DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V - тест и обзор

СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! То, что доктор прописал!
Характеристики, тесты, обзоры смартфонов, планшетов, электронных книг, плееров и другой мобильной техники. Разборка, ремонт, решение проблем.

 


   Главная - DIY (Радиолюбителям) -  DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V - тест и обзор




Новости

Статьи

Обзоры:

DIY электроника (Сделай сам!)

SSD и HDD

 Смартфоны, планшеты и ноутбуки

Аудио

Электронные книги

Фото- и видеокамеры

Мини-компьютеры

Внешние аккумуляторы

Электротранспорт


Статьи

Новости IT

Обзоры РУНЕТа

 DC-DC преобразователь с 5 В (USB) на 9 и 12 В - тест и обзор
 

DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V - тест и обзор

Обзор посвящен повышающему преобразователю напряжения с 5 Вольт (разъём USB) на 9 или 12 Вольт (устанавливается с помощью переключателя).

В обзоре будут приведены его технические характеристики, кратко описана схемотехника, сделаны тесты, представлены осциллограммы, сделаны полезные выводы и даны рекомендации по практическому применению.

DC-DC преобразователь

(изображение с официального сайта AliExpress, кликнуть для увеличения)

Плата контроллера внешнего аккумулятора (power bank)- технические характеристики:

Входное напряжение 5 В (разъём USB)
Выходное напряжение 9 / 12 В
Индикация Выходное напряжение, 2 знака
Максимальный ток выхода 1 А (9 В); 0.8 А (12 В)
Выходной разъём Цилиндрический 5.5 мм
Габариты 68*24*15 мм (Д*Ш*В)
Длина кабеля 38.5 см
Дополнительно Переходник на разъём 3.5 мм (1.35 мм внутр.)

Длина устройства в таблице указана с учетом разъёма USB.

Цена на Алиэкспресс на момент составления обзора - около 330 российских рублей ($4.2) с учетом доставки в РФ (ссылка). Цена может меняться в любую сторону, особенно при колебаниях курсов.

Теперь приступим к детальному изучению объекта обзора.
 

Внешний вид и конструкция DC-DC преобразователя

Устройство состоит из основного блока и неразъёмного кабеля. Кроме того, в комплект приложен адаптер-переходник на "тонкий" разъём (3.5 мм), что может быть полезным для питания некоторых устройств с помощью этого DC-DC преобразователя:

DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V - тест и обзор

(кликнуть для увеличения)

На DC-DC преобразователе имеется переключать-ползунок для установки напряжения выхода: 9 или 12 Вольт.

Этот ползунок будет лучше видно в другом ракурсе:

DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V - тест и обзор

Корпус преобразователя затемнён (автомобилисты сказали бы - тонирован), поэтому индикатор напряжения виден, только когда он светится.

Так индикатор показывает напряжение, когда переключатель установлен в положение "9 V":

DC-DC преобразователь с 5 В (USB) на 9 и 12 В - индикатор

Индикатор показывает две значащие цифры.

Важная особенность индикатора состоит в том, что он не просто показывает, в каком положении находится ползунок (9 или 12 В), а реально измеряет напряжение на выходе.

Такая индикация не только позволяет пользователю убедиться, что он правильно установил напряжение; но и покажет состояние перегрузки или короткого замыкания.

К сожалению, из-за наличия только двух знаков индикации, в режиме 12 V точность индикации сильно падает (вместо десятых долей Вольта индикатор показывает целые Вольты):

DC-DC преобразователь с 5 В (USB) на 9 и 12 В - индикатор

Но  и такая индикация всё равно полезна.

Теперь изучим богатый внутренний мир DC-DC преобразователя, для чего проведём ему вскрытие (разборку). Верхняя крышка преобразователя держится на защёлках, и при должной аккуратности снимается без проблем.

DC-DC преобразователь с 5 В (USB) на 9 и 12 В - разборка

"Сердце" преобразователя - восьминогая микросхема FP5139. Собственно, она и выполняет преобразование вместе с сопутствующей обвязкой. Если кого заинтересует описание этой микросхемы (datasheet), то с ним можно ознакомиться по этой ссылке (там же и типовые схемы включения).

Преобразование осуществляется по стандартной схеме с индуктивностью, работающей на повышение напряжения.

Вторая микросхема на плате, расположенная под индикатором, - это аналого-цифровой процессор. Он одновременно и измеряет напряжение, и отображает его на светодиодном индикаторе.

Микросхема аналого-цифрового процессора не имеет маркировки, и, по большому счёту, её тип не важен.
 

Испытания DC-DC преобразователя с 5 В (USB) на 9 и 12 В

Для начала - несколько осциллограмм, отражающих процесс преобразования напряжения, снятых на "активном" выводе индуктивности.

1. Режим 9 В, ток выхода 50 мА:

Частота преобразования в большинстве режимов близка к 425 кГц.
 

2. Режим 9 В, ток выхода 0.84 А:


 

3. Режим 12 В, ток выхода 0.63 А:


 

К внутренним осциллограммам преобразователя никаких претензий нет: всё работает в точном соответствии с теорией.

Следующие осциллограммы покажут пульсации на выходе устройства.

1. Пульсации в режиме 9 В, ток выхода 50 мА:


 

2.  Пульсации в режиме 9 В, ток выхода 840 мА:


 

Обратите внимание, что масштаб по вертикали на последних двух осциллограммах - разный.

Причем на последней осциллограмме уровень пульсаций - очень большой. Вероятно, установленных внутри преобразователя конденсаторов не достаточно, чтобы качественно сгладить напряжение на выходе.

Мораль из этого: если питаемое от преобразователя устройство критично к уровню пульсаций, то на нём должны стоять конденсаторы для "добивания" пульсаций. Скорее всего, они там уже заранее напаяны в нужном количестве, но удостовериться в этом не помешает.

Следующая проверка - работа на нагрузку. В качестве нагрузки использовался проволочный переменный резистор мощностью 25 Вт (дёшево и сердито).

Питание преобразователя осуществлялось от зарядного устройства для смартфона с напряжением 5 В и допустимым током до 2 А.

Режим 9 Вольт: (измерения проводились по шагу входящего тока с интервалом 0.5 А):

I нагр., А U нагр., В I вх., А U вх., В КПД, %
0.23 9.12 0.5 4.99 84
0.46 8.95 1.0 4.98 83
0.65 8.98 1.5 4.97 78
0.84 8.86 2.0 4.97 75

Напряжение на нагрузке снималось именно на самой нагрузке, т.е. с учетом потерь в кабеле.

Что оказалось интересным в процессе измерений: при больших токах в нагрузке (две нижние строчки таблицы) показания индикатора на преобразователе выросли с 9.2 В до 9.3 В.

Возможно, в схеме предусмотрена какая-то система компенсации потерь в кабеле, слегка повышающая напряжение на выходе при повышении выходного тока.
 

Далее - проверка работы на нагрузку в режиме 12 В:

I нагр., А U нагр., В I вх., А U вх., В КПД, %
0.17 12.04 0.5 4.99 82
0.34 11.98 1.0 4.98 82
0.49 11.93 1.5 4.97 78
0.61 11.89 2.0 4.96 73

В среднем КПД преобразователя в режиме 12 Вольт получился чуть ниже, чем в режиме 9 Вольт, что тоже соответствует теории.

Следующий пункт испытаний - проверка на максимальный отдаваемый ток и защиту от короткого замыкания.

В режиме 9 Вольт защита от перегрузки сработала при токе в 1.05 А. При этом напряжение на выходе упало до 4.6 В, и оно не восстановилось автоматически после устранения перегрузки. Для восстановления работоспособности потребовалось полностью снять питание с преобразователя, а затем снова его включить.

В режиме 12 Вольт защита от перегрузки сработала при токе ровно в 0.8 А. При этом напряжение на выходе аналогично упало до 4.6 В, и точно так же оно не восстановилось автоматически после устранения перегрузки. Для восстановления работоспособности потребовалось полностью снять питание с преобразователя, а затем снова его включить.

 

Окончательный диагноз DC-DC преобразователя с 5 В (USB) на 9 и 12 В

Преобразователь показал себя с исключительно положительной стороны.

Во-первых, надо отметить, что он подтвердил все заявленные параметры. Он способен отдать ток заявленной величины, и при этом напряжение на выходе поддерживается с достаточно высокой точностью.

Во-вторых, он обладает простой, но крайне полезной индикацией, что позволит исключить ошибки с установкой выходного напряжения; а заодно покажет состояние срабатывания защиты от перегрузки, если таковое событие случится.

При этом он удобен и весьма недорог для своей функциональности.

Недостаток только один: высокие пульсации, особенно при больших токах нагрузки.

Способ борьбы с пульсациями известен. Он - древний, как мир: добавление к питаемой нагрузке помехоподавляющих конденсаторов. Впрочем, большинство устройств уже их содержат "на борту" и никаких действий от пользователя не потребуется.

Рекомендации и предупреждения.

При питании преобразователя от сетевого адаптера (например, "зарядки" для телефона) рекомендуется использовать преобразователь не более, чем на 80% от максимально-допустимого выходного тока. Тем более, что редко какая "зарядка" поддерживает ток выхода свыше 2 А, что необходимо для отдачи преобразователем максимальной мощности.

При питании преобразователя не от "зарядки" для телефонов, а от USB-порта компьютера, надо помнить об ограничении тока нагрузки для USB-портов.

Для порта USB 2.0 оно составляет 500 мА, а для USB 3.0 - 900 мА.

Соответственно, максимальный ток нагрузки для преобразователя составит при питании от порта USB 2.0 - до 0.23 А в режиме 9 V и до 0.17 А в режиме 12 V; при питании от порта USB 3.0, соответственно, до 0.4 А в режиме  9 V и до 0.3 А в режиме 12 V.

Где купить: например, у этого продавца на AliExpress (около 330 российских рублей ($4.2) с учетом доставки в РФ). Если у других продавцов этот же преобразователь будет стоить дешевле, то тоже можно брать (товар одинаковый, но следите за стоимостью доставки!).

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

   Искренне Ваш,
   Доктор
  
30 апреля 2020 г.

 

                Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам                      

   В комментариях запрещены, как обычно, флуд, флейм и оффтопик.
  Также запрещено нарушать общепринятые нормы и правила поведения, в том числе размещать экстремистские призывы, оскорбления, клевету, нецензурные выражения, пропагандировать или одобрять противозаконные действия. Соблюдение законов - в Ваших же интересах!

  Комментарии вКонтакте:

   Комментарии FaceBook:

При копировании (перепечатке) материалов активная ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!

  
     
  Доктора! (Администрация сайта - контакты и информация)
  Группа SmartPuls.Ru  Контакте - анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них