Recenzja testu przetwornicy Buck IC Station DC 9-35V na DC 5V 5A

Recenzja testu przetwornicy Buck IC Station DC 9-35V na DC 5V 5A

Ten moduł to praktyczne rozwiązanie dla różnych projektów elektronicznych. Oto kilka pomysłów, jak można go wykorzystać:

• Zasilanie Raspberry Pi lub Arduino z baterii 12V lub 24V w zdalnym lub mobilnym projekcie.
• Tworzenie niestandardowego huba do ładowania USB dla twojego stanowiska pracy, zasilanego z jednego źródła wysokiego napięcia.
• Budowa dedykowanego zasilacza 5V dla taśm LED, czujników lub innych układów logicznych 5V w większym systemie.
• Obniżanie napięcia 24V z przemysłowego panelu sterowania do bezpiecznego zasilania mikrokontrolerów i czujników.

Przegląd sprzętu

Przetwornica DC-DC IC Station to kompaktowy moduł zaprojektowany do wydajnej konwersji napięcia. Analiza wideo ujawnia jego kluczowe komponenty i ich rolę w działaniu (na wideo o 00:44).

• Zaciski wejściowe/wyjściowe: Moduł ma trzy zaciski: dodatnie wejście (VIN+), wspólną masę (GND) oraz dodatnie wyjście 5V (VOUT+).
• Ochrona przed odwrotną polaryzacją: Dioda Schottky'ego (SS510) jest umieszczona szeregowo z dodatnim wejściem. Ta dioda blokuje przepływ prądu, jeśli polaryzacja wejścia jest odwrócona, chroniąc resztę układu przed uszkodzeniem. Jest przystosowana do 5A, co jest wystarczające, ponieważ prąd wejściowy będzie zawsze niższy niż prąd wyjściowy ze względu na obniżenie napięcia.
• Cewka indukcyjna: Cewka 6,1 µH (ML33) jest używana do magazynowania energii w topologii przetwornicy obniżającej. Jest przystosowana do prądu do 12,5A, co zapewnia dobry margines bezpieczeństwa.
• Układ scalony sterownika PWM: Rdzeniem modułu jest Texas Instruments TPS40057, synchroniczny kontroler przetwornicy obniżającej z szerokim zakresem napięcia wejściowego (8-40V). Ten układ zarządza przełączaniem tranzystorów MOSFET w celu regulacji napięcia wyjściowego.
• Tranzystory MOSFET mocy: Dwa tranzystory Toshiba TPC8016H MOSFET są używane w stopniu wyjściowym. Są to przełączniki o wysokiej wydajności, które obsługują główny przepływ prądu. Są przystosowane do prądu drenu 25A i mocy rozpraszanej 45W każdy, co oznacza, że oba razem są dobrze dopasowane do znamionowego prądu modułu 5A.

Poradnik podłączania

Podłączenie modułu jest proste. Wideo wyraźnie pokazuje połączenia (na wideo o 04:19).

Podłącz źródło zasilania DC (9-35V) do zacisków wejściowych, a obciążenie 5V do zacisków wyjściowych.

• Wejście: Podłącz dodatni przewód ze źródła zasilania do zacisku "IN+", a ujemny przewód do zacisku "GND".
• Wyjście: Podłącz dodatni przewód obciążenia 5V do zacisku "OUT+", a ujemny przewód do zacisku "GND". Masa jest wspólna między wejściem a wyjściem.

Testy wydajności

Recenzja przeprowadziła serię testów w celu oceny wydajności modułu w różnych warunkach. Wyniki są podsumowane poniżej.

Regulacja napięcia wyjściowego (bez obciążenia)

Pierwszy test sprawdzał stabilność napięcia wyjściowego w całym zakresie napięcia wejściowego (na wideo o 04:39). Napięcie wejściowe było zmieniane od 30V do 9V, a napięcie wyjściowe pozostało niezwykle stabilne na poziomie 5,06V, co stanowi odchylenie tylko o około 1%.

Zauważono również, że moduł wytwarzał stabilne napięcie wyjściowe 5V tylko wtedy, gdy napięcie wejściowe wynosiło co najmniej 9V, co potwierdza specyfikację producenta. Poniżej tego poziomu napięcie wyjściowe stawało się niestabilne.

Regulacja obciążenia i tętnienia

Najbardziej krytyczne testy obejmowały przyłożenie pełnego obciążenia 5A do wyjścia i pomiar spadku napięcia oraz tętnienia (na wideo o 07:02). Testy przeprowadzono przy różnych napięciach wejściowych.

• Przy napięciu wejściowym 30V: Napięcie spadło tylko o 20mV do 5,04V, a tętnienie zmierzono na poziomie 106mV.
• Przy napięciu wejściowym 24V: Po dwóch minutach pracy spadek napięcia był podobny, a tętnienie wynosiło około 104mV.
• Przy napięciu wejściowym 15V: Spadek napięcia wynosił około 60mV, a tętnienie 94mV z obciążeniem i 78mV bez obciążenia.
• Przy napięciu wejściowym 12V: Napięcie wyjściowe pozostało bardzo stabilne.
• Przy napięciu wejściowym 9V: Napięcie wyjściowe utrzymało się na poziomie 5V z obciążeniem 5A. Tętnienie zmierzono na poziomie 66mV z obciążeniem i spadło do 54mV bez obciążenia.

Kluczowym odkryciem było to, że tętnienie było niższe, gdy napięcie wejściowe było bliższe napięciu wyjściowemu. Moduł konsekwentnie utrzymywał stabilne napięcie wyjściowe z minimalnym spadkiem, nawet przy maksymalnym znamionowym prądzie.

Wydajność termiczna

Temperatura modułu była monitorowana podczas testów obciążenia (na wideo o 08:46). Głównymi elementami generującymi ciepło są dwa tranzystory MOSFET i cewka indukcyjna. Moduł wyraźnie się nagrzewa, zwłaszcza przy wyższych napięciach wejściowych.

Przy napięciu wejściowym 30V i obciążeniu 5A moduł stał się bardzo gorący w dotyku. Recenzent zauważył, że przy napięciu 24V i wyższym moduł wymaga odpowiedniej wentylacji lub zmniejszonego poboru prądu, aby zapewnić długoterminową niezawodność.

Podsumowanie

Podsumowując, przetwornica buck DC-DC IC Station bardzo dobrze spełnia swoją zamierzoną rolę (na filmie w 13:03). Zapewnia czyste, stabilne napięcie wyjściowe 5 V z pomijalnym spadkiem napięcia, nawet przy pełnym obciążeniu 5 A. Tętnienia mieszczą się w dopuszczalnych granicach dla większości cyfrowych układów logicznych. Głównym zagadnieniem jest zarządzanie termiczne; przy wyższych napięciach wejściowych i maksymalnym obciążeniu moduł może się znacznie nagrzewać, dlatego należy zapewnić odpowiedni przepływ powietrza w obudowie lub w razie potrzeby zmniejszyć prąd wyjściowy.

Rozdziały wideo

• [00:00] Wprowadzenie i przegląd produktu
• [00:44] Analiza sprzętu i komponentów modułu
• [03:40] Informacje o producencie i ofercie produktu
• [04:19] Przygotowanie do testów i test regulacji napięcia wejściowego
• [07:02] Test obciążenia przy napięciu wejściowym 30 V
• [08:27] Test obciążenia i kontrola termiczna przy napięciu wejściowym 24 V
• [09:57] Test obciążenia przy napięciu wejściowym 15 V
• [11:13] Test obciążenia przy napięciu wejściowym 12 V
• [11:42] Test obciążenia przy minimalnym napięciu wejściowym 9 V
• [13:03] Podsumowanie i wnioski końcowe

Obrazy

IC-Station-Buck-converter-1

IC-Station-Buck-converter-1