Przetwornica napięcia 5 V 8 A z czterema wyjściami USB

Postanowiłem zamówić na próbę kilka różnych niedrogich płytek przetwornic, a dziś recenzja pierwszej z nich. Właściwie nic nadzwyczajnego: zwykła przetwornica, nawet bez QC, za to o mocy wyjściowej do 40 W.


Już kiedyś pisałem, że zamawiam dla znajomego różne przydatne rzeczy i publikuję ich recenzje. Ponieważ jednak z różnych powodów recenzje czasem się opóźniają, postanowiłem dla wygody zamawiać przy okazji 1-2 sztuki tych produktów dla siebie, po prostu na próbę, jeśli oczywiście mnie interesują. Tak było i tym razem: zamówienie obejmowało początkowo 10 płytek, a ja zamówiłem 10+1 dla siebie.


W opisie podano, że jest to przetwornica napięcia bez izolacji galwanicznej, o napięciu wejściowym 8-35 V i wyjściowym 5 V, z prądem do 8 A.
Płytka jest kompaktowa — jeśli nie liczyć złączy, ma mniej więcej rozmiar pudełka zapałek.


Po stronie przeciwnej do złączy USB umieszczono gniazdo wejściowe i listwę zaciskową, do której wyprowadzono zaciski wejściowe i wyjściowe. Czyli tej przetwornicy można używać także bez podłączania czegokolwiek do wyjść USB, co czasem może się przydać.


Po drugiej stronie znajdują się 4 gniazda USB, podzielone na dwie pary. Początkowo złącza wchodziły bardzo ciasno, ale po 2 podłączeniach wszystko wróciło do normy.


Na górze znajdują się dwa tranzystory (przetwornica z prostowaniem synchronicznym) z zatartymi oznaczeniami, dławik mocy oraz cztery kondensatory 220 µF 35 V.


Ponieważ prąd wyjściowy jest już całkiem spory, dławik nawinięto nie zwykłym przewodem, lecz miedzianą taśmą, aby zwiększyć sprawność i tym samym ograniczyć nagrzewanie.


Na spodzie znajdują się pozostałe elementy: bezpiecznik, tranzystor zabezpieczający przed odwrotną polaryzacją, kontroler i transile ochronne.


Układ bardzo pozytywnie mnie zaskoczył. Oprócz bezpiecznika jest tu porządne zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją zasilania, zrealizowane nie na diodzie, lecz na tranzystorze MOSFET. Kiedyś już opisywałem zasadę jego działania.
Cieszy też obecność kondensatorów ceramicznych na liniach zasilania oraz dwóch transili podłączonych równolegle do wyjścia 5 V, które mają chronić obciążenie w razie przebicia tranzystorów mocy. Oczywiście takie zabezpieczenie nie daje 100% gwarancji, ale zwiększa szanse na przetrwanie.

Na wyjściach znajdują się kontrolery, które dobierają napięcie na liniach danych USB, aby obciążenie mogło pobierać maksymalny prąd. To nie QC, ale mimo wszystko zwiększa kompatybilność z różnymi odbiornikami. Tym bardziej że QC w przetwornicy z więcej niż jednym wyjściem wymaga odpowiedniej liczby przetwornic.
Dodam, że równolegle do styków zasilających złączy USB również podłączono kondensatory ceramiczne.


Co więcej, producent pokrył płytkę gumopodobną masą, aby zwiększyć niezawodność, a dokładniej odporność na czynniki zewnętrzne. To spotyka się niezwykle rzadko.


Podłączamy zasilacz. O obecności napięcia na wyjściu informuje mała czerwona dioda SMD; w razie potrzeby można ją zastąpić zwykłą, obok znajdują się odpowiednie otwory.


1. Napięcie wyjściowe wynosi 5,28 V, czyli nieznacznie przekracza dopuszczalny zakres określony w normie, wynoszący 4,75-5,25 V. Nie jest to jednak duża różnica i myślę, że nie ma większego znaczenia.
2. Obsługiwanych jest kilka trybów emulacji. Co ciekawe, podczas pierwszych testów jedno wyjście konsekwentnie zgłaszało tryb QC 5 V, ale kiedy po pewnym czasie zabrałem się za przygotowanie recenzji i powtórzyłem testy, już się z tym nie spotkałem...
3. Po podłączeniu telefonu Samsung prąd ładowania wynosił 650 mA. Wygląda na to, że nie udało im się „dogadać”.
4. Za to po podłączeniu chińskiego UMIdigi bez problemu uzyskałem 2-2,18 A, chociaż moja zwykła ładowarka w ogóle nie chce go prawidłowo ładować.


Test pod obciążeniem pokazał dwie rzeczy:
1. Dobrą stabilizację napięcia: w zakresie od zerowego prądu do maksymalnego obciążenia napięcie spada zaledwie o 60-70 mV. Obciążenie i pomiar wykonano na listwie zaciskowej, a nie na złączu USB.
2. 8 A to maksymalny prąd wyjściowy, powyżej którego zadziała zabezpieczenie. Co więcej, czasem uruchamiało się ono również przy mniejszym prądzie, na przykład przy tych samych 8 A.


Do pomiaru poziomu tętnień wykorzystałem ten sam „stanowiskowy” zestaw, choć tym razem zaszło kilka zmian. Aby ograniczyć zakłócenia pochodzące od przyrządów pomiarowych, zasilałem obciążenie zasilaczem transformatorowym.
Poza tym czekam na dwie nowe obciążnice, więc później planuję przerobić tę główną: przenieść ją do innej obudowy, zamontować w niej zasilacz transformatorowy zamiast impulsowego, a także dodać izolację galwaniczną interfejsu połączenia z komputerem. Te modyfikacje powinny zapobiec powstawaniu ewentualnych pętli masy.


Tętnień nie nazwałbym jednak małymi. Główne, które trudniej stłumić, mają amplitudę 180 mV w każdym trybie. Na oscylogramach obciążenie wynosi 0-33-66-100%
Występują też tętnienia w postaci „igieł”, które łatwiej stłumić, ale zależą od prądu obciążenia i mają wyraźnie większą amplitudę.
Napięcie zasilania wynosi tu 12 V.


Ten sam test i te same tryby, ale napięcie wejściowe wynosi 24 V.
Właściwie nie zmieniło się nic poza amplitudą tętnień w postaci „igieł”. Jako prostą modyfikację zalecałbym zwiększenie pojemności kondensatorów wyjściowych.


Na powyższym zdjęciu widać, że masa sondy oscyloskopu jest podłączona przewodem, a nie sprężynką, co nieco zniekształca wyniki testu. Ponieważ jednak różnica w tym przypadku nie jest duża, zignorowałem ją.
Napięcie wejściowe 24 V, prąd obciążenia 8 A; po lewej pomiar z przewodem, po prawej ze sprężynką.


Temperaturę sprawdzałem w trzech trybach, przy prądzie obciążenia 2,5, 5,0 i 7,5 A. Pierwszy test trwał około 10–15 minut, czas trwania kolejnych można odczytać z oznaczeń czasowych kamery termowizyjnej.
Ogólnie przetwornica bez problemu wytrzymuje 7,5 A i nie nagrzewa się zbyt mocno, ale nie montowałbym jej w małej, zamkniętej obudowie, bo może się przegrzać.


Pomiar sprawności. Przy okazji zmierzyłem pobór prądu bez obciążenia. Przy obu wartościach napięcia wejściowego jest taki sam i wynosi 40 mA.
Przy napięciu wejściowym 12 V sprawność jest lepsza przy małych prądach obciążenia, a przy 24 V — przy większych. Widać to na wykresie.


Podsumowując, przetwornica bardzo mi się spodobała. Jedyne zastrzeżenie, jakie mam, dotyczy poziomu tętnień. Poza tym wszystko jest moim zdaniem świetne: jakość wykonania, zabezpieczenia, stabilność napięcia wyjściowego i układ, zwłaszcza biorąc pod uwagę cenę. Moim zdaniem to bardzo przydatne urządzenie dla krótkofalowca.


To już wszystko. Mam nadzieję, że recenzja była przydatna.