Недавно один из моих постоянных читателей подарил мне довольно интересный преобразователь, за что конечно огромное ему спасибо., это было неожиданно :) Ну а я, как водится, решил сделать обзор этого преобразователя.

Напоминаю, чтобы быть постоянно в курсе новых тем в блоге, рекомендую подписаться на мой инстаграмм, где я буду выкладывать уведомления о всех новых темах и возможно писать просто о чем-то интересном - ссылка на аккаунт

Также подписаться на обновления и новые статьи можно в телеграм канале - https://t.me/KirichBlog

Упаковка конверт и антистатический пакет.


Внутри преобразователь и честно говоря первое о чем я подумал - какой же он маленький. Не, судя по характеристикам он и не должен был быть большим, но на магазинном фото он выглядит как-то побольше, что впрочем характерно для алиэкспресс.


Собрано аккуратно, а с учетом цены, так вообще по моему отлично. Охлаждение активное, причем реализовано так что вентилятор охлаждает не только радиатор, а и дроссель, вентилятор очень тихий.
С одной стороны платы входные клеммы, с другой, выходные, рядом с выходными клеммами подстроечный резистор установки выходного напряжения.
Кстати, в заголовке лота указано - DC-DC CC CV Buck Converter, так вот режим СС (ограничение выходного тока) здесь нерегулируемый, к сожалению, потому подстроечник один.



На странице товара есть что-то типа инструкции, но вообще здесь всё интуитивно понятно.


1. по входу стоит три конденсатора 100мкФ 100 вольт
2, 3. Реализован синхронный выпрямитель, потому вместо диода по выходу стоит транзистор, при этом оба транзистора одинаковые и оба явно БУ - MDP1991, 100 вольт, 120 ампер, 5.9мОм.
Выходных конденсаторов также три, но уже на 330мкФ 63 вольта. К сожалению выходной LC фильтр отсутствует, хотя ничего не мешао его реализовать.
4. Вентилятор на 12 вольт, но начинает работать примерно от 3.5-4 вольт, размер 30х30х10


К сожалению маркировка всех микросхем стерта, предположу что слева внизу вспомогательный DC-DC на базе какой нибудь китайской XLххх, ШИМ возможно TL494, но утверждать не буду, справа внизу возможно драйвер транзисторов, так как ОС по току идет прямо на ШИМ, а оба силовых транзистора N-канальные. Единственно непонятно, зачем рядом с драйвером транзисторы, причем включенные судя по всему как делается узел ускорения закрытия полевых транзисторов (транзистор, диод и пара резисторов), а так как на плате два одинаковых комплекта, то я почти уверен.


Снизу пусто


Размеры есть на странице товара, потому просто продублирую.


Первое включение, изначально преобразователь был настроен на выходное напряжение 18 вольт.


Полный диапазон регулировки с учетом что на входе было 61 вольт, составляет 2.5-52 вольта, при этом в описании заявляется диапазон регулировки 5-48 вольт при входном диапазоне 12-75 вольт.


1. Как я писал, стартует преобразователь примерно от 4 вольт, при этом напряжении начинает вращаться и вентилятор, на выходе напряжение около 0.5 вольта.
2, 3. При установленном напряжении на выходе 12 вольт и входном 12 вольт, я на выходе получил около 10.3 без нагрузки.
4, 5. Если поднять входное до 14 вольт, то на выходе получим установленные 12 вольт, но по нагрузкой запас конечно нужен больше.
6-9. Потребление при разном входном напряжении.


На этом этапе мне стало интересно, а какая минимальная разница может быть между входным и выходным напряжением.
Выяснилось, что если выкрутить подстроечник вправо до упора, то мы получим разницу в 9 вольт, на фото видно, что если снижать входное напряжение, то синхронно снижается и выходное.
Лично на мой взгляд разница как-то великовата.


Тут я вспомнил, что вообще-то декларируется выходное до 48 вольт, выставил и повторил эксперимент. Оказалось что без нагрузки на выходе мы получим 48 вольт если входное не менее чем 56 вольт, т.е. разница 8 вольт. Но при этом по мере снижения выходного напряжения снижается и разница между входным и выходным, так если на выходе выставить 24 вольта, то они будут там при входном не менее 28 вольт, а при снижении до 27 выходное напряжение снижается до 23.2.

Я думаю что здесь задано слишком большое мертвое время, соответственно сильно уменьшается и запас по входу. Это не так чтобы критично, но в некоторых ситуациях может мешать. И это без нагрузки, при работе под нагрузкой разница должна быть увеличена примерно на 2-3 вольта.
Кроме того даже из характеристик можно заметить, что дается приличный запас 12V-75V to 5-48V.



Дальше шли разные тесты, не очень много, но постарался проверить то что важно.
Для начала нагрузочный тест, для чего преобразователь подключил к электронной нагрузке, а питание взял от БП RD6024.


В защиту преобразователь уходит примерно при 26 ампер, режим СС я не проверял, но уже даже здесь видно что в конце напряжение не отключается сразу, а именно снижается, что говорит о работе функции ограничения тока.


Также измерил КПД в разных режимах, последний режим с выходом 13.8 вольта выбран не случайно, это для варианта применения в качестве зарядного. И здесь вылезла первая проблема, относительно грубая регулировка напряжения, у меня получалась точность установки примерно +\-15мВ.

Измерение проводилось в диапазоне нагрузок 2.5-25А кратно 2.5А, верхний порог выходного напряжения был выбран как 20 вольт чтобы получить мощность около 500 ватт, хотя реально нагружал и на 600, просто нагрузке работать в таком режиме очень тяжело потому проверил именно до 20 вольт.

Видно что большая просадка КПД при выходном напряжении 5 вольт, в остальных режимах всё заметно лучше, КПД был около 93-95% и с учетом активного охлаждения перегрев возможен пожалуй только при мощностях близких к максимальной.
Но самый высокий КПД получен при входном 36 и выходном 20 вольт. На самом деле КПД чуть выше, потому как не учитывалось падение напряжения на входных проводах, но этой разницей можно пренебречь.



Далее шел тест с оценкой теплового режима. Проводил не очень долго, в три этапа, 10, 20 и 25А, по 10 минут на этап.



При токах 10 и 20А преобразователь вел себя весьма неплохо, слева фото при 10А, справа два фото при 20А, на третьем я прикрыл шунты чтобы они не засвечивали и можно было лучше увидеть ситуацию с другими компонентами. Так на третьем фото видно, что самая большая температура была у выходного дросселя, около 80 градусов.


При 25А ситуация заметно ухудшилась, во первых был заметный нагрев шунта, а дроссель прогрелся до 106 градусов, но в остальном было относительно неплохо и пожалуй самой большой проблемой были именно шунты, о них я расскажу чуть позже.


Также проверялась зависимость выходного напряжения как от нагрузки, так и от температуры.
1. Исходно без нагрузки установил около 12 вольт, а точнее, 12.005 вольта.
2. Ток 10А в холодном состоянии.
3. Ток 10А после прогрева.
4. Ток 20А начало
5. Ток 20А после прогрева.
6. Ток 25А начало
7. Ток 25А после прогрева.
8. Напряжение без нагрузки в прогретом состоянии
9. И напряжение без нагрузки после остывания.

Видно что во первых напряжение заметно проседает под нагрузкой, а также снижается еще и по мере прогрева, во второй проблеме виной думаю подстроечный резистор и неправильное место его установки. Суть в том что у таких резисторов и так не очень хороший ТКС, так еще и стоит он в месте где температура легко может доходить до 150-200 градусов.


Теперь по поводу шунтов, это вообще отдельная тема.
Дело в том, что при токе они не просто греются до диких 200+ градусов, но их вполне можно стряхнуть случайно с платы, потому как нагрев настолько большой что плавится припой.
Ниже фото резисторов уже после прогрева при 25А и на них видны следы чего-то прозрачного. Когда я делал термофото при 20А, то прикрыл их кусочком полиэтиленового пакетика, так вот пакетик просто проплавился в этом месте и оставил след на резисторах. А когда я при тесте 25 ампер просто прикоснулся пинцетом к этому резистору чтобы понять что это такое там прилипло, то резистор просто сдвинулся и прилип к пинцету, пришлось буквально на ходу прижать его чем-то другим чтобы на снять случайно с платы.

Да, при 25А нагрев шунта такой, что резисторы реально можно скинуть с платы, припой полностью расплавлен...


Пульсации проверялись при входном напряжении 36 вольт, выходном 5, 12 и 20 вольт при токах 12.5 и 25А, т.е. 50 и 100% нагрузки.
Но для начала размах пульсаций при выходном напряжении 20 вольт без нагрузки и он составляет примерно 100мВ, при выходном напряжении 5 вольт пульсации имели примерно такой же размах.


Форма пульсаций характерна для преобразователей с синхронным выпрямителем, т.е. близкая к треугольнику.
1, 2. вход 36 вольт, выход 5 вольт 12.5 и 25А
3, 4. вход 36 вольт, выход 12 вольт 12.5 и 25А
5, 6. вход 36 вольт, выход 20 вольт 12.5 и 25А.

Отмечу что размах пульсаций в основном зависит от тока нагрузки, потому при 12.5А он составляет 200-300мВ при 12.5 ампер и 300-400мВ при 25 ампер.
Да, на мой взгляд пульсации большие, причем проблема усугубляется еще и тем, что это не пиковые выбросы, а именно основное "тело", срезать которое просто дросселем сложнее.
Но тем не менее, добавление LC фильтра может немного помочь, но скорее всего больше поможет замена выходных конденсаторов на более емкие и качественные, а не массогабаритные макеты, которые здесь установлены.


Выводы.
Как это часто бывает, преобразователь имеет ряд недостатков, большая часть из которых перекрывается его низкой ценой и в принципе относительно хорошим качеством изготовления. Лично мне явно не хватает регулировки выходного тока, впрочем думаю что ее можно было бы добавить.
Из отмеченных проблем - относительно большой размах пульсаций, заметная зависимость выходного напряжения от тока и температуры, слишком большой нагрев токоизмерительных шунтов.
Из преимуществ - аккуратная сборка, довольно высокий КПД, отсутствие перегрева при токах нагрузки до 20 ампер (если не считать шунтов).

В общем-то я не вижу больших проблем нагружать его и на 25 ампер, но при этом придется заменить токоизмерительные шунты, потому как при таком токе на них выделяется около 3 ватт, потому имеем перегрев. Также улучшить преобразователь можно путем замены конденсаторов и переносом подстроечного резистора в более "прохладное" место, а еще лучше, заменой на фиксированный.

В общем за свои деньги очень неплохо, плюс есть возможность относительно простой доработки. Я же планирую применить его для заряда батареи аккумуляторов, но для этого придется:
1. заменить подстроечный резистор на постоянный
2. заменить шунты (или цепь ОС) так, чтобы ток начинал ограничиваться не с 26А, а например с 15А.
3. возможно добавить простенькое термореле для управления вентилятором.

На этом на сегодня у меня всё и еще раз спасибо за преобразователь, это было неожиданно и приятно :)

https://www.kirich.blog/obzory/preobrazovateli/1193-preobrazovatel-napryazheniya-s-vyhodnym-tokom-do-25a-600vt.html