Trzy płytki wielostandardowych przetwornic napięcia QC/PD

Mam już za sobą recenzje płytek przetwornic napięcia obsługujących QC, ale zawsze chce się więcej: większej mocy i obsługi większej liczby standardów. Dlatego zamówiłem na próbę kilka różnych modeli. Żeby nie pisać trzech osobnych recenzji, postanowiłem zebrać je w jednym artykule.


Płytki kupiłem z myślą o zabudowaniu ich w jakimś urządzeniu. Standardów szybkiego ładowania namnożyło się sporo, więc dla wygody postanowiłem wykorzystać płytki obsługujące tę całą ich mnogość.
Chciałbym zabudować jedną z nich w kolejnym regulowanym zasilaczu, do różnych testów, a drugą być może w ładowarce wieloportowej.

Recenzja będzie podzielona na dwie części: pierwszą, wprowadzającą, z krótkim opisem i oględzinami, oraz drugą z testami.

Wszystko zamówiłem na Taobao. Ceny są tam jednak nieco przyjemniejsze niż na AliExpress, gdzie produkty często pojawiają się znacznie później albo w mocno zawyżonych cenach. Dopiero gdy ludzie zaczynają je masowo kupować, wkracza konkurencja i ceny powoli spadają. Na razie ratuje mnie Taobao.

Zamówiłem trzy płytki w trzech różnych sklepach. Dwie przyszły w małych woreczkach, a trzecia była dodatkowo owinięta jakąś chińską gazetą.


Płytki są bardzo podobne. Różnią się tylko tym, że dwie z trzech mają dwa gniazda (USB-A i USB Type-C), a jedna tylko USB Type-C.

Przewiduję pytanie: po co w ogóle USB Type-C, skoro są różne przejściówki na USB-A? To prawda, przejściówki istnieją, ale do działania protokołu PD (Power Delivery) potrzebne jest właśnie USB Type-C.



Zacznę od płytki pokazanej w tytule — to ZC823 znanej firmy YZX.
Taka płytka kosztuje około 8 dolarów (tu i dalej ceny bez kosztów wysyłki) — link.
Napięcie wejściowe wynosi 8–24 V, ale ponieważ płytka potrafi tylko obniżać napięcie, do pełnego wykorzystania jej możliwości trzeba podać co najmniej 22 V.


Zapewne zauważyliście dość nietypowy kształt płytki drukowanej. To moduł dostępny w kilku wariantach: ZC822 z układem IP6528, ZC823 z SW3516 oraz ZC826 oparty na IP2716.

Najdroższy jest ZC826 — kosztuje około 20 dolarów, a najtańszy ZC822 — nieco ponad 5 dolarów.


Producent oferuje zarówno gotowe urządzenie oparte na tych modułach, jak i „zestaw do samodzielnego montażu”, który zawiera obudowę, płytkę połączeniową i panel przedni. Moduły przetwornic można zamontować w dowolnej konfiguracji, uzyskując w efekcie ładowarkę z trzema portami.
Kompletny zestaw z obudową, płytką połączeniową i panelem przednim kosztuje 2,65+2,90+1,05=6,6 dolara.


Płytka jest starannie wykonana, ma oznaczenie modelu i producenta.


Wszystko jest umyte. YZX to już właściwie marka, choć chińska. Zawsze dziwiła mnie skłonność chińskich producentów do podobnych nazw. Na przykład YZX produkuje testery i ładowarki, inna firma ma płytki przetwornic ZXY, a kolejna zajmuje się obciążeniami elektronicznymi i nazywa się ZKE.


1. Całość pracuje pod kontrolą układu SW3516; obok znajdują się boczniki i para tranzystorów.
2. Tranzystory mocy przetwornicy.
3. Dwukolorowa dioda LED sygnalizująca tryb pracy: w normalnym trybie świeci na czerwono, a w trybie PD na niebiesko.
4. Firmowy dławik, a przynajmniej tak wygląda. Obok para kondensatorów. Na stronie produktu napisano —


Pewnie zauważyliście, że na płytce są dwa boczniki i dwa tajemnicze tranzystory. Chodzi o to, że porty USB są podłączone osobno — każdy przez własny klucz i bocznik, a zasilanie jest doprowadzane do nich niezależnie. O ile dobrze rozumiem, gdy działa jeden port, drugi jest blokowany. Nie wiem, dlaczego rozwiązano to w ten sposób, ale w wielu ładowarkach jest mnóstwo portów ze wspólnym zabezpieczeniem i można z nich korzystać jednocześnie. Tutaj jest odwrotnie: są dwa porty i dwa zabezpieczenia, ale nie da się korzystać z obu naraz nawet z przyczyn czysto mechanicznych — wtyczek nie da się jednocześnie włożyć.

Na zdjęciu słabo to widać, ale gniazdo USB-A ma pięć styków: cztery standardowe (masa, zasilanie i dwie linie danych) oraz styk zwierany z masą po włożeniu wtyczki.


Kilka słów o SW3516.
Niestety wszystkie dostępne informacje były tylko po chińsku, dlatego poniżej wklejam tłumaczenie z Google na temat możliwości tego układu.

Tymczasem na stronach produktów często podaje się obsługę trybu QC4.0+, czego nie ma w nocie katalogowej. Jest za to informacja, że górny próg napięcia wejściowego wynosi 40 V.


Jest też schemat, na którym pokazano zarówno tranzystory mocy, jak i klucze wyjściowe z bocznikami, czyli to, co pokazywałem wyżej.




Druga płytka ma już bardziej typową formę, a opakowanie składa się z dwóch połączonych ze sobą woreczków.
Chodzi o to, że w zestawie są dwa krokodylki i przejściówka na wtyk 5.5/2.1.

Deklarowane parametry są mniej więcej takie same jak w przypadku poprzedniej. Cena zestawu, jeśli się nie mylę, to około 3.6 dolara — link.



Na stronie tego produktu wymieniono mnóstwo trybów pracy, choć opisano je bardzo niejasno. Wygląda na to, że są to po prostu wyniki testów, więc przedstawię je tak, jak je zrozumiałem.
Port USB-A
Full Mate20 — SCP, poziom naładowania 56% — 4.89 V, 4.59 A
P20 pro — SCP, poziom naładowania 12% — 5.03 V, 4.25 A
V20 — SCP, poziom naładowania 43% — 5.13 V, 4.5 A
Redmi 8 — QC3.0, 18% — 6.44 V, 2.79 A
OPPO R17 — VOOC, 43% — 4.8 V, 3.8 A
iPhone XS — poziom naładowania 5% — 5.22 V, 2.79 A
One plus 6T — DASH, poziom naładowania 15% — 4.7 V, 3.8 A

Port USB Type-C
iPhone XR — PD, poziom naładowania 7% — 9.17 V, 1.91 A
iPhone X — PD, poziom naładowania 7% — 9.17 V, 1.51 A
Full Mate20Pro — PD, poziom naładowania 55% — 9.2 V, 1.58 A
Huawei P20 Pro — PD, poziom naładowania 10% — 9.17 V, 1.69 A
V20 — PD, poziom naładowania 40% — 9.05 V, 1.7 A
Redmi 8 — PD, 6% — 6.1 V, 2.63 A

Maksymalna moc wyjściowa, tak jak w poprzednim przypadku, wynosi 60 W w trybie Power Delivery: 20 V, 3 A.


Płytka nie ma obudowy, ale jest zabezpieczona koszulką termokurczliwą. Moim zdaniem całkiem schludnie, ale żeby ją obejrzeć, musiałem ją jednak zdjąć.


Dławik jest tu oczywiście prostszy, a kondensatory „słabsze”, za to dobrze widać, że złącze USB ma również 5 styków.


Płytka jest słabo umyta, widać białe ślady.


1. Oznaczenie kontrolera zostało starte, choć nie rozumiem po co. Sądząc po układzie, to najpewniej ten sam SW3516 co na poprzedniej płytce, a więc wszystko, co dotyczy tamtej płytki, można odnieść również do tej (protokoły, tryby pracy).
Jest jednak pewna różnica: tutaj transil znajduje się nie tylko na wejściu, ale chyba również na wyjściu. Są też trzy tranzystory mocy zamiast dwóch. Trzeci najpewniej chroni płytkę przed odwrotną polaryzacją, ale specjalnie tego nie sprawdzałem.
2. Na wyjściu są również dwa boczniki i para kluczy obsługujących różne złącza USB. Jednak podczas gdy na poprzedniej płytce boczniki były jednakowe i miały po 5 mΩ, tutaj w kanale USB-A zastosowano bocznik 4 mΩ, co oznacza, że maksymalny prąd wyjściowy może być większy niż w USB Type-C.




Trzecia płytka różni się od poprzednich tym, że ma tylko jedno złącze. Przy zamówieniu można jednak wybrać USB-A albo USB-C. Cena płytki to 3.77 dolara — link.
Zamówiłem ją do porównania, bo chciałem „więcej mocy”, a deklarowana moc tej płytki wynosi zaledwie 45 W, podczas gdy poprzednich dwóch — do 60 W.

Płytka jest niewielka i schludna.


Zbudowano ją na bazie dość znanego kontrolera IP6518. Bocznik pomiarowy ma 20 mΩ, a dławik jest czymś pośrednim między tymi zastosowanymi na poprzednich płytkach. Ogólnie cała płytka wygląda nieco gorzej niż pierwsza, ale lepiej niż druga.


Od spodu nic nie ma, a miejsce lutowania kondensatora wejściowego „poprawiano pilnikiem”.


Niestety nie obyło się bez wpadki: deklarowane napięcie wyjściowe sięga 20 V, a kondensator wyjściowy jest na 16 V. No i mamy taki kwiatek...



Do testów użyłem następującego sprzętu:
1. Zmodyfikowane obciążenie elektroniczne EBC-A10
2. Zasilacz liniowy do rejestrowania przebiegów oscyloskopowych
3. Zasilacz impulsowy do testów pod obciążeniem
4. Tester USB-A
5. Tester USB-C
6. Oscyloskop
7. Termowizor.

Testy pod obciążeniem wyglądały mniej więcej tak.


Pierwsza płytka obsłużyła wszystkie dostępne protokoły poza QC 20 V.


1. Tak, tryb QC nie obsługuje 20 V, maksimum to 12 V :(
2, 3. W protokole SCP można zmieniać napięcie w zakresie od 3,06 do 5,46 V. Moim zdaniem to ślepy zaułek, bo nacisk położono tu na duży prąd, a nie wysokie napięcie.
4. Protokół FCP, napięcie 9 V
5. Samsung AFC.
6. Obsługiwana jest wersja 3.0 Power Delivery
7. Na większości zdjęć widać, że do testera podłączony jest dodatkowo przewód zasilający. Chodzi o to, że w większości sytuacji płytka na krótko odcina zasilanie na wyjściu, najprawdopodobniej z powodu okresowego przełączania między wyjściami USB.
8. Zdarza się jednak, że działa bez przerw w zasilaniu. Nie udało mi się zrozumieć logiki działania.
9. W trybie PD płytka podaje do 20 V, więc ograniczenie w QC jest programowe.


Testy pod obciążeniem.
QC: na wejściu 20 V, maksymalny prąd wyjściowy 3,2–3,3 A, niezależnie od napięcia wyjściowego. Wraz ze wzrostem prądu rośnie też napięcie wyjściowe. We wszystkich trybach zabezpieczenie nadprądowe działa prawidłowo, a po usunięciu przeciążenia napięcie automatycznie wraca do normy.




Do testu w trybie Power Delivery napięcie wejściowe podniosłem do 24 V, ponieważ płytka może podawać na wyjściu 20 V.
Tutaj wszystko przebiega dokładnie tak samo jak w poprzednich testach.




Do testu tętnień użyłem liniowego zasilacza transformatorowego. Obciążenie elektroniczne również nie ma impulsowego zasilacza, komputer był podłączony przez separator galwaniczny, a jedynym urządzeniem z zasilaczem impulsowym był sam oscyloskop.

Bez obciążenia, napięcie wejściowe 24 V, napięcie wyjściowe 5 i 12 V, amplituda tętnień odpowiednio około 60 i 30 mV.


Praca pod obciążeniem
1, 2. 5 V, 1,5 i 3 A, 40 i 45 mV
3, 4. 12 V, 1,5 i 3 A, około 65 mV
5, 6. 20 V, 1,5 i 2,5 A, około 45 i 25 mV


Test nagrzewania: napięcie wejściowe 24 V, około 20 minut pracy przy obciążeniu 3 A i napięciu 5 oraz 20 V. Nagrzewanie umiarkowane.



Pomiar sprawności i strat przy różnych prądach obciążenia i napięciach wyjściowych.
Tabela: niebieski — 5 V, czerwony — 12 V, zielony — 20 V; we wszystkich przypadkach napięcie wejściowe wynosi 24 V.


A tutaj wykres, kolory odpowiadają tabeli.




Druga płytka również nie obsługiwała QC 20 V, a z jakiegoś powodu także Samsung AFC.



Tutaj wszystko wygląda dokładnie tak samo jak w przypadku poprzedniej płytki. Samsung AFC jest jednak faktycznie obsługiwany. Na trzecim zdjęciu widać zresztą, że płytka przetwornicy próbuje odłączyć wyjście: przy ustawionych 9 V napięcie okresowo spada. Dzieje się tak tylko podczas pracy bez obciążenia. Samego testera nie uznaje ona za obciążenie, choć i tu bywa różnie.


Tryby testowania są identyczne jak w poprzednim teście, zresztą wyniki również są niemal takie same.

W trybie QC, przy podłączeniu do USB-A, maksymalny prąd wynosi 3,6 A (w pierwszej płytce było to 3,2–3,3 A). Odłączenie jest równie gwałtowne, a prąd również nie zależy od napięcia wyjściowego.




Tryb PD, czyli podłączenie przez USB-C.
Prąd jest tu ograniczony do tego samego poziomu co w poprzedniej płytce, czyli 3,2 A. Wyżej pisałem, że w drugiej płytce rezystory pomiarowe mają różne wartości: 4 i 5 mΩ, a w pierwszej są jednakowe, po 5 mΩ.




Przypomniałem sobie, że tę płytkę testowano i uzyskano prąd wyjściowy około 4,8 A w trybie SCP na wyjściu USB-A.
Ustawiamy wymagany tryb i uruchamiamy test. Płytka bez problemu dostarczyła 5 A, ale co ciekawe, napięcie wyjściowe spadało wraz ze wzrostem prądu, choć we wszystkich poprzednich testach było odwrotnie. Oznacza to, że zależność napięcia od prądu jest najpewniej programowa, a nie sprzętowa.


Tętnienia bez obciążenia są tu nieco większe: przy 5 V około 80 mV, a przy 12 V — 30 mV.


Praca pod obciążeniem
1, 2. 5 V, 1,5 i 3 A, 60 i 65 mV
3, 4. 12 V, 1,5 i 3 A, około 110 mV
5, 6. 20 V, 1,5 i 2,5 A, około 70 i 50 mV

Tak, tutaj wyniki są gorsze niż w pierwszym wariancie. Wyraźnie dają o sobie znać tanie kondensatory na wyjściu.


Nagrzewanie przy 5 V i 3 A jest takie samo, a przy 20 V i 2,5 A nieco mniejsze. Najpewniej po prostu „przeniosło się” na drugą stronę płytki. Fotografowanie obu stron było bardzo niewygodne, ale sens pozostaje ten sam: nagrzewa się umiarkowanie.


Pomiar sprawności i strat przy różnych prądach obciążenia i napięciach wyjściowych.
Tabela: niebieski — 5 V, czerwony — 12 V, zielony — 20 V; we wszystkich przypadkach napięcie wejściowe wynosi 24 V.


A oto wykres; kolory odpowiadają tabeli.



Płytka oparta na IP6518. Tutaj tester wykrył wszystko, co tylko możliwe, włącznie z QC 20 V. Szczególnie ciekawie wygląda to w zestawieniu z faktem, że kondensator wyjściowy ma napięcie znamionowe 16 V — chińscy koledzy jak zwykle w swoim stylu.
Ale Power Delivery jest w wersji 2.0, a nie 3.0 jak w poprzednich płytkach. Różnią się też znacznie maksymalne prądy obciążenia.
napięcie - IP6518 - SW3516
5 V - 3,03 A - 2 A
9 V - 2,39 A - 3 A
12 V - 2,31 A - 3 A
15 V - 1,91 A - 3 A
20 V - 1,83 A - 3 A



Porównanie wszystkich trzech płytek podczas pracy z testerem ZY1276, kolejność bez zmian. Power Delivery nie jest wykrywane, ponieważ wymaga podłączenia przez USB Type-C, a nie mam takiego kabla. W trzecim przypadku musiałem użyć kabla USB-A/USB-C i zasilić tester z wyjścia.


Tutaj sytuacja wygląda zupełnie inaczej: wraz ze wzrostem prądu napięcie wyjściowe najpierw rośnie, tak jak w poprzednich płytkach, ale po przekroczeniu progu zabezpieczenia zaczyna stopniowo spadać. Moim zdaniem to mniej prawidłowe zachowanie. Maksymalny prąd przy 5 V wyniósł 3,5–3,6 A.


Przy napięciu 9 i 12 V sytuacja jest podobna, dlatego ukryję wyniki pod spoilerem.


W trybie QC przy napięciu wyjściowym 20 V uzyskałem 2 A, czyli około 40 W. Potem napięcie liniowo spadało wraz ze wzrostem prądu, co szczególnie dobrze widać na wykresie.


Dalszych testów już jednak nie będzie. Podczas testowania często przełączałem płytki, obciążenie, mierniki itp. i w końcu przypadkowo zwarłem styki wyjściowe płytki. Sama płytka była wtedy zasilana z zasilacza liniowego, ale wystąpił skok prądu i teraz płytka nie działa. Wygląda na to, że przebił się jeden z tranzystorów w układzie, odpowiedzialny za prostowanie synchroniczne, bo płytka próbuje się uruchomić, ale na wyjściu jest zwarcie. Jeśli podać 5 V bezpośrednio na wyjście płytki, zasilacz ustawiony na limit 5 A przechodzi w tryb ograniczenia prądu, a układ zaczyna się powoli nagrzewać. :(

A teraz wnioski.
Mnie osobiście bardziej przypadły do gustu płytki oparte na SW3516. Oczywiście na drugiej płytce oznaczenie układu zostało starte, ale wygląda na to, że to również SW3516. Jedyne, do czego można się przyczepić, to brak obsługi trybu QC 20 V. Było to dla mnie dość dziwne, zwłaszcza że w trybie PD płytka bez problemu podaje takie napięcie.
A skoro mowa o PD, tutaj mamy już wersję 3.0 i moc wyjściową do 60 W, co oczywiście cieszy. Obie płytki działają prawidłowo. Pierwsza (ZC823) ma lepszą jakość wykonania i lepsze komponenty, co pozytywnie wpłynęło na poziom tętnień i powinno też przełożyć się na niezawodność. Co ciekawe, przy napięciu wyjściowym 5 i 20 V płytka wypadła pod względem sprawności nieco gorzej od tańszego wariantu.
Druga płytka wyraźnie należy do serii „ekonomicznej”, co widać zwłaszcza po jej wyglądzie i tanich kondensatorach. Mimo to ma rację bytu, szczególnie po wymianie przynajmniej kondensatorów wyjściowych. Działa całkiem nieźle, a poważniejsze zastrzeżenia budzi jedynie poziom tętnień.

Trzecia płytka, oparta na IP6518, to już zupełnie inna historia. Zastosowano w niej całkiem niezłe komponenty, ale z jakiegoś powodu zamontowano kondensator wyjściowy na 16 V zamiast na 25 V. Power Delivery w wersji 2.0, moc zaledwie 40–45 W. Na plus można zaliczyć to, że w trybie QC potrafi podać do 20 V. Płytka nie odcina też zasilania, ponieważ ma tylko jedno gniazdo wyjściowe i nie musi przełączać się między nimi, jak dzieje się to w dwóch pierwszych.
Z obiektywnych powodów nie przeprowadziłem pełnych testów pod obciążeniem ani pomiarów tętnień. Myślę, że rozumiecie, że na razie jest to technicznie niemożliwe. Jeśli jednak znów trafi w moje ręce podobna płytka, oczywiście wszystko zmierzę.

Krótko mówiąc, SW3516 stawia na większą moc i obsługę PD 3.0, a IP6518 ma chyba tylko jedną przewagę: QC 20 V. Pierwszy układ jest więc nieco nowszy.

To wszystko. Mam nadzieję, że te informacje były przydatne.