Обзор посвящен повышающему DC-DC преобразователю (постоянного напряжения в постоянное напряжение) с 5 Вольт (разъём USB) на 9 или 12 Вольт (устанавливается с помощью переключателя).
В обзоре будут приведены его технические характеристики, кратко описана схемотехника, сделаны тесты, представлены осциллограммы, сделаны полезные выводы и даны рекомендации по практическому применению.
DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V - технические характеристики
• Входное напряжение: 5 В (USB)
• Выходное напряжение: 9 / 12 В
• Индикация: Выходное напряжение, 2 знака
• Максимально-допустимый ток выхода: 1 А (9 В); 0.8 А (12 В)
• Выходной разъём: Цилиндрический 5.5 мм
• Габариты: 68 x 24 x 15 мм
• Длина кабеля: 38.5 см
• Принадлежности: Переходник на разъём 3.5 мм (1.35 мм внутр.)
Цена на Алиэкспресс на момент составления обзора - около $4.5 с учетом доставки в Россию (ссылка). Цена может меняться в любую сторону, проверяйте!
Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
Теперь приступим к детальному изучению объекта обзора.
Внешний вид и конструкция DC-DC преобразователя
Устройство состоит из основного блока и неразъёмного кабеля. Кроме того, в комплект приложен адаптер-переходник на "тонкий" разъём (3.5 мм), что может быть полезным для питания некоторых устройств от этого DC-DC преобразователя:
На DC-DC преобразователе имеется переключать-ползунок для установки напряжения выхода: 9 или 12 Вольт.
Этот ползунок будет лучше видно в другом ракурсе:
Корпус преобразователя - частично прозрачный, но сильно затемнённый, поэтому встроенный внутри индикатор напряжения виден, только когда он светится.
Так индикатор показывает напряжение, когда переключатель установлен в положение "9 V":
Индикатор показывает две значащие цифры.
Важная особенность индикатора состоит в том, что он не просто показывает, в каком положении находится ползунок (9 или 12 В), а реально измеряет напряжение на выходе.
Такая индикация не только позволяет пользователю убедиться, что он правильно установил напряжение; но и по аномальному снижению напряжения укажет на состояние перегрузки или короткого замыкания.
К сожалению, из-за наличия только двух знаков индикации, в режиме 12 V точность индикации сильно падает (вместо десятых долей Вольта индикатор показывает целые Вольты):
Но и такая индикация всё равно полезна.
Теперь изучим богатый внутренний мир DC-DC преобразователя, для чего проведём ему вскрытие (разборку). Верхняя крышка преобразователя держится на защёлках, и при должной аккуратности снимается без проблем.
"Сердце" преобразователя - восьминогая микросхема FP5139. Собственно, она и выполняет преобразование вместе с сопутствующей обвязкой. Если кого заинтересует описание этой микросхемы (datasheet), то с ним можно ознакомиться по этой ссылке.
Преобразование осуществляется по стандартной схеме с индуктивностью, работающей на повышение напряжения. Непосредственно на индуктивность работает не сам главный чип преобразователя, а внешний неопознанный миниатюрный транзистор в корпусе SOT23. Из его миниатюрности проистекает и небольшая рассеиваемая мощность, так что эксплуатация устройства при максимально-допустимых выходных токах будет противопоказана.
Вторая микросхема на плате, расположенная на фото под индикатором, - это аналого-цифровой процессор (микроконтроллер). Он одновременно и измеряет напряжение, и отображает его на светодиодном индикаторе.
Микросхема микроконтроллера не имеет маркировки, и, по большому счёту, её тип не важен.
Тест DC-DC преобразователя с 5 В (USB) на 9 и 12 В
Для начала - несколько осциллограмм, отражающих процесс преобразования напряжения, снятых на "активном" выводе индуктивности.
1. Режим 9 В, ток выхода 50 мА:
Частота преобразования в большинстве режимов близка к 425 кГц.
2. Режим 9 В, ток выхода 0.84 А (мощность выхода около 7.5 Вт):
3. Режим 12 В, ток выхода 0.63 А (мощность выхода около 7.5 Вт):
К внутренним осциллограммам преобразователя никаких претензий нет: всё работает в точном соответствии с теорией.
Следующие осциллограммы покажут пульсации на выходе устройства.
1. Пульсации в режиме 9 В, ток выхода 50 мА:
Пульсации пик-пик составили около 150 мВ.
2. Пульсации в режиме 9 В, ток выхода 840 мА:
Величина пульсаций пик-пик составила почти 0.6 В (много).
Обратите внимание, что масштаб по вертикали на последних двух осциллограммах - разный.
Причем на последней осциллограмме уровень пульсаций - очень большой. Вероятно, установленных внутри преобразователя конденсаторов не достаточно, чтобы качественно сгладить напряжение на выходе.
Вывод из этого: если питаемое от преобразователя устройство критично к уровню пульсаций, то на нём должны стоять конденсаторы для "добивания" пульсаций. Скорее всего, они там уже заранее напаяны в нужном количестве, но удостовериться в этом не помешает.
Следующая проверка - мощности в нагрузке и КПД. В качестве нагрузки использовался проволочный переменный резистор мощностью 25 Вт (дёшево и сердито).
Питание преобразователя осуществлялось от зарядного устройства для смартфона с напряжением 5 В и допустимым током до 2 А.
1. Режим 9 Вольт:
• Ток выхода 0.23 А, ток входа (5 В) 0.5 А, мощность выхода 2.07 Вт, КПД= 83%
• Ток выхода 0.84 А, ток входа (5 В) 2.0 А, мощность выхода 7.56 Вт, КПД= 76%
2. Режим 12 Вольт:
• Ток выхода 0.17 А, ток входа (5 В) 0.5 А, мощность выхода 2.04 Вт, КПД= 82%
• Ток выхода 0.61 А, ток входа (5 В) 2.0 А, мощность выхода 7.32 Вт, КПД= 73%
В среднем КПД преобразователя в режиме 12 Вольт получился чуть ниже, чем в режиме 9 Вольт, что тоже соответствует теории.
В "высоких" режимах (с выходной мощностью около 7.5 Вт) нагрев устройства был сильным.
Следующий пункт испытаний - проверка на максимальный отдаваемый ток и защиту от короткого замыкания.
В режиме 9 Вольт защита от перегрузки сработала при токе в 1.05 А. При этом напряжение на выходе упало до 4.6 В, и оно не восстановилось автоматически после устранения перегрузки. Для восстановления работоспособности потребовалось полностью снять питание с преобразователя, а затем снова его включить.
В режиме 12 Вольт защита от перегрузки сработала при токе ровно в 0.8 А. При этом напряжение на выходе аналогично упало до 4.6 В, и точно так же оно не восстановилось автоматически после устранения перегрузки. Для восстановления работоспособности потребовалось полностью снять питание с преобразователя, а затем снова его включить.
Окончательный диагноз DC-DC преобразователя с 5 В (USB) на 9 и 12 В
Преобразователь показал себя с исключительно положительной стороны.
Во-первых, надо отметить, что он подтвердил все заявленные параметры. Он способен отдать ток заявленной величины, и при этом напряжение на выходе поддерживается с достаточно высокой точностью (но это не значит, что его надо использовать при максимально-допустимом токе длительное время: возможен перегрев).
Во-вторых, он обладает простой, но крайне полезной индикацией, что позволит исключить ошибки с установкой выходного напряжения; а заодно укажет на срабатывание защиты от перегрузки, если таковое событие случится.
При этом он удобен и весьма недорог для своей функциональности.
Недостаток только один: высокие пульсации, особенно при больших токах нагрузки.
Способ борьбы с пульсациями известен. Он - древний, как мир: добавление к питаемой нагрузке помехоподавляющих конденсаторов. Впрочем, большинство устройств уже их содержат "на борту" и никаких действий от пользователя не потребуется.
Рекомендации и предупреждения.
При питании преобразователя от сетевого адаптера (например, "зарядки" для телефона) рекомендуется использовать преобразователь не более, чем на 70-80% от максимально-допустимого выходного тока. Тем более, что не всякая "зарядка" поддерживает ток выхода свыше 2 А, что необходимо для отдачи преобразователем максимальной паспортной мощности.
При питании преобразователя не от "зарядки" для телефонов, а от USB-порта компьютера, надо помнить об ограничении тока нагрузки для USB-портов.
Для порта USB 2.0 оно составляет 500 мА, а для USB 3.0 - 900 мА.
Соответственно, максимальный ток нагрузки для преобразователя составит при питании от порта USB 2.0 - до 0.23 А в режиме 9 V, и до 0.17 А в режиме 12 V; при питании от порта USB 3.0, соответственно, до 0.4 А в режиме 9 V, и до 0.3 А в режиме 12 V.
Где купить: например, у этого продавца на AliExpress (около $4.5) с учетом доставки в Россию. Если у других продавцов этот же преобразователь будет стоить дешевле, то тоже можно брать (товар одинаковый, но следите за стоимостью доставки!).
Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
Весь раздел DIY ("Сделай сам") сайта Smartpuls.ru - здесь.
Главная страница сайта Smartpuls.ru - здесь.