СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

   Главная - DIY (Сделай сам!) -  DC-DC преобразователи - Миниатюрный понижающе-повышающий DC-DC преобразователь: обзор компактного решения для ваших проектов

Миниатюрный понижающе-повышающий DC-DC преобразователь: обзор компактного решения для ваших проектов

Предисловие

Из заголовка уже ясно, что главной отличительной чертой тестируемого DC-DC преобразователя будет его миниатюрность. Значит ли это, что он будет совсем слабым, или же окажется маленьким, но сильным?! А как у него с пульсациями? А начиная с какого напряжения он включается и начинает работу? На эти и другие вопросы ответит далее этот обзор.

(Кликнуть для увеличения; откроется в новом окне)

Кроме всего прочего, ответим на вопрос, когда применение понижающе-повышающего преобразователя имеет смысл, а когда - нет.
 

Оглавление

1. Характеристики, конструкция и схемотехника миниатюрного понижающе-повышающего DC-DC преобразователя
 

2. Тест
 

3. Окончательный диагноз (итоги и выводы)
 

Характеристики, конструкция и схемотехника миниатюрного понижающе-повышающего DC-DC преобразователя

В тестируемом DC-DC преобразователе применён чип SDB628 (datasheet) - практически точный клон популярного MT3608. На данном чипе могут быть построены преобразователи как с плавной настройкой выходного напряжения, так и с фиксированной. Тестируемый преобразователь имеет фиксированную настройку выходного напряжения (3.3 В).

На страницах продавцов тестируемого преобразователя приводятся следующие его характеристики (всего преобразователя в целом, а не чипа):

• Входное напряжение: 3...15 В

• Выходное напряжение: 3.3 / 4.2 / 5.0 / 9.0 /12 В

• Максимальный выходной ток: 0.6 А (зависит от режима)

• КПД: не менее 75%

• Частота преобразования: 1.2 МГц

• Габариты: 19*14*4 мм

К этому надо добавить, что datasheet на чип SDB628 допускает более широкий диапазон входных напряжений; но на тестируемой плате, возможно, он ограничен величиной 15 В из-за предельно-допустимых значений напряжения на конденсаторах.

Так же в datasheet обещано ограничение предельного тока, тепловая защита и защита от слишком низкого входного напряжения. Это тоже станет предметом проверки, причём, можно сказать, в "острых" экспериментах (угрожающих гибелью схемы).

Принцип работы повышающе-понижающих преобразователей на основе схемотехники SEPIC отражает следующая упрощенная схема:

Особенностью схемы является наличие двух индуктивностей с "перекачкой" энергии между ними. Это означает, что КПД такой схемы будет несколько ниже, чем отдельно у понижающих или повышающих преобразователей, у которых в схеме используется только одна индуктивность.

Более подробных пояснений к схеме я здесь приводить не буду, их можно найти в интернете.

Вид платы преобразователя в диагональном ракурсе:

На борту, кроме чипа преобразователя, содержится его обвязка.

Индуктивности - малогабаритные, и потому на большой ток не рассчитаны.

Керамические конденсаторы, видимо, одинаковые ёмкостью по 10 мкФ (с учётом погрешности измерения без выпаивания с платы).

Выпрямительный диод - типа SS24 (Шоттки, 2 А, 40 В) - одобряем!

Вид платы в другом ракурсе:

Теперь - вид сверху:

Интерес может представлять и вид снизу - там есть обозначения для подключения платы преобразователя:

В таблице точкой должно быть обозначено номинальное напряжение выхода, но в данном экземпляре её поставить забыли. :) Тестируемая плата имеет номинал 3.3 В.

Особо надо обратить внимание на контакт EN (Enable). Высоким уровнем напряжения на этом контакте преобразователь включается, низким - выключается. Внимание: если этот контакт ни к чему не подключать, плата будет выключена!

Если требуется, чтобы преобразователь был постоянно включён, то достаточно этот контакт соединить с контактом плюса питания (VIN+).
 

Тест

Для DC-DC преобразователей действует общее правило: чем выше входное напряжение, тем легче им работать при прочих равных параметрах. В связи с этим проверим работу преобразователя при разных входных напряжениях, а когда режим работы станет опасным для его жизни и здоровья, снизим выходной ток.

При всех тестах помним, что выходное напряжение тестируемого преобразователя - фиксированное и составляет 3.3 В.

Испытание 1. Входное напряжение 12 В, нагрузка на выходе - 4 Ом, ток выхода 0.83 А (мощность на выходе 2.74 Вт).

Сначала посмотрим на импульсы на выходе чипа - просто для оценки частоты преобразования:

Частота преобразования оказалась около 1.45 МГц, что несколько выше обещанной (1.2 МГц), но не настолько, чтобы это как-то отражалось на функционировании.

Входной ток в этом тесте составил 0.284 А, входная мощность 3.41 Вт, КПД = 80%. Довольно неплохой результат для преобразователя понижающе-повышающего типа, особенно с учетом того, что в тесте был слегка превышен допустимый ток (был заявлен на уровне 0.6 А).

Теперь посмотрим на тепловой снимок преобразователя:

Максимальная температура на плате составила 103 градуса - это довольно много, но плата смогла долго работать в таком режиме, так что проблем нет.

На этом тепловом снимке и последующих обращаем внимание на то, какая деталь на плате окажется самой горячей.  В данном случае самая горячая деталь - правая индуктивность (которая на схеме ближе к выходу). На втором месте - диод.
 

Испытание 2. Входное напряжение 5 В, нагрузка на выходе - 4 Ом, ток выхода и мощность на выходе - те же самые.

Здесь посмотрим на пульсации выходного напряжения:

Величина размаха пульсаций (пик-пик) составила 62 мВ - не идеально, но приемлемо.

Теперь - самая страшная картина - тепловой снимок:

Температура на плате повысилась до 127 градусов! Это - уже точно перебор, дальше детали начнут отпаиваться сами собой. Самой горячей деталью оказалась левая индуктивность; затем, с небольшим отставанием - правая индуктивность и диод.

Входной ток в этом тесте составил 0.78 А, входная мощность 3.9 Вт, КПД = 70%. Это уже - серьёзное снижение КПД, далеко ушедшее от типичного для импульсных преобразователей значения в 90%.

Итог теста: из-за перегрева и сильного падения КПД такой режим является недопустимым! Тем не менее, записываем в "плюс" преобразователю, что после такого тяжелого испытания он остался жив; а в "минус" - то, что не сработала термозащита.
 

Испытание 3. Входное напряжение 3.2 В, нагрузка на выходе - 8 Ом, ток выхода 0.413 А, мощность на выходе - 1.36 Вт.

Почему выбрано напряжение 3.2 В? Это - напряжение разряженного почти в ноль литиевого аккумулятора. То есть, проверяем в данном случае работу преобразователя с небольшим повышением напряжения с 3.2 В до 3.3 В, имитируя работу от литиевого аккумулятора при его почти полном разряде.

При этом сопротивление нагрузки увеличено в два раза, так как иначе перегрузка и жестокий перегрев гарантированы.

Сразу переходим к тепловому снимку:

Снижение мощности нагрузки сказалось благотворно на тепловом режиме преобразователя: температура составила всего лишь 77 градусов. Самым горячим элементом осталась левая индуктивность.

Ток входа составил 0.59 А, мощность на входе 1.88 Вт, КПД = 72%. Не комильфо, но теории соответствует - при снижении входного напряжения КПД падает.
 

Испытание 4. Проверка реакции на короткое замыкание.

При коротком замыкании на выходе ток входа резко повысился до 2.7 А, что превышает допустимый для чипа средний ток в 2 А (импульсный - до 4 А). Через секунду я короткое замыкание снял во избежание выхода преобразователя из строя.

Вывод будет не утешительным: защита от короткого замыкания если и есть, то работает не оптимально (слишком высокий порог срабатывания).
 

Испытание 5. Проверка напряжения включения преобразователя.

Преобразователь устойчиво включается при входном напряжении от 2.95 В (проверялось при нагрузке 150 Ом).
 

Окончательный диагноз (итоги и выводы)

Протестированный понижающе-повышающий DC-DC преобразователь оказался полностью функциональным и пригодным для применения, если не пытаться из него выжать чрезмерную мощность. Пожалуй, правильным будет ограничиться током выхода в 0.5 А, тогда можно гарантировать долгую и счастливую жизнь преобразователя.

Для вариантов преобразователя с другим напряжением выхода (а напряжение выхода можно выбирать из фиксированных значений) рекомендуется ограничиться мощностью нагрузки примерно в 1.5 Вт.

Уровень пульсаций на выходе - умеренный. Если от преобразователя будет питаться чрезмерно чувствительная аппаратура, то рекомендуется дополнительно параллельно выходу подключить электролитический конденсатор ёмкостью от 100 мкФ.

Купить протестированный понижающе-повышающий DC-DC преобразователь можно на Алиэкспресс, например, у этого продавца. Цена на дату обзора - около $0.8 (в дальнейшем может меняться, проверяйте!). Правильно выбирайте напряжение выхода!

Если ссылку не видно, отключите, пожалуйста, для этого сайта блокировщик рекламы.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Всем спасибо за внимание!

Дополнительно:

Весь раздел DIY - Сделай сам!

На Главную

Подписывайтесь на Дзен-канал "Smartpuls.ru - интересно о технике!"
 

Ваш Доктор

09.10.2025 г.
 

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

  Комментарии вКонтакте:

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