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 преобразователя MT3608 на Яндекс.Маркет. Реклама. ООО "Яндекс" ИНН 7736207543

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!