Синхронный понижающий преобразователь LT3800 от компании Linear. Ремонт электронной техники- опыт, разработки, советы Средние входные токи

Представляю вашему вниманию ещё одну схему понижающего (step-down) преобразователя, в данном случае синхронного, построенного на основе микросхемы HIP6004, выпаянной из старой материнской платы.

Итак, микросхема - это низковольтный ШИМ-контроллер, который предназначен для построения синхронных понижающих преобразователей по топологии buck с внешними n-канальными полевыми транзисторами MOSFET.

Эта микруха - идеальное решение для построения понижающих преобразователей в автомобиль, поскольку специально заточена на работу от 12 Вольт (запускается минимум от +9,7В, максимальное питание по даташиту +15В).

Для полного открытия n-канальных полевиков используется стандартная схема бустерной накачки (с диодом и конденсатором), напряжение которой подают на специальный вывод BOOT.

Кроме того, HIP6004 имеет пятиразрядный ЦАП, который позволяет, изменяя комбинацию уровней сигналов на входах VID0..VID4, регулировать опорное напряжение от 1,3 до 2,05 В с шагом 0,05В, или от 2 до 3,5В с шагом 0,1В, что, в свою очередь, делает возможным создать с помощью этой микросхемы преобразователь напряжения с дискретно регулируемым выходом (чем шире будет диапазон - тем больше шаг, чем уже диапазон - тем меньше шаг). Для построения преобразователя с регулируемым выходом можно просто подцепить к ногам VID0..VID4 микроконтроллер и, меняя с его помощью уровни сигналов на этих ногах, менять опорное напряжение и, соответственно, выходное напряжение преобразователя.

Ещё одной особенностью данной микросхемы является наличие "мягкого" старта, который позволяет сначала небольшими импульсами зарядить выходные конденсаторы, а потом уже переходит непосредственно к регулированию выходного напряжения.

Рабочая частота этого ШИМ-контроллера может быть перенастроена в очень широких пределах (от 50 кГц до более 1МГц). Это делается установкой подтягивающего резистора к специальному выводу RT. Когда вывод RT висит в воздухе - рабочая частота 200 кГц. Если вывод подтянут через резистор к земле, то частота увеличивается в зависимости от номинала подтягивающего резистора. Если RT подтянут к питанию, то частота уменьшается. Формулы смотрите в даташите.

Какие ещё есть вкусности у этой микрухи? Ну, есть выход POWER GOOD, есть схема ограничения пикового тока. Короче, микруха умная и интересная.

Схема (вариант с фиксированным выходным напряжением)

В чём отличие синхронного buck-конвертера от несинхронного? Всё очень просто. В обычном конвертере с земли на PHASE стоит диод Шоттки, который открывается при закрытии верхнего транзистора. Так вот, чтобы сократить потери мощности, в синхронном преобразователе вместо этого диода ставят ещё один полевой транзистор (диод Шоттки всё равно нужен, но в современных полевиках обычно есть встроенный).

Элементы:

L1, L2 - катушки индуктивности на 10..15 мкГн и 1..3 мкГн соответственно. Катушка L1 намотана на кольце с материнской платы, а катушка L2 просто выдрана оттуда целиком и не перематывалась. L2, C5 - это дополнительный LC-фильтр на выходе. Он позволяет значительно уменьшить пульсации выходного напряжения и использовать на выходе конденсаторы меньшего номинала и, соответственно размера. Практика показывает, что лучше брать катушки, намотанные не одним проводом, а несколькими.

С1 - электролитический конденсатор 220 мкФ х 16В для выхода 5 Вольт или 470 мкФ х 16В для выхода 9,5 Вольт.

С2 - керамический конденсатор на 0,1 мкФ (фильтр по питанию микрухи, ставить как можно ближе к ногам микрухи)

С3 - керамический конденсатор на 0,1 мкФ (бустерный конденсатор, на него накачивают напругу выше питания для управления полевиком)

С4,С5 - электролитические конденсаторы 100 мкФ х 16В и 220 мкФ х 16В, соответственно (выходной фильтр)

С6, С7, С8 - керамические конденсаторы на 8,2 нФ; 2,2 нФ; 0,1 мкФ соответственно (обвязка микрухи, подробности смотрите в даташите)

С9 - керамический конденсатор на 0,1 мкФ (цепь мягкого старта)

R1, R2 - резисторы делителя напряжения. Опорное напряжение компаратора ошибки для нашего случая (когда VID0...VID4 подключены к земле) равно 2,05 Вольт. Исходя из этого, формула для расчёта выходного напряжения в зависимости от сопротивлений делителя: Vout=2,05*(1+R1/R2). В нашем случае, для выхода 5В получим: R1=10 кОм, R2=6,8 кОм. Для выхода 9,5В получим R1=10 кОм, R2=2,74 кОм.

R3 - резистор на 2 кОм. Этот резистор стоит в цепи ограничения пикового тока. Пиковый ток рассчитывается по формуле: Ipk=200мкА*R3/RDS(ON) , где RDS(ON) - сопротивление верхнего транзистора в открытом состоянии).

R4, R5, R6 - резисторы на 20 кОм; 1,5 кОм и 20 Ом соответственно (обвязка микрухи, подробности смотрите в даташите).

D1 - диод для схемы бустерной накачки (подойдёт любой, я взял стеклянный smd диод с материнки)

T1, T2 - транзисторы MOSFET в корпусах мини D-pack. В принципе пойдут любые MOSFET-ы с материнок, например те же , но эти были выбраны из-за минимальных размеров корпуса.

Если вывод RT подтянуть к земле через резистор 23 кОм, то рабочая частота составит 371 кГц.

Вариант готового устройства (ещё не залитый термоклеем)

Полученный преобразователь (на частоте 371 кГц) при входном напряжении от 9,6 до 15 Вольт выдаёт на выход стабильные 5 или 9,5 Вольт (в зависимости от номинала резистора R2). Испытания проводились для нагрузки до 3 Ампер. Для выхода 5 Вольт КПД составил порядка 85..90%, а для выхода 9,5 Вольт - порядка 90..95%. Можно пересчитать резисторы делителя на любое другое выходное напряжение.

Электролитические конденсаторы нужно аккуратно загнуть к плате, катушки расположить горизонтально, в результате вся конструкция получится довольно плоской (толщиной менее 1 см).

После изготовления всю конструкцию можно залить термоклеем, после чего всё это будет выглядеть как компактный тоненький брусочек. Скачать печатную плату (DipTrace 2.0) можно по ссылке.

Бродя по зарубежным интернет площадкам мое внимание привлек интересный модуль понижающего преобразователя с заявленными характеристиками: - входное напряжение 6.5-60В, - выходное напряжение 1.25-30В, ток до 10А, КПД до 97%. При заявленных характеристиках на модуле отсутствуют какие - либо радиаторы для охлаждения активных элементов. Основу модуля составляет синхронный понижающий преобразователь LT3800 . Модуль для тестов был любезно предоставлен администрацией сайта Паяльник.
Размер модуля составляет 21 х 75 х 16мм (20мм с учетом высоты дросселя).

Составляет ~4$.

Сборка модуля довольно качественная и не вызывает нареканий.

Принципиальная схема модуля.

После подключения модуля к источнику питания 12В потребление тока модулем составило 200-300 мА на холостом ходу, что меня очень удивило, но покрутив регулятор напряжения модуля ток холостого хода резко упал до 10-20 мА. Данный эффект наблюдается, если регулятором выходное напряжение модуля установить выше, чем входное напряжение. Так что будьте внимательны!
При тестировании модуля наблюдался очень сильный нагрев дросселя (более 100 градусов при нагрузке 40 Вт). Было принято решение заменить дроссель на более мощный(взял из компьютерного блока питания).

Модуль после переделки.

С данной переделкой температура дросселя пришла в норму без критического нагрева.
Экспериментальным путем было выяснено, что модуль уверенно держит нагрузку до 60Вт. Температура ключей и LT3800 составляет 70-80 градусов при постоянной нагрузке 60 Вт на выходе. При превышении нагрузки выше 70 Вт наблюдался резкий очень сильный разогрев верхнего ключа более 150 градусов. Во избежание выхода из строя модуля не рекомендую подключать нагрузку более 60Вт.

Пульсации напряжения (12В) на выходе модуля составляют 80-100 мВ при отсутствии нагрузки. Входное напряжение - 28В.

При нагрузке 20 Вт (12В 1,7А) пульсации напряжения немного увеличились до 200мВ. Входное напряжение - 28В.

При нагрузке 40 Вт (12В 3,4А) пульсации напряжения составили 240мВ. Входное напряжение - 28В.

При нагрузке 60 Вт (12В 5А) пульсации напряжения увеличились до 260мВ. Входное напряжение - 28В.

При нагрузке 50 Вт (5В 10А) в режиме стабилизации тока пульсации напряжения составили 340мВ. Входное напряжение - 28В.

Ситуацию с пульсациями напряжения можно улучшить повесив керамику на выходе модуля 10 мкФ (рекомендуемую в даташите LT3800), которую не предусмотрел производитель модуля.

Модуль держит заявленные 10А на выходе, а при попытке увеличить выходной ток выше 10А модуль переходит в режим стабилизации тока (около 10А). А при полном коротком замыкании модуль уходит в защиту с самовосстановлением работы, после устранения короткого замыкания. Кратковременно данный модуль может выдавать 10А при напряжении 12В (120Вт), но без внешнего охлаждения преобразователь может выйти из строя.

ИТОГ
Модуль соответствует заявленным характеристикам. Правда на этапе испытаний на вход модуля не удалось подать напряжение 60В ввиду отсутствия данного источника питания. Выходное напряжение регулируется в пределах 1.25-30В. Выходной ток 10А (главное не превышать выходную мощность более 60Вт). КПД устройства составило 90-94%(при нагрузке 20-60Вт).
Если Вы планируете использовать модуль с штатным дросселем, то не рекомендуется нагружать модуль более, чем на 40Вт. Если нужна бОльшая мощность, то дроссель необходимо заменить, и приклеить с помощью термоклея радиатор на ключевые элементы.
Модуль можно использовать для сборки регулируемого блока питания мощностью 100Вт, правда необходимо будет добавить обратную связь, для регулировки тока.

К сожалению преобразователи на LT3800 на зарубежных интернет - площадках нелегко найти, так как продавцы нигде не указывают тип примененной микросхемы. Рекомендую в поиске указать - dc-dc step down 10a (15a), и по детальным фото модуля искать модули на основе LT3800.
Кому нужен модуль большей мощности на LT3800, то рекомендую обратить внимание на следующий модуль(dc-dc step down 15a 200W). Он легко выдерживает мощность 100Вт, и слегка чуть теплый. Ток у меня он выдержал аж 20А (предел мультиметра). При таком токе провода прибора мгновенно разогреваются. Стресс с КЗ не рекомендую устраивать на модуле, который ниже, чтобы он не вышел из строя. Судя по комментариям с Ютуба данный модуль выходит из строя при коротком замыкании. Скорее всего китайцы с шунтом 0,07Ом что-то намудрили и защита не работает. Будьте осторожны!

Комбинированный DC/DC-преобразователь позволяет получить стабилизированное напряжение, когда входной уровень может быть как ниже, так и выше выходного. В статье описан процесс проектирования такого преобразователя на четырех MOSFET-транзисторах и контроллере производства компании Texas Instruments.

Имеющееся на сегодняшний день разнообразие DC/DC-преобразователей свидетельствует о важности преобразования широкодиапазонного входного напряжения в стабилизованное выходное напряжение . Эта задача особенно актуальна в том случае, если входное напряжение меняется непрерывно и может быть как выше, так и ниже выходного. Способ конвертирования в этом случае называют комбинированным преобразованием. Оно используется при зарядке аккумуляторов, в светодиодном освещении, в автомобильной электронике .

Рассмотрим аспекты создания и выбора схем комбинированных преобразователей, в частности – выбор компонентов, вычисление потери мощности. В завершение кратко расскажем о программном пакете , который позволяет упростить и ускорить процесс проектирования схемы преобразователя.

Работа синхронного комбинированного преобразователя

Комбинированный преобразователь позволяет обеспечить стабилизацию выходного напряжения при изменении входного напряжения в больших пределах. На рисунке 1 изображен синхронный (неинвертирующий) комбинированный преобразователь на четырех транзисторах.

Основное достоинство комбинированного преобразователя – возможность достижения максимального КПД в режимах понижающего или повышающего преобразования независимо от уровня входного напряжения и нагрузки. Данный преобразователь обеспечивает положительное выходное напряжение. В отличие от похожего, переключаемого (инвертирующего) понижающе-повышающего преобразователя, он имеет меньшие потери мощности и большую плотность мощности, распределенную в объеме, по сравнению с SEPIC (преобразователь с несимметрично нагруженной индуктивностью), обратноходовой и каскадной топологиями.

Четыре мощных MOSFET-транзистора, показанные на рисунке 1, расположены в виде понижающих и повышающих плеч полного моста. Переключающие узлы транзисторов SW1 и SW2 соединены через дроссель Lf. Синхронный процесс понижающего или повышающего преобразования происходит только тогда, когда входное напряжение находится либо выше, либо ниже выходного напряжения. Верхний MOSFET-транзистор противоположного невключенного плеча служит в качестве проходного транзистора. Важно отметить, что когда входное напряжение приближается к выходному – включенное понижающее или повышающее плечо достигает предполагаемого ограничения рабочего цикла, вызывая переход в комбинированный режим работы. Режим работы должен меняться плавно и автономно, без резкого изменения конфигурации управления.

Контроллер LM5175 , использует уникальный алгоритм переключения в комбинированном режиме, посредством чего понижающее и повышающее плечи переключаются на пониженной частоте квазичередующимся образом, что дает существенные преимущества в эффективности и уменьшении потерь. Метод управления преобразователем в режиме токового ограничения во всем диапазоне выходных напряжений, особенно в точке перехода из режима повышения в режим понижения (и наоборот), обеспечивает плавный переход. Требуется только, чтобы был установлен датчик тока, который позволил бы контролировать ток, протекающий через дроссель и транзисторы. Скорость нарастания тока в дросселе зависит от разности VIN и VOUT. Быстрое изменение разности VIN и VOUT приводит к апериодической переходной характеристике, что влечет за собой образование помех по питанию (PSR). Источником помех является выходной каскад преобразователя, в котором быстрые переключения транзисторов вызывают переходные процессы.

Схема комбинированного преобразователя в режиме ограничения тока

На рисунке 2 показана схема синхронного комбинированного преобразователя с четырьмя ключами. Схема состоит из силового каскада (четыре силовых транзистора), ШИM-контроллера, датчика тока. ШИM-контроллер может работать в режиме частотной модуляции, что позволяет расширить спектр SSFM и снизить уровень электромагнитных помех (EMI) . В кристалл котроллера внедрена защита от пониженного/повышенного напряжения питания (UVLO). В цепь обратной связи включены компенсационные цепочки.

Данное руководство предназначено для ускорения процесса разработки и служит для анализа и проектирования комбинированного преобразователя с четырьмя ключами. Рекомендуется последовательно переходить от спецификации преобразователя к выбору компонентов, затем – к обзору характеристик (эффективности, рассеиваемой на мощности, и графику Боде), после чего в случае необходимости выполнять повторное проектирование. Взяв ШИМ-контроллер LM5175 в качестве основы, рассмотрим поэтапное проектирование преобразователя, работающего на частоте 400 кГц, который обеспечивает выходное напряжение 12 В/6 А при входном напряжении 6…42 В.

Этап 1: Основные параметры

На рисунке 3 показан первый этап. На данном этапе разработчик должен ввести основные параметры преобразователя – диапазон входного напряжения, уровень выходного напряжения, ток нагрузки и частоту переключения.

Этап 2: Дроссель фильтра

На этом этапе производится расчет индуктивности дросселя Lа. Уровень индуктивности зависит от диапазона входного напряжения и необходимого уровня тока пульсации (пила). Формула (1) определяет уровень требуемой индуктивности в точках пульсации тока 30% и 80%.

(1)

Работу дросселя характеризуют три основных параметра: сопротивление на постоянном токе (DCR), ток насыщения (ISAT) и потери в сердечнике. Обычно дроссель изготавливается на сердечнике из cпрессованного железного порошка. Такой сердечник может работать на частотах до 400 кГц. Их преимущество состоит в постепенном снижении индуктивности по мере увеличения тока. Дроссели с ферритовым сердечником имеют более низкие потери, но их не рекомендуется применять, так как на максимальном токе в начале насыщения возможно резкое падение индуктивности.

Этап 3: Датчик тока

Датчик тока может быть построен на основе трансформатора тока, датчика Холла или обычного резистивного шунта. В данном случае описывается датчик тока на основе резистивного шунта. Уровень сопротивления датчика рассчитывается по параметрам порогового значения напряжения контроллера и максимального тока (пила) протекающего через дроссель. Формула (2), представленная для LM5175, определяет порог 80 мВ в точке минимума в повышающем режиме и 160 мВ в точке максимума в повышающем режиме. Мощность шунта достигает максимума при самом низком значении входного напряжения, когда коэффициент повышения достигает максимального значения. Использование резисторов типоразмеров 1225 и 2512 позволяет получить шунт минимальных габаритов.

(2)

Формула (3) позволяет рассчитать емкость конденсатора Cslope. Она определяет компенсацию наклона тока пилы. В режиме BUCK к скорости нарастания тока дросселя добавляется компенсационная составляющая, добавляя информацию об увеличении скорости нарастания. В режиме BOOST компенсационная составляющая изменяет информацию о скорости нарастания тока в сторону снижения.

(3)

Этапы 4 и 5: Расчет фильтра. Входной и выходной конденсаторы

На рисунке 4 представлены графики фазо-частотных характеристик преобразователя. Данные графики построены исходя из значений фильтрующих конденсаторов, причем во всех режимах работы DC/DC-преобразователя.

Использование керамических конденсаторов с типом диэлектриков X5R или X7R позволяет создавать устройства с высокой плотностью монтажа. В отдельных случаях при требуемой большой емкости возможно использование двух типов компонентов – параллельное соединение электрических и керамических конденсаторов. А в устройствах с высокой плотностью монтажа использование керамических конденсаторов с диэлектриками X5R и X7R позволяет уменьшить емкость электрического конденсатора и, следовательно, его размеры будут меньше. Формула (4) показывает приблизительную оценку емкостей с учетом напряжения пиковых пульсаций, но без учета последовательного сопротивления (ESR) компонента.

(4)

Зная уровень емкости и ESR, путем обратных вычислений получим соответствующие напряжения пиковых пульсаций:

(5)

В режиме BUCK среднеквадратичный ток через конденсатор (и напряжение пульсации) достигает максимального значения при 50%-ном рабочем цикле. В режиме BOOST наибольшее значение выходного среднеквадратичного тока, протекающего через конденсатор, наблюдается при максимальном рабочем цикле. Формулы для определения среднеквадратичных токов имеют следующий вид:

(6)

Этап 6:расчет Soft start, частоты генератора, уровня блокировки питания UVLO

Емкость плавного запуска (Soft start) определяется по следующей формуле:

Расчет задающей емкости для частоты генерации вычисляется с помощью формулы (8), где Gd - коэффициент проводимости, связанный с контроллером:

Расчет резистивного делителя, определяющего уровень защиты от пониженного напряжения питания, вычисляется по формуле (9), где VUV(ON) - уровень напряжения встроенного компаратора UVLO (1,23 В – On, 0,79 В – Off):

(9)

Этап 7: Расчет компенсационной цепи обратной связи

Устойчивость работы преобразователя определяется фазо-частотной характеристикой (BODE).

Частота, соответствующая нулю функции компенсации, определяется расчетом RC и CC1, обеспечивая повышение запаса по фазе. Полюс, обусловленный CC2, расположен около нуля функции выходного конденсатора (ESR) или половинной частоты переключения, если она ниже нуля. Этот полюс обеспечивает ослабление шума и уменьшение уровня выходных пульсаций. Значения элементов компенсации рассчитываются по формуле (10):

(10)

Для повышения полосы пропускания следует увеличить сопротивление резистора RC. При этом требуется скорректировать значение CC1, так как данный конденсатор влияет на уровень запаса по фазе. Без компенсации преобразователь имеет нуль функции на частоте, равной fRHPZ (0 Дб). Обычно запаса по фазе на данной частоте не хватает, что может привести к нестабильной работе преобразователя. Ситуация усложняется еще больше, так как данная частота входит в область работы преобразователя в режиме BOOST. Для улучшения работы преобразователя в данном режиме вносится дополнительная частотная компенсация. Для расчета компенсирующих цепочек вводится частота fcross. Значение fcross выбирается примерно на 50% ниже fRHPZ. Данная коррекция позволит получить дополнительный запас по фазе. Описанное соотношение выражается формулой (11):

(11)

В режиме токоограничения (BOOST) частота переключения транзисторов тоже может снизиться до частоты fcross, но уменьшение Ку и улучшение ФЧХ (ниже fcross) усилителя ошибки за счет компенсации позволяет снизить вероятность возбуждения преобразователя.

Этап 8: Оценка КПД

Этап 8, показанный на рисунке 5, представляет собой расчет КПД и рассеиваемой мощности на элементах схемы. Особое внимание уделим характеристикам MOSFET-транзисторов: внутреннему сопротивлению канала RDS(ON), заряду затвора, крутизне характеристики, пороговому напряжению «затвор-сток». Также рассмотрим параметры встроенного диода: прямое падение напряжения на диоде, время рассасывания зарядов.

В режиме BOOST уровень тока в дросселе выше, чем в режиме BUCK. Соответственно, MOSFET-транзисторы в повышающем плече должны иметь меньшее RDS(ON), чем транзисторы в понижающем плече.

С помощью формул (12) и (13) вычисляются статические и динамические потери и потери на заряд затвора:

(12)

(13)

Дополнительные потери вносит сердечник в дросселе, сопротивление обмотки дросселя на постоянном токе, «мертвое время» (время, когда все транзисторы находятся в состоянии “OFF”), измерительный шунт. Если учитывать потери в целом, то КПД комбинированного преобразователя с четырьмя транзисторами и стабилизированным выходным напряжением 12 В достигает 96%.

Заключение

Комбинированные преобразователи для промышленных и автомобильных приложений отвечают особым требованиям по мощности. Помимо этого, к достоинствам синхронного комбинированного преобразователя с четырьмя ключами можно отнести простоту эксплуатации, высокую производительность, компактный размер и низкую стоимость комплектующих. Программный калькулятор начального проектирования является удобным инструментом для ускоренного проектирования и расчета схемы преобразователя.

Литература

1. Wide VIN power converter solutions;
2. Automotive cold-crank waveforms, ISO 7637-2:2011;
3. LM5175 quick-start design tool;
4. LM5175 buck-boost controller;
5. LM5175EVM-HD 400 kHz high density buck-boost converter reference design.

Мощный понижающий преобразователь напряжения из нерабочего компьютера. stalevik wrote in December 10th, 2014

В ноутбуках применяются современные мощные синхронные понижающие преобразователи напряжения. Мне удалось найти плату LA575 от нерабочего ноутбука с удобным расположением преобразователя. Вообще на плате их несколько,- для питания процессора, северного моста, видеокарты, оперативной памяти, и каие-то ещё. Однако не все они подойдут. У некоторых напряжение задаётся подачей комбинации логических сигналов на выводы VID1...VID6.


Если требуется сделать регулируемый преобразователь, то от таких схем придётся отказаться. Я выбрал блок питания оперативной памяти. Вот его схема.


Просмотрев весь даташит на плату я так и не смог понять, какой максимальный ток может выдать этот блок питания. По даташиту на TPS51117 максимальный ток- 10А. Транзисторы и дроссель способны выдержать ток 20А.
Спаиваем с платы мешающие детали и аккуратно выпиливаем преобразователь.


Теперь нужно надфилем или шкуркой обточить срезанные края платы. После этого под лупой убедиться что после выпила нет замыкания внутренних слоёв.


На плате остались нужные детали- конденсаторы входной цепи. Спаиваем их и напаиваем на платочку.


Припаиваем провода- два на вход, и два на выход. Провода лучше взять потолще, ведь ток будет несколько ампер.


Как видно по схеме, на выводы 4 и 10 должно подаваться питание 5В. Придётся дополнить схему стабилизатором напряжения 5В.


Также на вывод 1 должен приходить сигнал SYSON (вродебы 3В, но я подключал 5В через резистор 1кОм).
Ну вот, блок питания на 1,5В готов! А если потребуется другое напряжение? В даташите на TPS51117 написано, что она может регулировать выходное напряжение от 0,75В до 5,5В. Для этого напряжение на вывод 5 (VFB) должно подаваться с выхода через резистивный делитель. На схеме это два резистора слева внизу. Я заменил их на подстроечный резистор 20кОм.

Спустя некоторое время я снял видео

DC-DC
и их небольшой апгрейд до SEPIC
или пару слов от том, что такое SEPIC
Многоканальный


преобразователь на базе
модуль с заявленным током в 10 Ампер

Микросхемы продаются лотом из 10 штук, на момент покупки стоили 1.67, сейчас 1.71, но скорее всего была скидка через мобильное приложение.
Кстати, только сегодня заметил, что теперь на странице заказов Али не отображается время, оставшееся до окончания защиты заказа.

Прислали микросхемы в небольшом желтом конвертике, внутри простой пакетик с защелкой, количество сходится с заказанным.

Краткое описание на английском.
Если коротко то:
Входное напряжение - 4.5-23 Вольта
Выходное напряжение - 0.925-20 Вольт
Выходной ток - до 3.5 Ампера
Частота преобразования - фиксированная 340 кГц.
Ну и разные полезные вещи в виде термозащиты, перегрузки по току и т.п.

Но при включении меня ждала неудача.
Преобразователь заработал, но при токе нагрузки 0.7 Ампера входил в режим защиты и снижал выходное напряжение почти до нуля.
Кроме того выходное напряжение было немного ниже расчетного. Ну а после нескольких экспериментов микросхема вообще выдавала сначала 6 Вольт на выходе, а потом отказалась работать совсем:(
Снял микросхему феном, запаял новую (уже при помощи фена), ничего не работает, напряжения на выходе нет, ток потребления 90мА.
В итоге снял и вторую микросхему, запаял третью. С ней выходное напряжение стало как задумывалось и микросхема работала дальше корректно.
Первое фото - первая микросхема, второе - третья.

Первый тест, измерение потребляемого тока без нагрузки на выходе.
Я бы не сказал что мало, ожидал что микросхема будет потреблять меньше.
23мА при 10 Вольт и 28мА при 20 Вольт

Процесс тестирования:
1. Выходной ток 1 Ампер, входное напряжение 10-15-20 вольт
2. Выходной ток 2 Ампера, входное напряжение 10-15-20 вольт
3. Выходной ток 3 Ампера, входное напряжение 10-15-20 вольт

Все осциллограммы приводить не буду, покажу лишь режим холостого хода и максимальной нагрузки при 20 Вольт входном.
Пульсации практически отсутствуют, я даже проверил, стоит ли режим 1:1 у делителя щупа.

Проверка минимального входного напряжения при разных токах нагрузки, 1-2-3 Ампера.
Выходное напряжение при этом около 4.75 Вольта.

Не обошел я вниманием и защиту от короткого замыкания на выходе.
Защита работает отлично, но она не переходит в циклический режим, а находится в режиме, подобному режиму стабилизации тока.

А вот с выходным током небольшая беда.
При токе нагрузки в 3 Ампера микросхема через некоторое время отключается по превышению температуры корпуса. Если немного дуть на микросхему, то все работает отлично.
Причина скорее всего в том, что под микросхемой должны быть переходы на вторую сторону платы, а сама плата должна была быть двухсторонней. Я же использовал тонкую одностороннюю плату и она просто не справлялась с отведением тепла.

Но сама микросхема может работать при токах нагрузки до 4.5 Ампера, дальше срабатывает ограничение выходного тока.
Естественно что ток 4-4.5 Ампера микросхема может выдать кратковременно, но тем ни менее, это хорошо.
На фото входной ток при выходном 3.5-4-4.5 Ампера.

Ну и конечно же я проверю КПД.
Производитель приводит такой график для выходного напряжения 5 Вольт. Правда я проверял при напряжениях 10-15-20 Вольт, а не 12 и 23 как в даташите, но не думаю что это критично.

Ну что можно сказать, заявленного КПД я так и не получил, хотя конечно при таких выходных токах эффективность относительно неплохая.
В качестве температуры микросхемы для токов 3 Ампера приведена температура срабатывания термозащиты.
Кроме того явно видно что при входном 10 Вольт КПД явно выше, чем при 20.
Кстати, уже после экспериментов я решил поиздеваться над микросхемой еще. Дла этого я ее основательно прогрел феном и сильно прижал пинцетом к плате. После этого срабатывание термозащиты стало заметно реже, но все равно 3 Ампера она не вытягивала, при 2.5 работала корректно.

Ну и что же можно сказать в итоге.
Плюсы
Цена
Корректно работающая защита от КЗ, перегрузки и перегрева.
Хорошая перегрузочная способность
Наличие плавного старта.
Очень низкие пульсации выходного напряжения.

Минусы
КПД ниже заявленного
Непонятная ситуация с надежностью при установке микросхем на плату.

Мое мнение. Микросхема немного не оправдала моих надежд, как то ожидал большего. Хотя конечно я не соблюдал все требования производителя и припаял микросхему без вывода тепла на вторую сторону платы. Но все равно меня больше расстроил КПД, хотя в диапазоне 10-15 Вольт он выше чем у прошлых экземпляров, приведу небольшое сравнение при токе 2 Ампера
Слева обозреваемая, справа
10 Вольт - 89,7/86
15 Вольт - 87,4/86.1
20 Вольт - 84.9/86.1

В общем что можно сказать, при токах до 2,5 Ампера использовать можно, а при токах до 2 Ампер можно даже не припаивать теплоотвод. Но очень смущает глюк с первым экземпляром, до сих пор не могу понять, что это было, даже расстроился, как то привык уже что собрал и оно работает:)
Кстати, в этом плане микросхемы с фланцем гораздо удобнее, прогрел фланец, микросхема припаялась, а с обозреваемой такая операция очень неудобна.

Надеюсь что информация будет полезна, рассказал вроде все что мог, а вопросы и пожелания как всегда жду в комментариях.

Планирую купить +30 Добавить в избранное Обзор понравился +70 +119