Обзор

Повышающий DC-DC преобразователь на основе чипа MT3608 и его клонов: добавьте в схему позитив!

Обзор посвящен одноплатному повышающему DC-DC преобразователю на основе "классики жанра" - микросхеме MT3608. Микросхема не нормирована по отдаваемой на выходе мощности, так как она сильно зависит от соотношения входного и выходного напряжения. Примерно диапазон выходной мощности можно оценить величиной от 5 до 25 Ватт; а в каких случаях она больше и меньше - разберёмся по ходу обзора.

(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

     Оглавление:
   1. Внешний вид и схемотехника повышающего DC-DC преобразователя на MT3608

   2. Тестирование

   3. Окончательный диагноз
 

Купить тестируемый преобразователь можно на Алиэкспресс  здесь, а также и у многих других продавцов. Цена на дату обзора - $1.44 (в дальнейшем может меняться).
 

Внешний вид и схемотехника повышающего DC-DC преобразователя на MT3608

Устройство представляет собой малогабаритную и небольшую по толщине плату (многооборотный подстроечный резистор расположен лёжа):

Элементов на плате - очень немного, нет никаких архитектурных излишеств.

На плате имеются керамические конденсаторы по входу и выходу, подстроечный резистор в цепи обратной связи, индуктивность для работы преобразователя, выпрямительный диод Шоттки SS34 (позитивно!) и, наконец, сам  6-ногий чип преобразователя. В качестве чипа использован не сам MT3608, а его абсолютно точная копия - SDB628 (маркировка на чипе - D628).

Убедиться, что MT3608 и SDB628 - это одно и то же, можно (при желании), сравнив их datasheet-ы.

Datasheet MT3608 - в этом файле (PDF); datasheet SDB628 - в этом файле (PDF).

Габариты платы - 36*17*7 мм (на странице продавца ошибочно указана высота 14 мм).

Обратная сторона платы, как это и положено по современным манерам хорошего тона, почти полностью покрыта металлизацией, соединённой с "землёй":

Теперь посмотрим на схему платы:

Схема платы почти во всём совпадет со схемой из datasheet, за исключением того, что вместо постоянного резистора в цепи обратной связи установлен переменный.

Официально заявленный диапазон регулировки выходного напряжения - от 2 В до 27 В. Но тут не обошлось без нюансов.

Первый нюанс: этот преобразователь - повышающий; а значит, напряжение на выходе не может быть ниже, чем напряжение на входе. То есть, минимальным напряжением реально будет не 2 В, а напряжение источника питания (если оно превышает 2 В).

Второй нюанс: из-за разброса номиналов резисторов не всегда верхний предел может оказаться равным 27 В. Правильнее будет рассчитывать примерно на 25 В, не более.

Третий нюанс, проистекающий из 1-го: при регулировке напряжения на выходе будет "мёртвая зона", когда выход не будет реагировать на вращение винта подстроечного резистора. Этот интервал составит от 2 В до напряжения источника питания; и только после превышения на выходе напряжения источника питания появится реакция.

С теорией разобрались, переходим к практике.

Тестирование маломощного биполярного DC-DC преобразователя с симметричными выходными напряжениями

Все тесты осуществлялись с резистивной нагрузкой (проволочный переменный резистор 6.8 Ом и набор постоянных резисторов различных номиналов).

В качестве источника питания использовался лабораторный блок питания LW-1030D (обзор); осциллограммы снимались цифровым осциллографом Hantek DSO5102P (обзор).

Первым делом разбираемся с формой выходного напряжения, ибо тут оказалось всё непросто.

Сначала задаём режим "средней тяжести": напряжение на входе 4.2 В (что соответствует полностью заряженному литий-ионному аккумулятору), напряжение на выходе 5 В, ток выхода 1 А.

Получаем довольно сильные пульсации; но, в общем, ничего особенного в этом нет (поскольку на борту нет хороших ёмких электролитов):

Но при понижении входного напряжения до 3.2 (что соответствует почти разряженному литий-ионному аккумулятору) на пульсации наложилась мощная синусоидальная составляющая:

Вероятной причиной нарастания и изменения формы пульсаций стало резкое утяжеление режима работы чипа преобразователя. Ток, потребляемый преобразователем, увеличился с 1.34 А до 1.9 А, что почти достигло максимально-допустимого входного тока для чипа MT3608 (2 A).

Но, к счастью, проблема оказалась легко решаемой: после припайки на выход платы танталового электролитического конденсатора 22 мкФ 30 В синусоидальная составляющая пульсаций полностью исчезла.

Поскольку заранее предсказать все ситуации, в которых такие аномальные пульсации возникнут, не представляется возможным, то лучше сразу напаять такой конденсатор (или более ёмкий).

Проверка минимального напряжения работоспособности преобразователя показала, что он работает при напряжении входа 1.95 В и выше. То есть, какого-то существенного запаса относительно заявленных 2 Вольт нет; и не следует на это надеяться.

Теперь - таблица с проверкой работы DC-DC преобразователя при разных соотношениях входного и выходного напряжений и при входном токе, близком к максимально-допустимому (2 А).

Таблица показывает в целом довольно очевидный факт: при работе с низковольтным питанием КПД падает; так как повышается относительная доля энергии, рассеивающейся на сопротивлении открытого ключа в чипе преобразователя. Потери на диоде и на активном сопротивлении индуктивности тоже имеются, естественно.

К этому надо добавить, что приведённые в таблице режимы - предельные, то есть длительная работа в таких режимах не рекомендуется. Обычно долговременная нагрузка рекомендуется на уровне не выше 80% от максимальной.

Посмотрим на тепловой снимок платы в 3-ем режиме (Вход 5 В, выход 12 в):

Чип DC-DC преобразователя и выпрямительный диод нагреваются примерно одинаково, причём оба -  довольно сильно. Индуктивность нагревается меньше, но и площадь теплоотдачи у неё выше; что, вероятно, и помогает уменьшить нагрев.

На этом можно перейти к окончательным итогам.

Окончательный диагноз повышающего DC-DC преобразователя на MT3608

Безусловно, чип MT3608 для применения в повышающих DC-DC преобразователях получился удачным и позитивным.

Основные преимущества - очень малые габариты, низкая цена и корректная работа, если на выходе установить конденсатор(ы) достаточной ёмкости.

При его применении необходимо учитывать высокую зависимость его эффективности и передаваемой мощности от величины входного напряжения. При низких входных напряжениях КПД падает, а нагрев - растёт. Передавая мощность может быть до 5 Ватт.

При высоких входных напряжениях (9 В и более) КПД - растёт, а передаваемая в нагрузку мощность может составлять до 10 - 20 Ватт и более.

Купить тестируемый преобразователь можно на Алиэкспресс  здесь, а также и у многих других продавцов. Цена на дату обзора - $0.6 за 1 шт. с учётом доставки; или $2.7 за 5 шт. (в дальнейшем цена может меняться).

Юридическим лицам, которым нужен полный комплект документов, можно рекомендовать покупку на Яндес.Маркет. Цена, естественно, выше (от 110 российских рублей).

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.

  Ваш Доктор.
 04 июня 2022 г.

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

  Комментарии вКонтакте:

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