Test przetwornicy 150W DC-DC Boost Converter

150W_boost_converter_2Krótki test bardzo taniej przetwornicy step-up z ebay – niespełna 4 dolary z wysyłką. Wejście 10-32V, wyjście 12-35V, wydajność 6A, moc 150W. Sprawdzimy zakres regulacji, wydajność prądową, sprawność, oraz jakość napięcia wyjściowego. No tak, miało być krótko a wyszło jak zwykle :)

Budowa
150W_boost_converter_1Wymiary całego modułu 65mm x 48mm x 28mm (wraz z kołkami montażowymi). Całość jest bardzo mała, zwarta i kompaktowa, brak odstających elementów. Płytka zaopatrzona w kołki montażowe, bardzo ułatwiające montaż w obudowie. Wejście oraz wyjście to złącze typu AK301 4PIN, więc instalacja przewodów bezproblemowa. Jedyne do czego można by się przyczepić to potencjometr precyzyjny, który jest umocowany dosyć luźno i sprawia wrażenie jak by zaraz miał się ułamać, oraz dławik który nie został niczym przyklejony a powinien. Cały układ sprawia bardzo dobre wrażenie, ciężko uwierzyć że kosztował 12zł.

Elektronika
150W_boost_converter_pcbUkład pracuje w topologii boost (step-up). Jeśli chodzi o schemat, nie zadawałem sobie trudu aby go odrysować. Z resztą inni już to zrobili, np KLIK, wystarczy zjechać na dół strony, lub KLIK (schemat górny, dolny to modyfikacja do sterowania diody mocy stałym prądem, dosyć ciekawa swoją drogą). Płytka jest na prawdę starannie polutowana, rzadko można spotkać takie luty w tak tanim chińskim wyrobie.

Na płytce znajdziemy:
-9V dodatni stabilizator liniowy LM78L09, obudowa SOT89, 100mA
-Rezystor pomiaru prądu 0,01Ω w obudowie 2512
-układ scalony UC3843A w obudowie SOIC8 – kontroler przetwornicy DC-DC
-podwójna dioda prostownicza shottky STPS2045CT, obudowa TO-220, 2x10A, 45V
-tranzystor mosfet n-ch STP75NF75, obudowa TO-220, 80A, 75V
-dławik, którego indukcyjności nie chciało mi się mierzyć

Zakres pracy
150W_boost_converter_potNapięcie wejściowe od 10V do 32V, wyjściowe od 12V do 35V. Ograniczenie to nakładają układy scalone które nie mogą pracować z wyższymi napięciami, a kondensatory elektrolityczne zastosowane w układzie są „na styk”, deklarowane do pracy przy maksymalnym napięciu 35V, choć to zwykły chłam nie mający nic wspólnego z nadrukiem na koszulce. Mój egzemplarz pracuje od 10V, i umożliwia regulację do 34,0V, więc prawie prawie. Sprawność obiecywana przez producenta to 94% (dla konkretnych warunków pracy, t.j. dla takich przy których sprawność wychodziła największa). Oczywiście ten typ przetwornicy nie potrafi dostarczyć napięcia mniejszego niż to które damy mu na wejściu, może je tylko zwiększać.

Sprawność, jakość napięcia
150W_boost_converter_iddleNa początek pobór prądu bez obciążenia przy zasilaniu 12V. Obietnice: 25mA, rzeczywistość: 23,3mA. Układ w takim stanie wprowadza zakłócenia na zaciski wejścia zasilania, do 60mVPP. Widać też tło zasilania, napięcie jest wolne od wszelakich tętnień czy szpilek, i jest to bardzo ważne przy takich pomiarach, aby sam zasilacz nie wprowadzał własnych śmieci w układ. Jako źródła zasilania będę używał pakietów 3S oraz 6S z ogniw li-ion wspomaganych przez zasilacz impulsowy z dodatkowym kondensatorem 10,000uF przed samą przetwornicą – taki układ zapewni odpowiednią wydajność prądową przy niemal zerowym wkładzie własnym jeśli chodzi o tętnienia (2-3mVPP, w zakresie błędu pomiarowego).

150W_boost_converter_freqCzęstotliwość pracy przetwornicy to 105-110kHz, więc nie ma szans aby było ją słychać. W tabeli zamieszczam kilka pomiarów które wykonałem, dla różnych napięć wejściowych i wyjściowych zadawałem różne obciążenia, mierząc sprawność oraz jakość napięcia wyjściowego (tętnienia/szpilki). W roli odbiornika użyłem swojego regulowanego obciążenia aktywnego które od razu mierzy prąd. Po stronie wejścia, między przetwornicą i kondensatorem 10,000uF a źródłem zasilania, mierzę spadek napięcia na rezystorze 0,01Ω, i wyliczam pobierany prąd. Napięcie wejściowe mierzone jest na zaciskach kondensatora 10,000uF. Starałem się nie przekraczać 150W dla mocy pobieranej przez przetwornicę.

napięcie wejścia:

11,59V
11,28V
11,04V
10,66V
10,42V

11,49V
11,09V
10,71V
10,56V

prąd wejścia:

2,32A
4,73A
7,16A
9,98A
15,02A

3,31A
6,91A
10,01A
10,92A

napięcie wyjścia:

24V
24V
24V
24V
24V

34V
34V
30V!
24,5V!

prąd wyjścia:

1A
2A
3A
4A
5A

1A
2A
3A
4A

sprawność
:

89,25%
89,97%
91,09%
90,24%
76,67%

89,40%
88,73%
83,95%
84,98%

szpilki
:

8,16VPP
9,57VPP
10,59VPP
11,53VPP
12,78VPP

8,71VPP
11,29VPP
13,96VPP
13,02VPP

12-24-3A-ripplePodane w ostatniej kolumnie tabeli wartości dla szpilek są dosyć duże, ale to maksymalne występujące wartości wyłapane przez trigger. Można na nie kliknąć aby zobaczyć oscylogram. Nie licząc tych szpilek, typowe tętnienia dla pracy 12V-14V 3A nie przekraczają 300mVPP, (zrzut obok), co jest bardzo dobrym jak na tej klasy urządzenie wynikiem. Układ nie był w stanie dostarczyć pełnego napięcia przy prądach 3 i 4A, jak widać powyżej napięcie wyjściowe przysiadło, w przypadku 4A przysiadło znacznie. Nie należy też brać powyższych wyników jako pewniaka, pomiary na pewno w jakimś stopniu były obarczone niewielkimi błędami.

Temperatury
150W_boost_converter_ak301Nie przywiązywałem zbyt dużej wagi do temperatur, wszystkie robione pomiary były wykonywane pod obciążeniem nie dłuższym jak 30 sekund, więc należy wziąć sporą poprawkę na powyższe wyniki jeśli przetwornicę chcemy katować. Dla pracy przy 12V-24V 3A temperatura w punkcie obudowy diody prostującej i cewki osiągnęła aż 107°C (brak ruchu powietrza), większych mocy więc nie sprawdzałem. Przy 90% sprawności, przy takich warunkach mamy 10W strat, i to jest bardzo dużo jak na tych rozmiarów radiatorki. Usprawnienie chłodzenia przy takim użytkowaniu to obowiązek, ale dla prądów niższych już niekoniecznie.




Podsumowanie

150W_boost_converter_2

Za taką cenę, warto bez dwóch zdań. Nawet jeśli na wyjściu byłby istny śmietnik a układ działał niestabilnie. Jednak tak nie jest, układ działa bardzo przyzwoicie, płytka jest dobrze zaprojektowana więc i pomiary nie są obarczone błędami. Układ w swojej prostocie nie oferuje zabezpieczenia przed odwrotnym podłączeniem, zabezpieczenia termicznego czy zwarciowego, ale raz podłączony i ustawiony nie powinien sprawiać problemów. Do poprawki: przyklejenie potencjometru precyzyjnego, przyklejenie cewki, zmiana kondensatora wyjściowego na coś lepszego, bo w końcu z pewnością ulegnie uszkodzeniu (przypadłość z tanich zasilaczy ATX), oraz poprawa chłodzenia jeśli mamy zamiar pobierać większe prądy.

5.00 avg. rating (97% score) - 2 votes

7 komentarzy

  1. Jakieś sugestie, co zrobić by zwiekszyć trzymane przez niego w rzeczywistosci prądy zeby uzyskać stałe 2800mA przy 35 V ? Pozdrawiam

    • Obawiam się że zbyt wiele nie da się zrobić, tzn nie w prosty sposób, w grę wchodzi m.in. zmiana cewki. Po za tym mój zasilacz siadł przy takich prądach i dawał 10,7V, gdyby zasilanie wynosiło 12V to być może przetwornica pracowałaby lepiej i załapała się na takie wymagania.

  2. W sumie nie przeraza mnie zmiana cewki, bo mam zamiar zrobic przetwornice od zera sam a na tej tylko sie wzorowac, parametry jakie mnie interesuja juz podałem poza napieciem zasilania 12V (akumulator). Pozdrawiam

  3. Witajcie, zastosowalem potencjometr ok 15k i niestety przesadzilem deko i napiecie na wyjsciu mialem ok 52V i usmazyl sie momentalnie rezystor SMD (uklad byl bez obciazenia) Jednak niewiem czemu po wymianie rezystora na inny 0.01ohm robi on zwarcie.

    Mosfeta tez profilaktycznie zmienilem ale nie w tym problem jak widac.

    Ma ktos pomysl co sie moglo jeszcze stac?

  4. Kupiłem takie przetwornice do zasilania lampy led dużej mocy, dwa kanały po ok. 70W każdy, proszę mi napisać jakiego zamiennika potencjometru użyć żeby wmontować go w obudowę i zmieniać napięcie? Chce wylutować ten niebieski i dać taki z pokrętłem tylko jakiej wartości jest potrzebny.
    Dzięki z góry.
    Pozdrawiam.

    • Wylutować, zmierzyć, wstawić taki sam. Z tego co widzę na zdjęciu to jest 103 czyli 10K.

  5. Kacper Pogorzelski

    Bardzo fajna przetwornica. Jedyny problem gdyż nie mogę uzyskać napięcia wyższego niż 32v przy odciążeniu 3000mA podając nawet do ~28v. Jakaś rada dla laika?
    Pozdrawiam Kacper51015

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Proszę pozostawić te dwa pola tak jak są: