Conversor de tensão compacto com função Quick Charge

Mais uma análise de conversor, desta vez para uma única porta, mas com função QC. Na verdade, já fiz uma análise de uma plaquinha parecida, mas desta vez o preço é menor e ela também é mais compacta.


Assim como no caso da placa de 5 V e 8 A, comprei esta como complemento de outro pedido, justamente porque assim saía mais barato. O frete era pago e, se comprasse uma única placa, custava mais que o produto. Por exemplo, a placa custa 1,23 dólar e o frete para cá, 2,03, mas comprei 22 placas e, no fim, cada uma saiu por 1,34 dólar com o frete incluído. Na minha opinião, nada mal.

A embalagem é compacta, mas segura: as placas estão enroladas em plástico-bolha e nada sofreu danos durante o transporte.


Pode parecer que elas quebraram durante o transporte, mas, na verdade, não se soltam tão facilmente quanto parece.


Dei 20 placas para um amigo, então daqui em diante só aparecem as minhas duas. Cada placa mede exatamente 1/3 de uma caixa de fósforos padrão. Como os componentes ficam todos de um lado, é bem fácil colá-la em algum lugar dentro de um gabinete usando fita dupla face.


Dimensões da placa, segundo a página do vendedor.


Quebramos a placa ao meio e passamos à descrição e aos testes.


O circuito é muito simples: um único chip, com a marcação apagada, cuida de tudo. Ele controla tanto o modo QC quanto a conversão e ainda tem retificação síncrona. À direita, dá para ver um supressor de transientes dimensionado para 12 V, que oferece alguma proteção à carga caso o conversor falhe. Mas vale lembrar que essa proteção não vai salvar um smartphone ou tablet comum, projetado apenas para 5 V, pois ela limita a tensão em um valor mais alto.

Especificações declaradas:
Tensão de entrada: 8–32 V, mas, como o conversor só abaixa a tensão, para obter 12 V é preciso aplicar cerca de 14–15 V na entrada.
Modos de operação: QC2.0, QC3.0, mas é compatível com uma versão limitada do protocolo, com tensão máxima de 12 V.
Parâmetros de saída
5 V, 3,4 A
9 V, 2,5 A
12 V, 2 A.

Já posso adiantar que os parâmetros de saída são mais do que suficientes para a grande maioria dos dispositivos. Por exemplo, o consumo típico é de 3 A em 5 V e de 2 ou 1,5 A em 9 ou 12 V, respectivamente.



A marcação do controlador foi cuidadosamente apagada. Na entrada, há um fusível rearmável.


Para começar, conecto o conversor a uma fonte de alimentação para ver quais modos são compatíveis.


Então, por padrão, a saída é de 5,16 V. Ótimo.
A maioria dos protocolos é compatível. O modo Samsung AFC também foi detectado, mas, embora eu tenha tentado conectar um celular Samsung, ele não funcionou nesse modo. Talvez o próprio aparelho não seja compatível.
A tensão mínima no modo QC3.0 é de 3,48 V e a máxima, de 12,13 V. Tudo dentro do esperado.


Nos demais testes, a carga foi conectada diretamente à placa, sem passar pelo conector USB. O testador USB controlava os modos de operação.


O conversor forneceu sem problemas 5 V com corrente de até 3,4 A. No início, a tensão caiu para 4,98 V, mas foi subindo conforme aumentava a carga e, nos 3,4 A máximos, chegou aos mesmos 5,16 V de quando estava sem carga.


Com tensão de saída de 9 V, o resultado foi quase igual: consegui 2,5 A na saída, mas, com uma corrente maior, a placa entrou em proteção.


Em 12 V, também há um pequeno aumento da tensão conforme a carga. A placa forneceu sem problemas 2,1 A, um pouco acima dos 2,0 A declarados, mas, ao chegar a 2,3 A, começou a reduzir a tensão de saída.
Todos os testes foram feitos com tensão de entrada de 24 V.


Vamos conectar o osciloscópio para avaliar o que acontece na saída do conversor. Para reduzir a influência da carga eletrônica, ela foi alimentada por uma fonte de alimentação com transformador.


À esquerda, três formas de onda com tensão de saída de 5 V nos modos sem carga, 50% e 100%; à direita, o mesmo para 12 V.

Resumindo, o resultado não ficou muito bonito: sem carga, a 5 V, a amplitude é de 100 mV; a 12 V, apenas 50 mV. Mas, sob carga, chega a 300 mV, e o comportamento quase não depende da corrente de carga nem da tensão de saída.
Para 5 V, 300 mV é muito; para 12 V, dá para tolerar. Mas os testes com um celular de verdade mostraram que ele funciona normalmente.


Depois disso, passei aos testes de aquecimento. Primeiro ajustei para 5 V e apliquei uma carga de 50% (1,7 A). Em cerca de 7 minutos, a placa chegou a 60 graus — mais precisamente, foi o controlador PWM que atingiu essa temperatura.
Com 100% de carga, o conversor funcionou por 7 minutos e entrou em proteção.


No gráfico, ficou mais ou menos assim. Para obter os 3,4 A anunciados, é preciso adicionar refrigeração. Embora, depois, tenha desconfiado que o problema era o acionamento do fusível, já que a corrente dele depende da temperatura e há um controlador PWM quente bem ao lado.


Com tensão de saída de 12 V e corrente de carga de 1 e 2 A, o conversor ficou de 5 a 10 graus mais frio e funcionou muito bem.


Durante os testes, medi a corrente consumida e a eficiência com tensão de entrada de 15 e 24 V, tensões de saída de 5, 9 e 12 V e cargas de 20, 40, 60, 80 e 100%.
Verde — 5 V
Vermelho — 9 V
Azul — 12 V


Com esses dados, montei gráficos da eficiência em função do modo de operação e das tensões; as cores correspondem às indicadas acima.
Aproveitando, tenho uma dúvida; talvez alguém saiba. Ao montar gráficos no Excel, seleciono várias colunas, que aparecem no gráfico, mas não na ordem 1-2-3, e sim ao contrário, 3-2-1. Como controlar isso?


Conclusões.
Não dá vontade de falar mal desses conversores, embora haja motivos: por exemplo, o nível elevado de ondulação na saída e a incapacidade de fornecer por muito tempo 5 V com a corrente máxima de carga. Mas, por esse preço, acho que dá para perdoar. No fim das contas, minha única ressalva é o nível de ondulação, já que, na vida real, é pouco provável encontrar um dispositivo que precise de 3,4 A a 5 V.
Na minha opinião, a qualidade de montagem, o preço, as dimensões, a estabilidade de funcionamento nos demais modos, as opções de modos disponíveis e a presença de um supressor de proteção na saída compensam as desvantagens.

É isso. Espero que as informações tenham sido úteis. E, como sempre, vou ficar feliz com os comentários de vocês.