Знижувальний перетворювач напруги зі струмом до 10 (12) ампер

Не так давно я публікував огляд модуля знижувального перетворювача зі струмом до 20 ампер, але, як тоді було сказано, це був уже другий, замовлений мною на AliExpress. А сьогодні огляд того, що я отримав приблизно рік тому замість нього під час першого замовлення.


Саме цей перетворювач я не замовляв, продавець щось переплутав і надіслав мені його замість варіанта на 20 ампер, помітив я це надто пізно, тож довелося змиритися. Але ось вирішив усе-таки його протестувати й заодно знайшов посилання саме на цю модель у того продавця, який її надіслав.

Упаковка все така ж класична: антистатичний пакет, усередині компактний перетворювач — конструктивно плата з двома радіаторами з боків.


Характеристики зі сторінки товару (оригінал перекладу)



На перший погляд виглядає акуратно, хоча, як згодом з’ясувалося, це далеко від реальності.
З боку входу — клемник, запобіжник на 15А і підлаштувальний резистор для встановлення вихідної напруги. Регулювання струму тут не передбачене.
З боку виходу — такий самий клемник, як на вході, світлодіод індикації вихідної напруги та місце для підключення вентилятора.
Зазначу, що клемники дещо заслабкі для заявлених 10 ампер, та й їхня загальна якість залишає бажати кращого, хоча працювати вони будуть.


На вході встановлено два конденсатори, на виході — три. Усі мають ємність 330мкФ і напругу 35 вольт. Хоч на них і написана якась назва, я такі просто називаю безіменними.


Компонування щільне, дросель не закріплений і тримається лише завдяки дроту обмотки, конденсатори стоять впритул (мабуть, щоб не замерзли). Під час уважнішого огляду я помітив, що гвинт, який притискає діодну збірку, іржавий...


Перетворювач побудований на базі ШІМ-контролера XL4016E1, на другому радіаторі встановлена діодна збірка MBR2045CT.
Обидва силові компоненти ізольовані від радіаторів, до речі, самі радіатори прикручені до плати.


І ось тут починається найцікавіше. Річ у тім, що, як з’ясувалося, для цього чипа є щонайменше дві версії даташита: стара, версії 1.2, і нова, версії 1.3. У старій заявлено максимальний струм 8 ампер і наявність захисту від перенапруги на вході, у новій цей захист не заявлений, зате струм навантаження вказаний як 12 ампер, тобто в півтора раза більше.


Скріншоти першого даташита я знайшов у матеріалах до власного огляду перетворювача із заявленим струмом 10А, другий завантажив із сайту виробника чипа.
Думаю, що огляд цієї моделі перетворювача багато хто пам’ятає, хоча від публікації минуло понад 4 роки.


При цьому блок-схеми обох чипів ідентичні, але типова схема відрізняється. Якщо для старої версії був приклад із вихідною напругою 5 вольт і струмом 8А за діапазону вхідної напруги 8-40 вольт, то з новою все складніше, тут заявлено:
1. У діапазоні живлення 8-20 вольт і за вихідної напруги 5 вольт допускається до 9А
2. У діапазоні 20-36 вольт і за тієї самої вихідної напруги навантажувати можна вже до 12А
3. При цьому типовий режим заявлений як 5 вольт, 12 ампер за вхідної напруги 8-36 вольт, що не узгоджується з першим пунктом.

До речі, на правій схемі також вказана діодна збірка MBR2045, тож виробник модуля, мабуть, просто зробив усе так, як зазначено у виробника.



Паяння посереднє, але сліди флюсу на платі мають сумний вигляд.


Але й тут знайшлися дивні речі.
1. Чомусь контакти для підключення вентилятора знизу підписані як V_in і V_out.
2. Є нерозпаяний роз’єм і відсутні елементи для ШІМ-керування перетворювачем. Судячи зі з’єднань, вони йдуть на другий контакт чипа (FB)


Для порівняння — фото двох перетворювачів: ліворуч 20А, праворуч той, що оглядаємо. При цьому версія на 20А коштує лише в півтора раза дорожче і, крім більшої потужності, має функцію обмеження струму.


Для тестування перетворювача я використав як джерело блок живлення на базі RD6012 з вихідним струмом до 12А.


Згідно з описом, максимальна вхідна напруга заявлена як 30 вольт, але перетворювач у мене без проблем працював і за вхідної напруги 36 вольт та потужності 150Вт.

1, 2. За вхідної напруги 30 вольт і без навантаження вихідна напруга регулюється в повному діапазоні, і ще залишається невеликий запас ходу підлаштувального резистора
3, 4. Спочатку на виході було встановлено 22 вольта, при цьому струм споживання без навантаження становив 4 і 5мА за вхідної напруги 12 і 30 вольт відповідно
5, 6. Оскільки світлодіод індикації підключений до виходу, я встановив на виході мінімальну напругу й виміряв струм ще раз — тепер він становив 3 і 2.8мА.




Навантажувальні випробування та вимірювання ККД проводилися в комплекті з електронним навантаженням EBC-A10H, відповідно, максимальний струм навантаження становив 10А, а максимальна потужність — 150Вт. Щоб зменшити вплив контактів і проводів, вимірювальні проводи підключалися безпосередньо до плати перетворювача, оминаючи клемник.


Навантажувальне випробування за вхідної напруги 12 вольт і вихідної 5 вольт: помітне невелике зростання вихідної напруги за струмів понад 7А, до цього значення напруга була стабільною. Хоча, звісно, назвати зростанням збільшення напруги на 30мВ — це, мабуть, занадто.


За тієї самої вихідної напруги, але вхідної 30 вольт, ситуація дещо гірша: напруга зросла вже на 0.18 вольта. Не те щоб зовсім погано, але різниця очевидна.


Вхідна напруга 24 вольти, вихідна — 12 вольт. Тут усе було цілком непогано: напруга теж зросла, але лише на 0.12 вольта, або 1%.
Також перевіряв за вхідної напруги 30 вольт, вихідної 15 вольт і струму 10А — різниці з наведеним вище не виявив.


А ось за співвідношення 30 вольт на вході та 24 на виході, за струму 5А і більше, вихідна напруга починала знижуватися. У підсумку за струму 6.35А і потужності 150Вт різниця становила 0.4 вольта.


ККД вимірювався в трьох режимах: 12-5 вольт, 30-5 вольт і 24-12 вольт. Найвищий ККД вийшов за вхідної напруги 24 і вихідної 12 вольт, найнижчий — за вхідної 30 вольт і вихідної 5 вольт. На горизонтальній осі одна поділка відповідає струму навантаження 1 ампер.


Ще під час попередніх тестів я звернув увагу на помітне нагрівання перетворювача, але все ж провів тест із термопрогріванням.
У першому режимі на вході було 12 вольт, на виході — 5. Тест проходив у три етапи: 20 хвилин за струму 5А, 20 хвилин за струму 7.5А і 5 хвилин за 10А. В останньому випадку я зупинив тест, оскільки температура перевищила 110 градусів. Найгарячішим був дросель, але не сказав би, що ШІМ-контролер сильно від нього відставав. Думаю, позначалася також близькість дроселя та його радіатора.


За вхідної напруги 24 вольти та вихідної 12 вольт тест провів у двох режимах: 20 хвилин за струму 5А і 20 хвилин за 7.5А. Струм вище не піднімав, оскільки навіть у цьому режимі температура становила близько 106-107 градусів.


І наостанок — вимірювання розмаху пульсацій на виході. Вимірювання проводилося з конденсаторами 1 і 0.1мкФ, підключеними паралельно до щупа.


А тут усе виявилося дуже навіть непогано. Осцилограми знято в режимі: вхідна напруга 12 вольт, вихідна 5 вольт, навантаження 0, 2.5, 5 і 10А. Навіть за максимального навантаження розмах пульсацій становив 25мВ, а за струму 5А — не більше 15мВ.


Також перевірив в інших режимах. Ліворуч — вхідна напруга 30 вольт, вихідна 5, струми 2.5, 5 і 10А; праворуч — ті самі струми, але вхідна напруга 24 вольти, а вихідна — 12.
Але навіть за вихідної напруги 12 вольт і струму навантаження 10А пульсації становили близько 30мВ, що для плати без вихідних фільтрів теж непогано. Думаю, додавання LC-фільтра легко зменшить їх ще в кілька разів.


Висновки.
Так, якось так вийшло, що я не лише не збирався писати цей огляд, а й узагалі купувати цю плату. Як бачите, недарма: перетворювач загалом нічим не вирізняється і, на мій погляд, поступається варіанту на 20А.
Не сподобалася низька якість складання, якийсь бруд на платі, іржавий гвинт, слабенькі клемники. Але водночас плата без проблем видає струм до 10 ампер і має відносно низький рівень пульсацій, тож цілком може стати в пригоді для деяких варіантів застосування.

Якщо коротко, використовувати можна, але краще доплатити пару доларів і купити плату на 20А.