Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

ArturAVS 29 Apr 2021 14:37 1668 7
  • Jakiś czas temu wpadł mi w oko taki moduł przetwornicy jak na zdjęciu poniżej;


    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Kamil @gulson po drobnej sugestii zorganizował mi tą przetwornicę do testów :D Wyczuwając potencjał drzemiący w tym niepozornym module przystąpiłem do testów. Moduł jest fabrycznie zapakowany w torebkę antystatyczną;

    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Po rozpakowaniu mamy niewielkich rozmiarów płytkę o wymiarach około 70x55mm z rzucającym się w oczy radiatorem, wyświetlaczem LCD oraz dość sporym dławikiem;

    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Przeciwna strona PCB prezentuje się nie mniej imponująco;

    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Płytka jest fabrycznie wyposażona w poliamidowe dystanse pełniące rolę nóżek. Rozpoznajmy zatem teren;


    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Dwa układy w obudowach SO8 to podwójne uniwersalne wzmacniacze operacyjne LM358, największy z układów w obudowie SSOP48 to driver wyświetlacza LCD HT1621B (oryginalnie produkowany przez firmę HOLTEK). Obok drivera wyświetlacza jest umieszczony mikrokontroler N76E003AT20 którego producentem jest NUVOTON, w pobliżu gniazd zasilających umieszczono stabilizator napięcia 3,3V HM5333B produkcji H&Msemi oraz tranzystor 2SD882. Stabilizator i tranzystor są w obudowach SOT89. No a gdzie jest przetwornica?
    Aby to sprawdzić musiałem zdemontować radiator co polega na odkręceniu dwóch śrubek;


    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Widoczne są elementy "serca" przetwornicy czyli dwa tranzystory FQD50N06. Są to tranzystory MOSFET w obudowach TO-252 wykonane w technologi TrenchFET o dość ciekawych parametrach;

    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Pod radiatorem, również w obudowie TO-252 kryje się także duodioda WSD1045SD. I to co najbardziej mnie ciekawiło czyli kontroler przetwornicy, jest to mały niepozorny układ FP5139 w obudowie TSSOP-8L. W pobliżu złącza wyjściowego widać bocznik pomiarowy, złącza zasilania jak i wyjściowe to ARK z dodatkowo podłączonym gniazdem DC Jack od strony wejścia i USB od strony wyjścia. Złącze USB jest podłączone równolegle do złącza wyjściowego ARK i tu trzeba uważać aby przy ustawionym na wyjściu napięciu większym od 5V nie podłączyć jakiegoś urządzenia do tego wyjścia.

    Parametry przetwornicy jakie podaje producent;

    • Napięcie wejściowe od 5 - 30V (zalecane powyżej 7V)
    • Napięcie wyjściowe 0,6 - 30V
    • Prąd wyjściowy max 4A
    • Moc do 35W przy chłodzeniu pasywnym i do 50W z chłodzeniem wymuszonym (wentylator)
    • Częstotliwość pracy 180kHz
    • Sprawność ~88%
    • Miękki start

    Wbudowane zabezpieczenia;

    • OTP - Zabezpieczenie kodu programu
    • OCP - Zabezpieczenie nad prądowe (konfigurowalne)
    • OPP - Zabezpieczenie przed zbyt wysokim napięciem zasilania (konfigurowalne)
    • OTP - Zabezpieczenie przed zbyt wysoką temperaturą
    • LVP - Zabezpieczenie podnapięciowe (konfigurowalne)

    Dodatkowe zabezpieczenia;

    • OAH - Zabezpieczenie przed przekroczeniem ustawionych Ah przekazanych do akumulatora (9,999Ah/99,99Ah/999,9ah/9999Ah)
    • OPH - Zabezpieczenie przed przekroczeniem ustawionej energii Wh przekazanych do obciążenia (9,999Wh/99,99Wh/999,9Wh/9999Wh)
    • OHP - Zabezpieczenie przed przekroczeniem ustawionego czasu ładowania (99:59h)


    Podgląd na wyświetlane funkcje daje nam poniższy rysunek;


    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Dość skromny "interfejs użytkownika" w postaci wyświetlacza LCD i cztero-przyciskowej klawiatury spowodował że kilka przycisków pełni różne funkcje zależnie od sposobu naciśnięcia;

    • UP/DOWN krótkie naciśnięcie - zmiana napięcia wyjściowego co 0,01V
    • UP/DOWN wciśnięcie i przytrzymanie - szybka zmiana napięcia
    • STOP krótko - włączenie/wyłączenie wyjścia (wartości wg. nastaw+softstart)
    • STOP wciśnięcie i przytrzymanie około 3s - przełącza wyświetlanie napięcia zasilającego/wyjściowego
    • SET krótko - Zmiana wyświetlania A/W/Ah/Wh/h
    • SET wciśnięcie i przytrzymanie około 3s - Ustawianie prądu wyjściowego (tylko w trybie CV) co 0,01A
    • SET wciśnięcie i przytrzymanie około 4s - Ustawianie (zaświeca się znaczek SET na LCD) LVP/OVP/OCP/OPP/OAH/OPH/OHP i zmiana trybu pracy CC/CV. Włączenie/wyłączenie funkcji OAH/OPH/OHP trzeba dodatkowo potwierdzić krótkim naciśnięciem przycisku STOP. Funkcje nieaktywne wyświetlają ---- w dolnej linii LCD gdy na górnej jest wyświetlana nazwa funkcji. Powrót do trybu pracy po ponownym wciśnięciu i przytrzymaniu około 4s.
    • SET wciśnięcie i przytrzymanie około 5s - Blokada zmiany ustawień (zaświeca się ikonka kłódki koło znaku V na LCD i na krótko wyświetla "LOC ON/OFF"), odblokowanie następuje po ponownym wciśnięciu i przytrzymaniu.


    Pierwszy test Vin=Vout przy zasilaniu z zasilacza labolatoryjnego (Vmax 30V Imax 5A) zasilanie 12V;


    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Przetwornica ustawiona na Vout 12V (CV);

    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    W roli obciążenia rezystor ceramiczny 12Ω 8W (tak wiem że zbyt małej mocy :D), zmierzone napięcie wyjściowe;

    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Oraz moc przekazywana do obciążenia w/g pomiarów przetwornicy;


    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    I prąd pobierany z zasilania przy wyłączonym wyjściu;


    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Policzmy zatem sprawność w trybie Buck (Vout<=Vin);

    Pin - moc wejściowa
    Pout - moc wyjściowa

    Moc dla prądu stałego wyliczamy ze wzoru naszego znajomego Pana Ohma;

    P=U x I

    Vin=Vout=12V
    Pin=12V x 1,110A = 13,32W
    Pout 11,87W (odczytana z przetwornicy)


    η=(Pout/Pin) x 100% = (11,87/13,32) x 100 = ~ 89,114 %

    Vout=5V Vin=12V;
    Pout=2,07W
    Pin=12V x 0,228A=2,736W


    η=(2,07/2,736) x 100% = ~ 75,65 %

    Vout 5V Vin 30V
    Pin=30V x 0,117A= 3,51W
    Pout=2,07W

    η=(2,07/3,51) x 100% = ~ 58,97% (!)



    Teraz policzmy w trybie Boost (Vout>Vin).


    Vin=Vout=5V
    Pin= (5Vx0,5A)= 2,5W
    Pout=2,08W

    η=(2,08/2,5) x 100% = ~ 83,2%


    Vin=7V Vout=12V
    Pin=(7Vx2A)= 14W
    Pout=11,85W

    η=(11,85/14) x 100%= ~ 84,64%


    Nie widziałem sensu mierzyć napięcia i prądu wyjściowego dodatkowymi miernikami gdyż dokładność pomiaru przez kontroler przetwornicy jest na tyle dokładną że różnice to kilkanaście mV/mA co w praktyce nie ma znaczenia. Moc wejściowa została wyliczona na podstawie wskazań zasilacza labolatoryjnego. Wspomniałem na początku o potencjale który zobaczyłem w tej przetwornicy, tak potencjał jest i to spory. Doposażając moduł w transformator wraz z prostownikiem i kondensatorem filtrującym możemy zbudować zasilacz warsztatowy lub programowaną ładowarkę różnego rodzaju akumulatorów. Głównym mankamentem jest sposób montażu wyświetlacza i przycisków;

    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost

    Co moim zdaniem skutecznie uniemożliwia jakikolwiek sensowny montaż w obudowie. Z braku jakiegokolwiek akumulatora nie sprawdziłem jak moduł zachowuje się w roli ładowarki nie mniej niedługo spróbuję użyć jej jako regulatora ładowanie do panelu PV.
    Wątpliwości może też budzić sposób montażu radiatora bo w zasadzie sama obudowa odda niewielką część ciepła do jego powierzchni. Być może przy przeniesieniu sekcji mocy na osobną PCB dałoby się odprowadzenie ciepła znacząco polepszyć i również po zmianie dławika oraz duodiody i tranzystorów osiągnąć znacząco większą moc. Mogę śmiało polecić ten moduł przetwornicy, nawet bez modyfikacji znajdzie szerokie zastosowanie.

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    Offline 
    Z wykształcenia technik RTV, z zamiłowania elektronik/elektrotechnik konstruktor.
    Has specialization in: kf, audio, elektronika truck, inne dziwne konstrukcje
    ArturAVS wrote 11964 posts with rating 1927, helped 1396 times. Live in city Grajewo. Been with us since 2005 year.
  • NOVATEK-ELECTRO POLSKA SP. Z O.O.NOVATEK-ELECTRO POLSKA SP. Z O.O.
  • #2
    gruby1
    Level 29  
    Padła mi identyczna przetwornica bez żadnej przyczyny. Po włączeniu zasilania (zasilacz od od Asusa 19V) mikrokontroler zaczął się potwornie grzać i niestety zasiliła stertę elektrośmieci. Ogólnie rzecz ujmując była przydatna w roli zasilacza regulowanego ale niestety nietrwała.
  • NOVATEK-ELECTRO POLSKA SP. Z O.O.NOVATEK-ELECTRO POLSKA SP. Z O.O.
  • #3
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    gruby1 wrote:
    mikrokontroler zaczął się potwornie grzać

    Bardziej bym podejrzewał elektrostatykę bo innej możliwości nie ma.
  • #4
    M.R-V4
    Level 17  
    Kupiłem bardzo podobny moduł tylko w obudowie panelowej. Wraz ze starym zasilaczem ATX zamierzam zmajstrować z tego mini zasilacz regulowany.

    Moduł programowanej przetwornicy Buck/Boost
  • #5
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    Wyświetlacz wygląda bardzo podobnie jednak to chyba całkowicie inna konstrukcja.
  • #6
    M.R-V4
    Level 17  
    Zerknij na opis z przykładowej aukcji, parametry i ustawienia nniemal identyczne.
  • #7
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    Faktycznie, funkcjonalnie prawie identyczna.
  • #8
    M.R-V4
    Level 17  
    Ale generalnie masz oczywiście rację, konstrukcyjnie się różnią. Prezentowany przez Ciebie model jest na jednej płytce a ten z linku na dwóch osobnych, moduł z wyświetlaczem i drugi z przetwornicą.