokość lutowanych styków złączy i dławika.


Deklarowane parametry:
Napięcie wejściowe: DC5-32V
Napięcie wyjściowe: regulowane DC1V-30V
Prąd wyjściowy: 8A w trybie ciągłym, 10A szczytowo
Moc wyjściowa: 80W w trybie ciągłym, 130W szczytowo; przy mocy powyżej 80W wymagane jest dodatkowe chłodzenie
Tętnienia napięcia wyjściowego: 50mV
Zakres temperatury pracy: -45 ~ + 85 ℃

Jakość montażu płytki trochę rozczarowuje: złącza są krzywo przylutowane, widać jakieś smugi i ślady topnika. Nie wpływa to szczególnie na działanie, po prostu wygląda nieestetycznie.
Po lewej stronie znajduje się złącze wejściowego zasilania.
Nieco dalej po prawej jest dioda sygnalizująca awarię, a dokładniej spadek napięcia wejściowego poniżej dopuszczalnego poziomu.
Na środku płytki znajdują się trzy potencjometry montażowe. Naprawdę długo się zastanawiałem, po co są aż trzy. Okazało się, że sprawa jest prosta.
Pierwszy potencjometr montażowy służy do regulacji progu wyłączenia płytki przy spadku napięcia wejściowego. Można go wykorzystać jako zabezpieczenie, które uniemożliwi pracę przetwornicy przy niskim napięciu wejściowym, bo im niższe napięcie wejściowe, tym trudniej jej pracować. Chociaż w internecie piszą, że może się to przydać podczas pracy z panelami słonecznymi.
Drugi potencjometr montażowy służy do regulacji progu ograniczenia maksymalnego prądu wyjściowego. Po osiągnięciu tego progu przetwornica przechodzi w tryb CC.
Trzeci potencjometr montażowy służy do regulacji napięcia wyjściowego.
Nieco dalej po prawej znajduje się dioda OUT, sygnalizująca obecność napięcia na wyjściu.
Po prawej stronie jest jeszcze listwa zaciskowa do podłączenia obciążenia.


Dołączyłem to zdjęcie z dwóch powodów. Najpierw znalazłem je, szukając informacji o przeznaczeniu nieznanego potencjometru montażowego. Na stronie znalazłem jednak jeszcze kilka przydatnych informacji, do których będę wracał w dalszej części recenzji.
Na zdjęciu opisano przeznaczenie potencjometrów montażowych, ale widać na nim także drugą (a właściwie pierwszą) wersję tej płytki.
Te informacje są również na stronie sklepu, ale przedstawiono je mniej jasno, więc wyjaśnię.
Przetwornica występuje w dwóch wersjach:
1. Z radiatorem od spodu, a dławik jest nawinięty czerwonym przewodem
2. Z radiatorami od góry, uzwojenie dławika ma żółty kolor.
Sklep wysyła przetwornice losowo, ale wydaje mi się, że lepsza jest płytka z radiatorem od spodu, bo radiator jest tam nieco większy. Nie ma jednak przelotek pod elementami mocy, więc być może obie wersje są równie dobre.
W płytce z radiatorami od góry są one przyklejone, natomiast w pierwszej wersji radiator jest przykręcony, co może być pewniejszym rozwiązaniem.


Ponieważ istnieje wersja płytki z radiatorem od spodu, dolna strona płytki jest niemal pusta. Znajdują się tam tylko pola lutownicze dławika i złączy.


Właśnie do jakości lutowania tego dławika, a zwłaszcza złączy, miałem zastrzeżenia. Wygląda to tak, jakby lutowano zimną lutownicą. Jeśli widzicie coś takiego, lepiej na wszelki wypadek poprawić luty.


Jak pisałem wyżej, płytka ma zaledwie 13mm grubości, a najwyższymi elementami są kondensatory.


Z nietypowych rzeczy zwrócił moją uwagę bezpiecznik, który ma dość osobliwy format. Zdecydowanie utrudnia to jego wymianę. Dodam jednak, że podczas testów bezpiecznik przetrwał :)
Obok znajdują się też styki do sterowania podawaniem napięcia na wyjście. Próbowałem je zwierać — napięcie na wyjściu całkowicie znika, ale wynika to z topologii tego typu przetwornicy.


Na wejściu zastosowano dwa aluminiowe kondensatory 330µF x 50 V, a także kondensator ceramiczny podłączony do nich równolegle.
Przetwornica pracuje z wysoką częstotliwością, około 400kHz, dlatego producent kontrolera PWM zaleca stosowanie przy takich częstotliwościach kondensatora ceramicznego.


Na wyjściu jest niemal tak samo, tyle że kondensatorów są już nie dwa, a trzy.


Między radiatorami elementów mocy znajduje się dławik. Warto zaznaczyć, że nie ma on dwóch uzwojeń — jest po prostu nawinięty dwoma przewodami.
Zwróciłem na to uwagę, ponieważ istnieje topologia przetwornicy SEPIC, w której zamiast dwóch jednakowych dławików stosuje się jeden dławik z dwoma uzwojeniami.
Na stronie sklepu napisano:
Inductors using Sendust, 0.8 wound bifilar, heat generating was less. Nie będę się spierać o to, że materiałem rdzenia jest Sendust, bo nie mam jak tego sprawdzić.
Ale co do informacji o uzwojeniu bifilarnym — tu się nie zgodzę. Bifilarna metoda nawijania cewek zakłada właśnie brak indukcyjności. Nie będę wchodzić w szczegóły; powiem tylko, że najpewniej to nieprecyzyjne tłumaczenie. Pierwotnie chodziło zapewne o to, że uzwojenie wykonano dwoma przewodami, i tyle.
Sprostowanie: cewka bifilarna to cewka nawinięta dwoma przewodami ułożonymi blisko siebie, więc tak, ta cewka jest bifilarna.

Moim zdaniem dławik jest trochę za mały, a przewód mógłby mieć większy przekrój. Najlepiej byłoby nawinąć go trzema lub czterema takimi przewodami.


Całym procesem przetwarzania „rządzi” kontroler PWM LTC3780 firmy Linear Technology.
Ten kontroler PWM nie ma wbudowanych stopni wyjściowych dużej mocy, do pracy potrzebuje zewnętrznych tranzystorów polowych.
Widać, że płytka nie została zbyt dobrze umyta; na zdjęciu kontroler jest już częściowo oczyszczony.


Spróbuję nieco dokładniej opowiedzieć o tym kontrolerze, a także o tak sprytnej topologii przetwornicy.

Nie przerysowywałem schematu tej płytki, bo nie jest to zbyt wygodne, ale mogę powiedzieć, że nie znalazłem zasadniczych różnic w stosunku do noty katalogowej. Można więc śmiało korzystać z dokumentacji producenta.

Mimo dość zawiłego układu połączeń schemat nie jest aż tak skomplikowany.
Na schemacie łatwo wyróżnić:
Kontroler
Cztery tranzystory polowe
Dwie diody połączone równolegle z dwoma z czterech tranzystorów polowych.
Bocznik o rezystancji 10mΩ. Nawiasem mówiąc, to jedna z różnic — na płytce zastosowano bocznik o rezystancji 7mΩ.
Elementy „otoczenia”, obwód kompensacji czasowej sprzężenia zwrotnego, samo sprzężenie zwrotne oraz obwody zasilania tranzystorów „górnego ramienia”.


Żeby nie wprowadzać czytelnika w zamieszanie, przygotowałem bardziej zrozumiały schemat blokowy. Na jego podstawie wyjaśnię zasadę działania tego typu przetwornic.

Opisywałem już przetwornice różnych typów i zasady ich działania. W tym przypadku mamy do czynienia z hybrydą żmii i jeża przetwornicy obniżającej i podwyższającej.
Tak. Początkowo myślałem, że ta przetwornica działa jak zwykła przetwornica SEPIC, ale okazało się, że jest jednocześnie bardziej skomplikowana i prostsza.

Topologia przetwornicy przypomina układ mostkowy, ale działa nieco inaczej.
Na pierwszy rzut oka układ jest symetryczny, ale są też różnice. Na przykład diody są połączone równolegle z dwoma tranzystorami polowymi, przy czym po lewej dioda znajduje się na dole, a po prawej — u góry.


Na początek warto wyjaśnić, po co potrzebne są diody. Aby zwiększyć sprawność, przetwornica wykorzystuje układ prostowania synchronicznego, ale diody i tak są potrzebne, ponieważ diody pasożytnicze tranzystorów MOSFET mają gorsze parametry, a w tym układzie dioda jest częścią topologii. Innymi słowy, najpierw przewodzi dioda, a potem „przejmuje” prąd tranzystor.
Czym jest prostownik synchroniczny.
Podczas prostowania z użyciem diody występują straty na jej złączu, a przy dużych prądach są one znaczące nawet w przypadku diod Schottky’ego. Aby je ograniczyć, równolegle do diody podłącza się tranzystor MOSFET, w którym straty są mniejsze. Nie zawsze można jednak po prostu zewrzeć diodę.
Chodzi o to, że dioda przestaje przewodzić prąd przy zmianie polaryzacji, natomiast tranzystor MOSFET przewodzi prąd w obu kierunkach (gdy jest włączony). Żeby więc prąd nie popłynął z powrotem do źródła, gdy dławik odda już całą energię do obciążenia, stosuje się układ sterujący, który nadzoruje ten proces, a bocznik odgrywa w nim istotną rolę.

W układach dwupołówkowych prostowanie synchroniczne można jednak zrealizować prościej: wystarczy nawinąć na transformator dodatkową parę uzwojeń, które będą włączać tranzystory, na przykład tak jak na poniższym schemacie.


Jak pisałem wyżej, układ przypomina mostkowy. Początkowo myślałem, że przetwornica pracuje stale w jednym trybie: „pompuje” energię do dławika przez włączanie tranzystorów S1 i S4, a następnie „oddaje” ją do obciążenia przez włączanie tranzystorów S2 i S3. Okazało się jednak, że jest inaczej.
Krótko opiszę cykle pracy na podstawie noty katalogowej. Formalnie są cztery, ale cykle 2 i 3 są do siebie bardzo podobne, dlatego opiszę trzy.
1. Napięcie wejściowe jest wyższe od wyjściowego.
Tranzystor S3 jest stale włączony, a S4 stale wyłączony. Tranzystory S1 i S2, dioda VD1 oraz dławik tworzą klasyczną przetwornicę obniżającą StepDown (sygnał PWM jest wyprowadzony na styki Buck).
2. Napięcie wejściowe jest niższe od wyjściowego.
Układ działa odwrotnie (w jednym z wcześniejszych artykułów wyjaśniałem, że wszystkie te układy składają się z tych samych elementów, tylko połączonych na różne sposoby).
Tranzystor S1 zostaje całkowicie włączony, S2 wyłączony, a tranzystory S3 i S4, dioda VD2 oraz dławik tworzą równie klasyczną przetwornicę podwyższającą StepUp (sygnał PWM jest wyprowadzony na styki Boost).
3. Napięcie wejściowe niewiele różni się od wyjściowego.
To najtrudniejszy tryb. Nie będę zagłębiać się w szczegóły, ale powiem, że w tym trybie sygnał PWM jest wyprowadzony na wszystkie wyjścia, a układ formalnie stale „przepompowuje” energię, włączając po przekątnej pary tranzystorów: najpierw S1 i S4, a potem S2 i S4. Różni się tylko czas ich włączenia: przy podwyższaniu dłużej włączona jest para S1 i S4, a przy obniżaniu — para S2 i S4. Przynajmniej tak zrozumiałem działanie tej przetwornicy.

Z powyższego wynika, że formalnie ten układ nie jest przetwornicą SEPIC w czystej postaci, lecz hybrydowym układem podwyższająco-obniżającym, którego tryby pracy są dynamicznie przełączane w zależności od różnicy między napięciem wejściowym a wyjściowym.


Uproszczony schemat blokowy ułatwiający zrozumienie zasady działania.
Czyli: przetwornica obniżająca + podwyższająca + prostownik synchroniczny = LTC3780


Pod radiatorami kryją się połówki stopnia mocy przetwornicy: para tranzystorów i dioda.
Dioda SS54, choć sądząc po wymiarach, myślę, że to raczej SS34, która ma gorsze parametry.
Tranzystory AOD4184A. Są to tranzystory MOSFET przystosowane do napięcia do 40 V i prądu do 50 A. Ich rezystancja w stanie włączenia wynosi 7–9,5 mΩ, a pojemność bramki 1,5 nF. Parametry przetwornicy można poprawić, wymieniając tranzystory na odpowiedniki o lepszych parametrach. Można też wtedy porządnie zamontować radiator, bo przyklejony radiator jest bardzo mało skuteczny.


Na płytce znajduje się również stabilizator 5 V.
Obok niego umieszczono diodę LED „Awaria” oraz odpowiedni potencjometr montażowy do regulacji progu zadziałania. Co prawda napis Fault „zjechał” gdzieś aż w okolice bezpiecznika, ale odnosi się do diody LED.


Sygnał „awaria” pochodzi z kontrolera PWM.
Jest przy tym moment przejściowy, kiedy świecą obie diody LED: Awaria i Praca.


Na płytce zamontowano również wzmacniacz operacyjny LM358, który odpowiada za działanie układu ograniczenia prądu i awaryjnego wyłączania przetwornicy.
Na zdjęciu widać, że na płytce znajdują się dwa boczniki o rezystancji 7 mΩ każdy. Nie są połączone równolegle, lecz szeregowo. Pierwszy obsługuje zabezpieczenie nadprądowe kontrolera PWM, drugi współpracuje ze wzmacniaczem operacyjnym i układem ograniczenia maksymalnego prądu.
Po prawej widać diodę LED, która świeci, gdy na wyjściu jest napięcie.


Schemat układu ograniczenia maksymalnego prądu oraz regulacji prądu i napięcia, a także połączeń między nimi.
Nawiasem mówiąc, regulacja napięcia i prądu działa bardzo płynnie, a dokładniej liniowo. Bez problemu udawało mi się ustawić zarówno napięcie 1 V, jak i 30 V.


To fragment układu odpowiadający za regulację progu zadziałania zabezpieczenia przed pracą przy zbyt niskim napięciu. Można na przykład ustawić próg na 10 V. Gdy napięcie wejściowe spadnie poniżej tej wartości, przetwornica się wyłączy, a po wzroście napięcia wznowi pracę.
Ponieważ jednak układ nie ma histerezy, napięcie będzie spadać płynnie, a przetwornica będzie nieustannie przełączać się między stanem włączonym i wyłączonym.
Właśnie dlatego występuje tryb przejściowy, w którym świecą obie diody LED: Awaria i Praca.


To chyba wszystko, pora przejść do testów.
Do testowania przetwornicy zmontowałem niewielkie stanowisko składające się z:
Regulowany zasilacz
Obciążenie elektroniczne
Oscyloskop
Multimetr
Termometr bezkontaktowy
Długopis i kartka.

Początkowo przetwornica była ustawiona na napięcie wyjściowe 12 V, a dokładniej 12,07 V. Nie zmieniałem tego ustawienia.


W nocie katalogowej podano, że układ scalony może pracować już od 5 V, ale znajduje się w niej również tabelka z informacjami o sprawności i wydzielaniu ciepła przez urządzenie.
Wykres w tej tabelce zaczyna się mniej więcej od 6 V, dlatego testy rozpocząłem właśnie od 6 V.


Na początek sprawdziłem poziom tętnień i działanie urządzenia przy napięciu wejściowym 6 V, wyjściowym 12 V oraz prądzie 1,25 A (25% maksimum) i 4,5 A. Według karty katalogowej prąd wyjściowy w takim trybie wynosi 5 A, ale moja przetwornica przechodziła w tryb zabezpieczenia, a prąd wejściowy dochodził do 12–13 A.
Na zdjęciu słabo to widać (wszystkie zdjęcia w moich recenzjach można powiększyć), dlatego będę wyjaśniał wszystko na bieżąco i wskazywał zauważone cechy oraz wady.
1. Napięcie wejściowe 6 V, na wyjściu 12 V, prąd obciążenia 1,25 A — wszystko działa prawidłowo. Tętnienia są jednak większe od deklarowanych Output ripple: 50mV i wynoszą już około 70–75 mV.
2. Napięcie wejściowe 6 V (na zaciskach płytki), na wyjściu 12,48 V, prąd obciążenia 4,5 A. Przetwornica mogła dostarczyć 5 A, ale tylko przez krótki czas. Tętnienia wzrosły za to aż do 160 mV.

Na chwilę odejdę od tematu i napiszę o dokładności utrzymywania napięcia wyjściowego.
Wyżej napisałem, że przy prądzie 4,5 A napięcie wyniosło 12,48 V. Przetwornica bardzo dobrze utrzymuje napięcie, ale tylko dopóki jest zimna. Na płytce zamontowano zwykłe rezystory, a nie precyzyjne.
Rezystory precyzyjne różnią się od zwykłych, 5-procentowych, nie tylko dokładnością rezystancji, lecz także jej zmianami pod wpływem temperatury. TCR (temperaturowy współczynnik rezystancji) precyzyjnych rezystorów jest znacznie niższy niż zwykłych, dlatego po rozgrzaniu płytki napięcie wyjściowe rosło. Wystarczyło choćby dmuchnąć na płytkę, żeby napięcie od razu zaczęło spadać.
Dokładność można poprawić, usprawniając chłodzenie albo wymieniając rezystory w obwodzie sprzężenia zwrotnego na precyzyjne. Zostanie wprawdzie potencjometr montażowy, którego wartość również zmienia się pod wpływem nagrzewania, ale stabilizacja i tak będzie lepsza.


1. Napięcie wejściowe 12 V, wyjściowe 12 V, prąd obciążenia 8 A. Tutaj wszystko działało bez zarzutu, tylko tętnienia wynosiły 150 mV.
2. Ten test przeprowadziłem wyłącznie z ciekawości.
Ustawiłem najniższe możliwe napięcie wyjściowe, około 0,85 V, i obciążyłem przetwornicę prądem 6,7 A. Tego testu nie uwzględniłem w tabeli zbiorczej. Nagrzewanie było niewielkie, wszystko działało świetnie. Nawet poziom tętnień mieścił się w normie.


Sprawdźmy przetwornicę w trybie obniżania napięcia.
Napięcie wejściowe 30 V, wyjściowe 12 V. Początkowo prąd obciążenia wynosił 8 A, ale po kilku minutach przetwornica wyłączyła napięcie wyjściowe (zauważyłem to po alarmie obciążenia elektronicznego).
Potem musiałem zmniejszyć prąd wyjściowy do 6,7 A — w tym trybie wszystko działało prawidłowo. Tętnienia wynosiły zaledwie około 60 mV, czyli niewiele więcej niż deklarowane 50 mV.


1. Obniżamy napięcie z 12 V do 5 V, prąd obciążenia 8 A. Przetwornica działa świetnie.
2. Podwyższamy napięcie z 12 V do 30 V, prąd obciążenia 3 A. Powiedziałbym, że przetwornica działała świetnie, gdyby nie wysoki poziom tętnień i stopniowy wzrost napięcia wyjściowego w miarę nagrzewania.


1. Napięcie wejściowe 6 V, wyjściowe 30 V. Najpierw ustawiłem prąd obciążenia na 1,7 A, ale przetwornicy niezbyt się to spodobało — zaczęła się mocno nagrzewać i pracować niestabilnie.
2. Po zmniejszeniu prądu obciążenia do 1,5 A wszystko działało już prawie prawidłowo. Nagrzewanie było jednak dość duże, a poziom tętnień pozostawiał wiele do życzenia.


Oprócz problemów ze spadkiem napięcia spowodowanym nagrzewaniem pojawił się jeszcze jeden kłopot.
Na zdjęciu eksperyment z obniżaniem napięcia z 30 do 5 V.
Widać, że napięcie wyjściowe stoi jak wryte — dokładnie 5 V, a prąd obciążenia również się nie zmienia i wynosi 8 A.
Jednak prąd pobierany na pierwszym zdjęciu wynosi 1,4 A, a na drugim 1,7 A.
Problem pojawił się niedługo po uruchomieniu. Usłyszałem nietypowy dźwięk z przetwornicy (przy pracujących wentylatorach obciążenia) i od razu zwróciłem uwagę na tę osobliwość.
Po zwiększeniu obciążenia do 7,5 A przetwornica „wpadała” w samowzbudzenie i zaczynała pobierać więcej prądu. Bez problemu mogłem ustawić na wyjściu nawet 8 A, co widać na zdjęciu, ale jak się domyślacie, przetwornica zaczynała się dość szybko nagrzewać, bo wydzielało się dodatkowe 9 W.
Przebieg na oscyloskopie zmieniał się w coś zupełnie niezrozumiałego (nie zrobiłem osobnego zdjęcia, widać go tylko na fotografii).
Po zmniejszeniu prądu obciążenia do 5,7 A samowzbudzenie ustępowało i przetwornica wracała do normalnej pracy. Można było spokojnie zwiększyć prąd do 7 A i działała całkowicie stabilnie.


Wyniki wszystkich testów zestawiłem w tabeli, która zawiera następujące kolumny:
VT_L — temperatura lewej pary tranzystorów (w pobliżu złącza wejściowego)
Cвх — temperatura kondensatorów wejściowych
Dławik — temperatura dławika.
VT_R — temperatura prawej pary tranzystorów
Cвых — temperatura kondensatorów wyjściowych
Uвх — zaokrąglone napięcie wejściowe.
Iвх — prąd pobierany według wskazań zasilacza
Uвых — napięcie wyjściowe według wskazań multimetru
I вых — prąd wyjściowy według wskazań obciążenia elektronicznego (zaokrąglony)
Рвх — moc wyjściowa według wskazań zasilacza
Рвых — moc wyjściowa według wskazań obciążenia elektronicznego
КПД — obliczona sprawność, różnica między mocą wejściową a wyjściową

Przy małych prądach zasilacz rzeczywiście podaje na wyjściu prąd mniejszy od ustawionego, ale przy prądach powyżej 2 A działa całkiem poprawnie. Właśnie dlatego obliczona sprawność nieco różni się od rzeczywistej. Jeśli potrzebny jest dokładniejszy pomiar, mogę go wykonać przy wymaganych parametrach, na przykład zmierzyć sprawność przy określonym napięciu wejściowym i napięciu wyjściowym oraz prądzie obciążenia.
W niektórych testach dławik mocno się nagrzewa. Nie mogę niczego powiedzieć na pewno o materiale, ale rdzenie proszkowe bez problemu pracują w temperaturach do 200 stopni, choć podczas testów podejrzewałem przegrzewanie. A dokładniej, zachowanie przetwornicy przypominało pracę z przegrzanym dławikiem na rdzeniu ferrytowym.


Termogram płytki w najgorętszym trybie pracy.
Podczas testów płytka po prostu leżała na stole radiatorami do góry. To dalekie od optymalnego ustawienia pod względem odprowadzania ciepła — lepiej byłoby pracować z nią w pozycji pionowej, radiatorami do góry, ale testowanie w ten sposób byłoby niewygodne, a do tego niemiarodajne.
Ponadto z tabeli widać, że w zależności od trybu pracy (podwyższanie/obniżanie napięcia) bardziej nagrzewa się lewa albo prawa para tranzystorów.


Teraz można przeanalizować tę przetwornicę i określić jej zalety oraz wady.
Zalety
Przetwornica działa, a to już całkiem nieźle.
Rzeczywiście umożliwia regulację napięcia wyjściowego w zakresie 1–30 V przy napięciu wejściowym 6–30 V.
Przetwornica ma całkiem dużą moc, choć nie osiąga deklarowanych parametrów.
Sprawność jest całkiem przyzwoita jak na tak szeroki zakres.

Wady
Jakość wykonania mogłaby być lepsza.
W układzie sprzężenia zwrotnego zastosowano zwykłe rezystory, a nie precyzyjne. Wskutek tego podczas nagrzewania napięcie wyjściowe rośnie.
Choć sprawność urządzenia jest niezła, słabe odprowadzanie ciepła z tranzystorów może prowadzić do ich przegrzania przy maksymalnym obciążeniu.
Tętnienia są wyraźnie większe od deklarowanych.

Co sądzę o tej przetwornicy.
Moim zdaniem to zdecydowanie interesujące urządzenie, choć częściowo jest raczej zestawem do samodzielnego dopracowania niż gotowym produktem. Można poprawić jego działanie, ulepszając chłodzenie i wymieniając kilka rezystorów na precyzyjne.
Moim zdaniem optymalnym rozwiązaniem jest zasilanie napięciem 12 V. Można więc podłączyć zasilacz 12 V i uzyskać na wyjściu napięcie od 1 do 30 V. Nie polecałbym jednak budowania na tej płytce regulowanego zasilacza, ponieważ maksymalny prąd jest różny dla minimalnego i maksymalnego napięcia. Przydałoby się ograniczenie maksymalnej mocy, na przykład przez ograniczenie maksymalnego prądu wejściowego.
Wspominałem wyżej o tętnieniach. Tętnienia są niepożądane, ale przy częstotliwości 400 kHz można je stosunkowo łatwo zmniejszyć za pomocą filtra LC.
Testy wykazały, że w niektórych trybach przetwornica rzeczywiście może przez krótki czas dostarczać dużą moc wyjściową. Może się to przydać przy zasilaniu odbiorników, które w normalnych warunkach pobierają niewiele, ale okresowo mogą wymagać dużego prądu.

Do czego można skutecznie wykorzystać taką przetwornicę?
Do ładowania akumulatorów lub zasilania różnych urządzeń z paneli słonecznych.
Do zasilania różnych odbiorników w samochodzie. Można na przykład bez obaw zasilać niewielki komputer wymagający 12 V — nie wyłączy się podczas pracy rozrusznika ani wskutek przepięcia podczas pracy silnika. Można też zmienić ustawienia i zasilać laptopa, a po zmianie ich w drugą stronę ładować tablet.

Przetwornica w pełni pokaże swoje możliwości tylko wtedy, gdy wymagane jest określone napięcie wyjściowe, a napięcie wejściowe może być zarówno wyższe, jak i niższe od wyjściowego. Jeśli napięcie wyjściowe jest zawsze niższe albo zawsze wyższe od wejściowego, lepiej zastosować przetwornicę o stałym trybie pracy — będzie wydajniejsza.

To już wszystko. Starałem się przetestować podstawowe tryby pracy przetwornicy, ale przy zakresie napięcia wejściowego 6–30 V i wyjściowego 1–30 V kombinacji jest naprawdę dużo.
Jak zwykle czekam na pytania, uzupełnienia, poprawki, a także po prostu komentarze :)

Produkt udostępnił do recenzji sklep.