Как проверить микросхему xl4015e1 на работоспособность мультиметром
Питание / Преобразователи напряжения / Понижающие / Преобразователь понижающий XL4015 с регулятором тока, 5A
Преобразователь понижающий XL4015 с регулятором тока, 5A
Преобразователь понижающий XL4015 с регулятором тока, 5A
Код товара: 1007
Наличие: 17
Описание
Понижающий преобразователь напряжения на базе XL4015 с регулятором тока.
Настройка выходного напряжения производится с помощью потенциометра (ближний к конденсатору). С завода потенциометр находится в случайном положении, так что перед подключением Arduino необходимо его настроить на 5 В! Для этого потребуется мультиметр и тонкая шлицевая отвертка.
Настройка тока производится с помощью потенциометра (ближний к микросхеме). Для настройки тока необходимо закоротить выходы микросхемы через мультиметр в режиме измерения тока 10А, затем выставить требуемое значение.
Спецификация
- входное напряжение: от 8 до 36 В;
- выходное напряжение: от 1.25 до 32 В;
- максимальный ток: до 5 A;
- эффективность: 95%;
- частота: 180 кГц;
- размеры: 52 x 26,5 x 14 мм;
Преобразователь DC-DC XL4015E1 5А с регулировкой тока и напряжения, CC-CV
Понижающий DC-DC преобразователь XL4015E1 напряжения питания с регулируемым выходным напряжением и регулировкой максимального тока нагрузки. Регулировка напряжения и тока ограничения осуществляется при помощи подстроечного резистора, установленного на модуле. Его можно использовать как преобразователь напряжения, стабилизатор тока. Возможно использование этого преобразователя в качестве зарядного устройства Li-Ion, Li-Po, Ni-Cd, Ni-MH, Pb и других аккумуляторов. Также преобразователь на основе микросхемы DC-DC XL4015 используют как светодиодный драйвер, для подключения к нему мощных светодиодов.
Высокий КПД DC-DC преобразователя XL4015 достигается, за счет встроенного в микросхему транзистора MOSFET с низким сопротивлением перехода DS канала и высокой частоте преобразования. Максимальный выходной ток до 5 А.
Характеристики DC-DC преобразователя XL4015E1:
- Входное напряжение: 4-38 В
- Выходное напряжение: 1.25-36 В
- Выходной ток: до 5А, регулируемый
- Максимальная выходная мощность: 75 Вт
- Рабочая частота: 180 КГц
- Эффективность преобразования(КПД): до 96%
- Выходной силовой ключ микросхемы xl4015: MOSFET
- Защита от короткого замыкания: есть (ограничение тока 8 А)
- Защита от перегрева: есть (автоматически отключается выход при перегреве)
- Защита входа от обратной полярности: Нет
- Рабочая температура: от -40 до + 85 °C
- Размеры модуля: 51 x 26 x 16 мм
РАССКАЗАТЬ ДРУЗЬЯМ
С Преобразователь DC-DC XL4015E1 5А с регулировкой тока и напряжения, CC-CV также покупают Сравнить все
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Сегодня я напишу не только о товаре, который я тестировал, а и о том, как иногда бывает, когда планируешь одно, а выходит почему то совсем другое.
В общем кому интересно, прошу под кат.
Недавно коллега ksiman выкладывал обзор «половинки» этого преобразователя, той же платки, только без устройства индикации, потому отчасти эти обзоры дополняют друг друга.
В комментариях я упомянул о том, что также планирую сделать обзор на эту плату. В обзоре писалось, что все закончилось не очень хорошо (а вернее совсем плохо). У меня также все было не очень гладко, хотя закончилось лучше, но об этом чуть позже, а пока перейду к обзору своего варианта этого DC-DC преобразователя.
В общем увидел я такой себе мелкий DC-DC преобразователь и захотел пощупать, что он из себя представляет. Заказал на обзор, через некоторое время получил, но как то некогда было с ним разбираться и я в общем пока отложил его.
Через некоторое время дошли у меня наконец то руки, сделал некоторое количество фотографий, ощупал, осмотрел.
Пришел он в небольшом запаянном пакете.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Сам по себе небольшой, размером меньше спичечного коробка.
При этом производитель заявляет следующие характеристики:
Input voltage: 5V-30V
Выходное напряжение: 0.8V-29V
Выходной ток: максимум 5A (Требуется радиатор при токах более 3A)
КПД преобразования: 95% (максимум)
Частота преобразования: 300KHz
Выходные пульсации: 50mV (максимум)
Рабочая температура: -40℃ to +85℃
Размер: 51 x 26.3 x 114
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
По бокам находятся разъемы для подключения к блоку питания и к нагрузке.
Сборка аккуратная, тут ничего плохого точно не скажу.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Сверху находятся два подстроечных резистора, один регулирует ток, второй соответственно напряжение.
Ток регулируется в диапазоне 0.06-5.5 Ампера.
Напряжение в диапазоне 0.82-30 Вольт
Также около подстроечных резисторов находится красный светодиод индикации перехода в режим стабилизации тока.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Обратная сторона платы можно сказать «голая», присутствует только шунт в виде резистора сопротивлением 50мОм.
Кстати сразу замечу, что в устройствах такого типа, где тепло с микросхемы отводится на плату, для лучшей передачи тепла вообще принято делать много переходов с металлизацией между сторонами платы. Здесь этого, к сожалению, не сделано. Потому установка радиатора с обратной стороны неэффективна.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Как я выше писал, состоит преобразователь из двух плат. DC-DC преобразователь ничем не отличается от преобразователя из вышеуказанного мною обзора. Отличие этих двух модификаций в том, что к моему была прицеплена плата индикации.
Причем подключается она через монтажные стойки.
Левые две — вход платы преобразователя, правые соответственно к выходу.
Такое подключение позволяет контролировать напряжение на выходе и измерять протекающий ток.
Конструкция получается весьма удобной и простой.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Преобразователь собран с использованием ШИМ контроллера XL4005E1. Это ШИМ контроллер рассчитанный на 5 Ампер выходного тока и входное напряжение до 32 Вольт.
Судя по даташиту весьма неплохая микросхема, но как показала практика, весьма «нежная».
Также стоит отметить диод SK86, судя по даташиту он имеет максимальный ток в 8 Ампер. Если честно, мне непонятно как он может рассеивать мощность, которая на нем выделяется при таком токе.
Но в любом случае производитель поставил довольно мощный диод, частенько ставят что нибудь похуже.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
На этом фото видно часть, отвечающую за регулировку ограничения тока и индикации окончания заряда (справа видно два небольших светодиода).
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Сверху расположены два индикатора.
Верхний, синего цвета, отображает выходное напряжение, до 10 Вольт отображает в формате 1.23, выше 10 Вольт- 23.4. Последний разряд отображает символ — V
Нижний индикатор, красного цвета, отображает выходной ток в формате 1.23, последний разряд отображает символ — А.
Слева присутствует разъем RX-TX. Это была одна из причин, почему я заказал эту плату, хотелось попробовать подвязать ее к компьютеру, но увы, ничего не вышло 🙁
Назначение правого разъема мне вообще непонятно.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Плата собрана скажем так, на троечку, вроде и нормально, но явно видна некоторая неаккуратность.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
На плате установлены:
Микроконтроллер 8s003f3p6
Сдвиговый регистр 74hc164 для управления индикатором
Предположительно операционный усилитель sgm8592y
Стабилизатор напряжения 7130H
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
А вот теперь небольшой нюанс. Это вторая плата, первая умерла смертью храбрых в ходе тестирования и подготовки обзора. Я не могу сказать точно от чего она умерла, но выглядело это так — Входное напряжение около 28-29 Вольт, к выходу прицеплен резистор 10 Ом, я плавно повышаю напряжение на резисторе при помощи подстроечного резистора платы, потом небольшой щелчок и на выходе входное напряжение, пробой силового транзистора.
Возможно брак, возможно какие то пульсации или еще что то, но я бы не советовал задирать сильно входное напряжение, хотя по даташиту и указано 32 Вольта и максимальное 35 Вольт.
Лучше ограничить на уровне 25-27 Вольт.
После этого я заказал вторую плату, так как по подготовке к обзору было сделано уже довольно много.
При первом включении плата настроена на выходное напряжение около 5 Вольт. Ток около 1 Ампера.
На фото плата подключена к 24 Вольта блоку питания из моего недавнего обзора.
Если выкрутить подстроечный резистор регулировки напряжения на максимум, то выходное напряжение на холостом ходу равно входному.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Особо расписывать по плате вроде и нечего, потому перейду к тестированию.
В тестировании будут принимать участие:
Обозреваемая плата.
Блок питания на 24 Вольта.
Бесконтактный термометр
Осциллограф
Электронная нагрузка
Ручка и бумажка 🙂
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Методика тестирования была такой:
Измерялся нагрев и пульсации выходного напряжения при следующих установленных напряжениях 5-10-15-20 Вольт, при каждом напряжении задавались токи нагрузки 1-2-3 Ампера.
Сначала измерялись характеристики при 5 Вольт, под током 1-2-3 Ампера, с интервалом 10 минут, после этого плата остывала до комнатной температуры и цикл повторялся, но уже со следующим напряжением. Итого вышло 12 измерений.
Проблем добавляла динамическая индикация, приходилось делать кучу снимков чтобы потом выбрать такой, на котором видно максимальное количество разрядов индикатора. Вообще индикация имеет довольно низкую частоту переключения разрядов, мерцание немного но заметно.
Первая проверка на холостом ходу, пульсации практически отсутствуют.
Делитель щупа осциллографа стоит в положении 1:1.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Дальше как я и описывал.
1. 5 Вольт 1 Ампер
2. 5 Вольт 2 Ампера
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
3. 5 Вольт 3 Ампера
4. 10 Вольт 1 Ампер
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
5. 10 Вольт 2 Ампера
6. 10 Вольт 3 Ампера
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
7. 15 Вольт 1 Ампер
8. 15 Вольт 2 Ампера
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
9. 15 Вольт 3 Ампера
10. 20 Вольт 1 Ампер
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
11. 20 Вольт 2 Ампера
12. 20 Вольт 3 Ампера
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Весь цикл проверки занял около 3.5 часа.
Полученные температурные режимы:
Контролировалась температура ШИМ контроллера, диода, дросселя и выходного конденсатора.
Когда испытывал, то решил проверять на 3 Ампера, как было написано на странице магазина, решил что спалю, так спалю, будет пара таких лежать. Но эксперимент показал, что преобразователь вышел и микруха не ушла в защиту, максимально достигнутая температура у ШИМ контроллера была 110.2 градуса.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
На фото выше вы можете увидеть заводской блок питания на 24 Вольта. Но так как была эпопея с перезаказом платы, то как вы понимаете, заниматься я начал этим устройством довольно давно, и заводского блока питания у меня в наличии еще не было, потому пришлось делать самому.
Да и заводской БП по моим прикидкам не очень лез в выбранный мною корпус, хотя гораздо проще использовать именно заводской.
БП моей конструкции я уже описывал в одном из обзоров, это та же плата, но некоторые элементы установлены большемощнее. Если интересно, то могу выложить схему здесь со всеми изменениями.
Мысли в слух, может стоит заняться производством конструкторов. )
Подготовил для сборки такой себе «конструктор» 🙂
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Так как изначально я все таки рассчитывал на примерно 25-28 Вольт и 3 Ампера, то БП делал с запасом, Ватт на 90-100. А так как один из ключевых элементов, габарит которого напрямую зависит от мощности, это трансформатор, то и его выбрал с запасом.
Правда плата не была рассчитана под такой размер, но с некоторыми ухищрениями я его таки всунул 🙂
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Вышел такой себе аккуратный трансформатор.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Еще одной из проблем было то, что мне надо в районе низковольтной части добиться минимальной толщины, чтобы элементы блока питания не мешали плате преобразователя.
Из-за этого часть элементов пришлось положить.
Плата получилась немного некрасивой, но все элементы соответствуют расчетной мощности, мне это было главнее.
Радиатор выходного диода представлял собой алюминиевую пластинку, стоящую вдоль длинной стороны, для безопасности я изолировал его в районе расположения оптрона обратной связи.
На этом фото его еще нет.
Радиатор ШИМ контроллера отрезан из специального профиля (покупал как то с метр, плата страссирована под два типа радиаторов)
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Блок питания получился габаритами гораздо больше чем плата преобразователя.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Но и тут не все было просто.
Часть элементов у меня была в наличии, как у любого запасливого радиолюбителя, а часть элементов надо было купить.
В список покупок попала и микросхема ШИМ контроллера.
Программа расчета импульсного БП рекомендовала мне использовать TOP249. Но как то так совпало, что магазин, где я обычно покупаю, был закрыт и я пошел в другой, но там 249 не было, но был 250, он немного мощнее. Я подумал что ничего страшного, куплю.
Когда произвел первое включение БП, то не подавал признаков жизни, вообще.
Единственное что было, это напряжение 5 Вольт на управляющей ноге ШИМ контроллера, оно там и должно быть, но ШИМ контроллер не стартовал.
Так как я собрал довольно много разных блоков питания, то прекрасно знал, что вся остальная схема в полном порядке, да и при непорядках в остальной части ведет она себя по другому, делая попытки запуска. Но здесь было тихо.
Порывшись в запасах, я нашел ШИМ контроллер послабее, TOP247, поставил его и БП завелся с пол пинка.
Получается что купил подделку. Если есть кто то из Харькова, то могу сказать где НЕ надо покупать.
Причем фейковая микруха имеет лазерную маркировку, а нормальная — маркировку краской.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
В общем поборов очередную проблему я приступил к дальнейшей сборке.
Собрал в кучку все необходимое, клеммы, переменные резисторы и ручки к ним, провода, выключатель питания.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Резистор регулировки напряжения подключается двумя проводами, тока — тремя.
Так как вышепроведенный эксперимент показал, что плата не дает нормально даже 3 Ампера, то я решил сделать ограничение на 2 Ампера, а так хотелось 3 🙁
Для этого я поставил параллельно крайним контактам переменного резистора постоянный резистор на 5.1 КОм. Получился максимум регулировки до примерно 2.3 Ампера.
Диапазон регулировки напряжения я так же ограничил, и таким же способом, но номинал поставил 51КОм, получилось около 26 Вольт.
Заодно вышепроведенные операции немного растянули шкалу регулировки и стало удобнее пользоваться,
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Дальше я разметил и рассверлил/вырезал все необходимые отверстия, под индикатор, переменные резисторы, клеммы, кабель питания и выключатель.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
В последний момент чуть не забыл подключить провода к плате. Дело в том что я плату думал приклеить, соответственно провода потом не подключить.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Плата, резисторы и клеммники установлены. Большая честь внутренностей стоит буквально впритык, но все влезло 🙂
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Провода к блоку питания припаиваются непосредственно перед его установкой.
Если бы это был заводской блок питания, было бы удобнее, там уже есть клеммы.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Стягиваем входные провода стяжками, чтобы не лезли к радиатору, компонуем остальные и можно закрывать.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Все, блок питания практически готов, очень нехватает темного стекла на индикатор.
На самом деле показания читаются лучше, чем получилось на фото. Со вспышкой видно выключенные сегменты, а без вспышки индикатор начинает слепить, так что лучше фото сделать у меня не вышло, уж извините.
Управление не подписывал, в принципе все сделал максимально логично, синий индикатор — напряжение, соответственно его регулирует переменник с синей ручкой, аналогично ток.
Вывел на панель индикацию режима ограничения тока, два светодиода с индикации режима заряда не выводил, не вижу в них смысла.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
Ограничение тока получилось на уровне 2.23 Ампера, думаю что в таком режиме плата будет работать без проблем.
Хотел сначала прицепить к плате радиатор, но потом понял всю бессмысленность данной идеи, так как греется и дроссель, который надо увеличивать и диод с микросхемой, а тепло на обратную сторону платы передается слабо.
Кстати насчет дросселя, теоретически эта плата с охлаждением должна была выдать 30 Вольт 5 Ампер, это 150 Ватт. Формально это половина он моего лабораторного 300 Ватт блока питания, только вот если зайти в его обзор и примерно сравнить габариты силовых элементов, то разница как говорится налицо. Эта плата даже теоретически не сможет выдать 5 Ампер, разве что с другим дросселем и при низком выходном напряжении.
DC-DC преобразователь, как это иногда бывает.
И так резюме:
Плюсы.
Аккуратное изготовление, не отличное, но вполне хорошее.
Преобразователь прошел проверку на токе до 3 Ампер, хотя и с большими температурами.
Точность измерения тока и напряжения вполне неплохая, особых нареканий не вызвала.
Низкий уровень пульсаций, максимально зарегистрировано около 60мВ при частоте работы 300КГц.
Компактная конструкция.
Минусы.
Большой нагрев на токах более 2-2.5 Ампер.
Следует аккуратно относиться к превышению входного напряжения или поставить защитный супрессор по входу.
Дроссель намотан тонким проводом
Мое мнение, на токах до 2 Ампер можно вполне нормально эксплуатировать. Несколько расстроило то, что не смог разобраться с сигналами RF/TX. Преобразователь вполне можно доработать «малой кровью», перемотать дроссель более толстым проводом с уменьшением количества витков раза в 1.5, либо заменить на более мощный (это лучше). Заменить диод на более мощный, а еще лучше еще и вынести его, хотя бы на обратную сторону платы, улучшится тепловой режим работы.
Заявленный КПД в 95% вряд ли достижим, но думаю что реальный где то рядом, но с большой оговоркой, при определенном режиме работы. При токе в 3 Ампера на плате выделялось около 4 Ватт тепла (ориентировочно), что дается нам очень низкий КПД при 5 Вольт выходных. С повышением выходного напряжения КПД постепенно растет, хотя у СтепДауна не должно быть такой крутой зависимости.
В общем что можно сказать, потратил деньги на запчасти, кучу времени на сборку платы БП, сборку всего этого вместе, но в результате получил БП с характеристиками:
Выходное напряжение — 0.85-24 Вольта.
Выходной ток — 0.06-2.25 Ампера.
Негусто, но имеет право на жизнь, просто блок питания можно было не делать такой мощности.
Надеюсь что предоставленная мною информация была полезна.
Товар предоставлен для написания обзора магазином.
Эту страницу нашли, когда искали:
4 , доработка преобразователя xl4005e1 , лабораторный блок на основе преобразователя на xl4005 схема , xl4015 модуль обзор , вс вс преобразователь принцип работы , 6 , 1 , чем отличается понижающее преобразователи на чёрных и красных платах , dc-dc xl7015 , DC-DC на XL4005E1 (регулируемый, понижающий) обзор , xl4015-e1 rx tx , понижающий стабилизатор тока и напряжения 4015 и 4016 разница , понижающий стабилизатор тока и напряжения4015 и 4016 разница , cn4015-3.1 , xl4015 схемы , хл4015 , китайский дс дс преобразователь при 2а уходит в защиту , xl4015e1 охлождение кулером , xl4015e1 сменить резистор , xl4015e1 переполюсовка выхода , обзор dc dc преобразователей aliexpress с низким уровнем пульсаций , xl4005e1 характеристики , xl7015e1 datasheet на русском , схема зарядного устройства c xl4005 , xl4005e1 samodelnyj blok pitanija
Лабораторный блок питания на ладони: обзор понижающего DC/DC-преобразователя с настройкой и измерением выходного напряжения и тока
В обзоре речь пойдёт о маломощном понижающем DC-DC преобразователе (постоянного тока в постоянный), который может почти полноценно заменить лабораторный блок питания в тех ситуациях, когда от него не требуется высокая выходная мощность.
Этот преобразователь имеет все типовые функции лабораторного блока питания: регулировку напряжения выхода, регулировку ограничения тока выхода, цифровую индикацию выходного тока и напряжения.
Несмотря на столь широкую функциональность, преобразователь очень мал по габаритам: он вполне помещается на ладони, и ещё свободное место для пары таких же преобразователей остаётся.
В статье будет разобрана его конструкция и схемотехника, а также проведены необходимые тесты и определены ограничения в работе.
Основные технические характеристики понижающего DC-DC преобразователя с контролем тока и напряжения
| Диапазон допустимого входного напряжения | 6 — 38 В |
| Диапазон регулировки выходного напряжения | 1.25 — 36 В (строго ниже входного) |
| Ток выхода | 0 — 5 А |
| Выходная мощность | До 75 Вт, КПД до 95% (зависит от режима) |
| Защита | От превышения тока, от перегрева, от короткого замыкания |
| Защита от переполюсовки питания | Нет (возможна установкой внешнего диода) |
| Габариты | 51.7 * 26.2 * 22.5 мм (51.7 * 26.2 * 14 мм без платы измерения) |
Габариты в таблице приведены не из официальных данных, а по данным собственных измерений.
К этому надо добавить, что по своей сути преобразователь является вторичным источником питания; напрямую к сети его подключать нельзя: необходим первичный источник питания, выдающий выпрямленное постоянное напряжение. При этом первичный источник не обязательно должен быть стабилизированным: это может быть даже древний трансформатор с выпрямителем, если он отвечает допустимым параметрам преобразователя по входному напряжению и потребляемому току.
Конструкция и схемотехника DC-DC преобразователя
Тестируемый преобразователь выполнен в виде двухэтажной конструкции, нижняя плата которой формирует выходное напряжение и определяет ограничение тока, а верхняя плата отвечает за измерение и индикацию тока и напряжения.
Посмотрим на устройство с одной из широких сторон:
Верхняя плата установлена на металлических стойках, и именно через них передаются с нижней платы измеряемые сигналы и питание. Никаких проводных или разъёмных соединений не используется.
Мораль: винты на стойках, соединяющих платы, должны быть закручены хорошо; «от всей души», можно сказать. 🙂
В верхней плате имеются отверстия для относительно тонкой отвёртки, чтобы можно было прикрутить или открутить винты клеммников на нижней плате.
Посмотрим с противоположной стороны:
На последнем фото видны два синих подстроечных резистора, отвечающих за регулировку напряжения и ограничения тока.
Интересно, что нижняя (основная) плата может работать автономно, без платы измерения (верхней), и цена изделия будет при этом примерно в 3 (!) раза меньше. Расплачиваться за это придётся удобством: контроль тока и напряжения придётся осуществлять с помощью внешнего мультиметра.
Два белых разъёма на верхней плате имеют, видимо, служебное назначение и используются производителем в процессе изготовления платы. Никаких инструкций для конечного пользователя по их применению нет.
Торцы устройства кажутся одинаковыми, но реально на одном из них расположены клеммники для входа, а на другом — для выхода. Не перепутайте!
Теперь снимем верхнюю плату и исследуем основную плату, на которой и расположен собственно преобразователь.
Понижающий DC-DC преобразователь основан на чипе XLSEMI XL4015E1.
Datasheet для этого чипа, правда, даёт несколько более узкий диапазон рабочих напряжений, чем заявил производитель преобразователя для своего изделия.
Производитель чипа заявляет диапазон входных напряжений 8…36 В, выходных 1.25…32 В. Рекомендуется придерживаться именно этих данных, чтобы не сгорело что-нибудь.
Но величина тока выхода у производителя чипа и производителя преобразователя совпадает: до 5 А (хотя, как покажут испытания, в длительном режиме с таким током работать нельзя).
Частота преобразования чипа — 180 кГц.
Интересно, что ранее этот преобразователь выпускался на предшественнике чипа XL4015 — чипе XL4005.
В переходе на новый чип есть одна хорошая новость и одна, как водится, — плохая.
Хорошая новость: КПД повысился (ранее было остаточное напряжение (Drop Out) на чипе 0.6 В, а стало — 0.3 В).
Плохая новость: раньше чип мог формировать минимальное выходное напряжение 0.8 В, а теперь нижняя граница составляет 1.25 В (это — номинально, но есть ещё и разброс).
На плате в схеме преобразования установлен мощный дроссель и мощный диод Шоттки SS54 (5 А, 40 В).
На плате есть также три SMD-светодиода, индицирующих состояние и режим работы преобразователя.
Их назначение, а также назначение подстроечных резисторов показаны на следующем изображении:
К этой инструкции надо дать некоторые пояснения.
Во-первых, хотя на изображении упоминается возможность синего свечения светодиодов, на самом деле все они светят только красным светом.
Два нижних светодиода условно показывают наличие или отсутствие тока нагрузки. За эту условную величину принято (по результатом теста) 0.54 А. Если ток менее этой величины, то светится правый нижний светодиод; а если больше — то левый нижний.
Верхний светодиод индицирует режим стабилизации напряжения или режим ограничения тока (если светится, то преобразователь стабилизирует ток, а если нет — то напряжение).
Все эти светодиоды помогают определить, занят ли преобразователь полезным делом, и в каком режиме он работает; а в случае использования для зарядки аккумуляторов — идёт ли зарядка, или уже завершилась.
Кстати, благодаря регулировке тока и напряжения можно настроить преобразователь на зарядку многих типов аккумуляторов: никель-кадмиевых, свинцовых, односекционных и многосекционных литий-ионных аккумуляторов (для последнего случая число секций ограничено в пределах максимально-возможного напряжения выхода преобразователя).
Но при зарядке автомобильных аккумуляторов не пытайтесь выжать из преобразователя слишком высокий ток: это приведёт к длительной работе в предельном режиме, что может быть опасным для преобразователя. В общем, зарядить автомобильный аккумулятор можно, но это будет долго.
Обратная сторона платы:
Здесь, помимо печатных проводников, находится единственный резистор номиналом 0.05 Ом. Но он — очень важен: он отвечает за измерение и ограничение тока выхода в преобразователе.
Ещё важная деталь: он вставлен в разрыв проводника «земли».
В связи с этим при пользовании преобразователем нельзя замыкать друг с другом проводники «земли» со стороны входа и выхода устройства: это нарушит его работу в части регулировки ограничения тока.
Теперь пора перейти к тестам и сравнить ожидания с реальностью.
Тестирование понижающего DC-DC преобразователя с контролем тока и напряжения
Преобразователь — не прост, и потому будет тестироваться по двум критериям: по качеству работы преобразователя как такового и по точности формирования и измерения параметров (напряжения и тока).
Начнём с точности формирования и измерения параметров.
Вольтметр преобразователя работает с автоматическим переключением диапазона измерений: до 10 В показывает напряжение с запятой после первой цифры (цена деления получается 0.01 В), а при напряжении 10 В и выше — с запятой после второй цифры (цена деления — 0.1 В).
Теоретически можно было бы низкие напряжения устанавливать с точностью 0.01 В, но практически, даже при очень аккуратном вращении винта подстроечного резистора, не удаётся достичь такой точности установки. Реально получается с точностью 0.02 В; да и то, только после нескольких итераций.
Для напряжений 10 В и выше можно установить значение с точностью 0.1 В без проблем.
Аналогично и для тока: реально можно установить с точность 0.02 А (при этом помним, что точность установки и точность измерения — разные вещи).
Теперь — о точности измерения напряжения. Далее приведена таблица для нескольких значений выходного напряжения, измеренных встроенным вольтметром и, для сравнения, довольно неплохим мультиметром ANENG V8 (его показания принимаем за точные с разумной долей допуска).
| Результат измерения выходного напряжения встроенным вольтметром, В | Результат измерения выходного напряжения мультиметром, В | Погрешность |
| 1.22 | 1.293 | 5.6% |
| 5.00 | 5.065 | 1.3% |
| 12.0 | 12.13 | 1.1% |
| 24.0 | 24.08 | 0.3% |
| 30.0 | 30.02 | 0.07% |
Из таблицы видно, что при низком напряжении (до 5 В) погрешность может быть существенной; а при более высоких напряжениях, в большинстве случаев, погрешностью можно пренебречь.
Теперь — аналогичная проверка точности измерения тока. Спойлер: здесь всё будет гораздо менее гламурно.
| Результат измерения выходного тока встроенным амперметром, А | Результат измерения выходного тока мультиметром, А | Погрешность (с указанием знака) |
| 0.02 | 0.075 | -73% |
| 0.22 | 0.278 | -20.9% |
| 0.64 | 0.643 | -0.5% |
| 2.83 | 2.580 | +9.7% |
| 5.60 | 4.952 | +13.1% |
Здесь погрешность измерения не только значительно больше, но она ещё и меняет знак при переходе через значение около 0.64 Ампера!
И, как вишенка на торте (в обратном смысле), ток ниже 0.075 А встроенный амперметр вообще «не видит» и показывает ровно ноль.
Проблема усугубляется тем, что никакой подстройки точности измерения в преобразователе нет.
Теперь проверяем КПД преобразователя.
КПД проверялся при нескольких разных комбинациях значений входного напряжения, выходного напряжения и выходного тока. Напряжения и токи измерялись мультиметром.
| Напряжение на входе, В | Ток на входе, А | Напряжение на выходе, В | Ток на выходе, А | КПД |
| 6.3 | 0.094 | 1.29 | 0.278 | 61% |
| 12 | 0.523 | 5 | 1.11 | 88% |
| 24 | 1.44 | 12 | 2.71 | 94% |
| 31.5 | 3.61 | 22 | 4.95 | 96% |
Последний из экспериментов продолжался всего несколько секунд, так как, даже несмотря на высокий КПД, рассеиваемой мощности оказалось достаточно для адского разогрева чипа преобразователя с одновременным постепенным снижением выходного тока (возможно, срабатывала тепловая защита).
В целом данные по КПД соответствуют теории: при низких напряжениях на выходе слишком велика доля напряжения, падающая на чипе преобразователя и на выпрямительном диоде; и КПД в таких условиях работы сильно снижается.
Для режима, обозначенного в предпоследней строке таблицы, был дополнительно сделан тепловой снимок основной платы преобразователя (для этого верхняя плата, отвечающая за измерения, была временно снята):
На снимке видно, что даже в таком режиме, далёком от предельного, разогрев чипа преобразователя очень высок: почти до 100 градусов!
И лишь чуть прохладнее оказались выпрямительный диод и индуктивность.
К сожалению, никакой возможности для установки дополнительного теплоотвода в преобразователе не предусмотрено.
Теперь — осциллограммы пульсаций выходного напряжения.
Первая осциллограмма — при напряжении на выходе 5 В, токе выхода 1.11 А; вторая — при напряжении 12 В, тока 2.71 А:
В первом случае размах пульсаций составил около 100 мВ, во втором — около 200 мВ.
При питании от этого преобразователя аппаратуры, чувствительной к пульсациям, может потребоваться установка дополнительных конденсаторов (лучше всего — в комбинации керамических и электролитических конденсаторов).
В заключение тестов — о разном.
Включается и начинает работать преобразователь при входном напряжении 3.4 В. В этом случае можно работать с напряжениями на выходе 1.3 — 2 В; но при этом не работает режим стабилизации выходного тока.
Режим стабилизации выходного тока становится работоспособным при входных напряжениях от 6.3 В и выше. Лучше считать, для надёжности, что от 7 В.
Потребление на холостом ходу составляет 30-33 мА (немного меняется в зависимости от входного напряжения). Если снять плату измерения, то потребление снижается почти вдвое (на 17 мА).
Итоги и выводы, возможные области применения, рекомендации
В целом, несмотря на отдельные «шероховатости», протестированный DC-DC преобразователь получился интересным и весьма миниатюрным устройством.
Он вполне пригоден для замены маломощного лабораторного блока питания лишь с небольшим ограничением: «настоящие» лабораторные блоки питания могут формировать напряжения от нуля Вольт, а этот преобразователь — примерно от 1.3 В.
Кроме замены лабораторных блоков питания, преобразователь может заменить и зарядные устройства для аккумуляторов (важно не ошибиться с корректной установкой тока и напряжения заряда).
Можно его использовать также для питания светодиодных лент и других бытовых целей.
Не обойдётся и без критических замечаний.
Пожалуй, наиболее важное — недостаточная точность измерения выходного тока. Только в диапазоне примерно от 0.5 до 2.5 А точность можно считать приемлемой, а при выходе за эти пределы лучше ориентироваться на показания внешних приборов.
И не совсем удобно, что для регулировки напряжения и тока требуется инструмент (отвёртка). А ведь существуют в природе многооборотные подстроечные резисторы, подобные применённым в устройстве, но с длинными рельефными ручками, которые можно вращать без инструмента!
Рекомендации.
Рассмотренный преобразователь является вторичным источником питания, для которого требуется хотя бы самый простейший первичный источник постоянного напряжения.
Думаю, что с этим в большинстве случаев проблем быть не должно.
Если хорошо поскрести по сусекам, то обязательно в доме найдётся подходящий «первичный» источник питания: блок от ноутбука, сканера, принтера
Кроме того, надо отметить, что хотя для преобразователя указан предельный ток 5 А, реально он в длительном режиме может отдать ток до 2.7 А (иначе — перегрев). А значение тока в 5 А следует рассматривать как допустимую нагрузку в импульсе до нескольких секунд.
Купить этот DC-DC преобразователь можно, например, у этого продавца на Алиэкспресс, а также у многих других. Цена на дату обзора с доставкой — около $5, без платы измерения — $1.7. В дальнейшем цена может меняться в любую сторону, проверяйте актуальную цену!
Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158
Всем спасибо за внимание!
При тестировании преобразователя использовалось следующее оборудование:
— мультиметр ANENG V8 (обзор);
— осциллограф Fnirsi D1013 (обзор);
— тепловизор Uni-T 120 (обзор).