Recenzie de test a modulului de ridicare a tensiunii LTC1871, cu intrare de 3-35V și ieșire de 3,5 până la 35V

Recenzie de test a modulului de ridicare a tensiunii LTC1871, cu intrare de 3-35V și ieșire de 3,5 până la 35V

Introducere

Acest ghid oferă o analiză detaliată și testarea modulului de conversie step-up (boost) bazat pe LTC1871. Acest dispozitiv este o soluție versatilă și puternică pentru proiectele care necesită o tensiune mai mare dintr-o sursă de alimentare cu tensiune mai mică. Acceptă o gamă largă de tensiune de intrare de 3 până la 35V DC și o poate ridica la o tensiune de ieșire stabilă, reglabilă, de până la 35V DC. Capacitatea sa de curent ridicat, datorită unui MOSFET de putere extern, îl face potrivit pentru o varietate de aplicații solicitante.

Corecție:

Vă rugăm să corectați 6.666µA ca 666µA

Iată câteva utilizări practice pentru acest tip de modul de ridicare a tensiunii:

• Alimentarea benzilor LED: Conduceți benzi LED de înaltă tensiune (de exemplu, 12V sau 24V) de la o singură baterie litiu-ion de 3.7V sau de la o baterie externă USB de 5V.
• Electronice portabile: Creați o sursă de alimentare personalizată pentru difuzoare portabile, afișaje sau alte dispozitive care necesită o tensiune mai mare decât cea oferită de bateria dvs.
• Sisteme de energie solară: Ridicați tensiunea variabilă de la un panou solar mic la o tensiune stabilă pentru încărcarea bateriilor sau alimentarea senzorilor.
• Sursă de alimentare de banc: Utilizați-l ca o sursă simplă, reglabilă de banc pentru testarea altor circuite, oferind până la 35V de la un adaptor obișnuit de 12V.
• Proiecte auto: Ridicați sistemul electric de 12V al mașinii la 24V sau 30V pentru echipamente specializate.

Această analiză va acoperi hardware-ul modulului, componentele sale cheie și o serie de teste de sarcină pentru a determina performanța sa în condiții reale și limitele de curent. Vom explora, de asemenea, interfața sa cu utilizatorul, inclusiv afișajul și butoanele.

Prezentare generală a hardware-ului

Modulul este compact și bine construit, având un aspect clar pentru integrare ușoară în proiectele dvs. Să aruncăm o privire mai atentă asupra caracteristicilor sale fizice și componentelor principale.

Placa măsoară aproximativ 67.2mm în lungime și 43.8mm în lățime. Cele mai înalte componente sunt condensatoarele, care aduc înălțimea totală la aproximativ 11.8mm. Modulul cântărește în jur de 20.7 grame, iar aceasta crește la 25 de grame când radiatorul inclus este atașat. Are, de asemenea, patru găuri de montare pentru șuruburi și vine cu distanțiere pentru instalarea sigură pe un șasiu sau o carcasă. (în video la 01:44)

Iată o defalcare a elementelor cheie de pe placă:

• Terminale de intrare/ieșire: Placa are terminale cu șurub clar etichetate pentru conexiunile de intrare (IN+) și ieșire (OUT+). Intrarea acceptă 3-35V, iar ieșirea poate fi reglată până la 35V.
• Afișaj și butoane: Un afișaj cu trei cifre cu șapte segmente arată tensiunea curentă. Sunt prevăzute două butoane: unul pentru a comuta afișajul între afișarea tensiunii de intrare sau de ieșire, iar altul pentru a opri complet ieșirea. (în video la 01:00)
• Reglarea tensiunii: Un potențiometru mic pe placă vă permite să reglați manual tensiunea de ieșire. Rotirea în sensul acelor de ceasornic crește tensiunea. (în video la 05:36)
• Controlerul LTC1871: Acesta este IC-ul principal al convertorului boost. Funcționează pe o gamă largă de tensiune de intrare de 2.5V la 36V și controlează comutarea MOSFET-ului de putere. (în video la 02:42)
• MOSFET de putere: Acesta este un MOSFET cu canal N de curent ridicat (model 4184) care se ocupă de partea grea a comutării curentului. Este evaluat pentru până la 40V și 50A, dar modulul este proiectat să livreze până la 6A. Aceasta este componenta care necesită radiatorul. (în video la 03:20)
• Diodă Schottky: O diodă Schottky duală este utilizată pentru protecția la polaritate inversă. Dacă conectați accidental alimentarea de intrare cu polaritatea greșită, această diodă va provoca un scurtcircuit și va proteja componentele mai sensibile precum controlerul și MOSFET-ul de deteriorare. (în video la 03:53)

Ghid de cablare

Cablarea acestui modul este simplă. Are două seturi de terminale cu șurub pentru intrare și ieșire. Polaritatea este clar marcată pe placă.

Pentru a conecta sursa de alimentare și sarcina:

1. Conectați intrarea: Conectați sursa de alimentare DC (3-35V) la blocul de terminale etichetat "IN+". Asigurați-vă că potriviți corect firele pozitive și negative.
2. Conectați ieșirea: Conectați sarcina (dispozitivul pe care doriți să îl alimentați) la blocul de terminale etichetat "OUT+". Din nou, potriviți polaritatea.
3. Reglați tensiunea: Înainte de a conecta o sarcină sensibilă, este o practică bună să alimentați modulul, să utilizați butonul pentru a afișa tensiunea de ieșire și apoi să reglați potențiometrul la tensiunea dorită.

Modulul include protecție la polaritate inversă printr-o diodă Schottky, care va provoca un scurtcircuit dacă intrarea este conectată incorect, prevenind deteriorarea componentelor principale. Aceasta vă oferă timp să corectați cablarea fără a distruge modulul. (în video la 04:03)

Proiect live / Demonstrație

Miezul acestei analize este testarea practică a sarcinii pentru a vedea cum se comportă modulul în condiții reale. Testele au fost efectuate folosind o intrare de 12V, o sarcină electronică și o clemă de curent pentru a măsura curentul de intrare. Radiatorul a fost atașat la MOSFET pentru toate testele, ceea ce este crucial pentru rezultate valide. (în video la 05:11)

Testul 1: Intrare de 12V la ieșire de 30V

Acest test a urmărit să vadă dacă modulul poate livra cei 6A anunțați la un raport ridicat de amplificare. Rezultatele au fost următoarele:

• 6 Amperi: Modulul a eșuat. Tensiunea de ieșire a scăzut la 15V. (în video la 07:35)
• 5 Amperi: Modulul a eșuat din nou, cu o scădere semnificativă a tensiunii. (în video la 08:00)
• 4 Amperi: Modulul a eșuat și el. (în video la 08:34)
• 1 Amper: Modulul a furnizat cu succes 1A la o tensiune stabilă de 30V. Curentul de intrare a fost măsurat la 3,6A, indicând un consum de putere de 43,2W la intrare pentru a livra 30W la ieșire. (în video la 08:48)

Testul 2: Intrare 12V la Ieșire 24V

Cu o tensiune de ieșire mai mică, capacitatea de curent s-a îmbunătățit, dar tot nu a atins specificația de 6A.

• 6 Amperi: Modulul a eșuat, tensiunea de ieșire scăzând la 14V. (în video la 10:04)
• 5 Amperi: Modulul a eșuat, cu o scădere semnificativă a tensiunii. (în video la 10:23)
• 4 Amperi: Modulul a eșuat, scăzând la 17V. (în video la 10:30)
• 3 Amperi: Modulul a eșuat. (în video la 10:43)
• 2 Amperi: Modulul a furnizat cu succes 2A la o tensiune stabilă de 24V. Curentul de intrare a fost măsurat la 5,3A. (în video la 10:47)

Testul 3: Intrare 12V la Ieșire 16V

Acest test a folosit un raport de amplificare mai mic, ceea ce este mai puțin solicitant pentru convertor.

• 4,5 Amperi: Modulul a furnizat cu succes 4,5A la o tensiune stabilă de 16V. A existat o ușoară scădere a tensiunii, astfel încât curentul a fost redus la 4,2A, moment în care a fost foarte stabil. Curentul de intrare a fost de 6,5A. (în video la 11:09)

Testul 4: Intrare 5V la Ieșire 12V

Acest test demonstrează un caz de utilizare comun: amplificarea unei surse USB de 5V la 12V.

• 2,4 Amperi: Modulul a furnizat cu succes 2,4A la o tensiune stabilă de 12V. Curentul de intrare a fost de 6,2A. Această configurație a fost lăsată să funcționeze timp de peste 10 minute și a funcționat perfect. (în video la 12:20)

Concluzie din Testare

Testele arată că, deși modulul este promovat ca putând gestiona până la 6A, acest lucru este realizabil doar la rapoarte de amplificare mici. Curentul maxim pe care îl poate furniza scade pe măsură ce diferența dintre tensiunea de intrare și cea de ieșire crește. Rezultatele au fost următoarele:

• 12V la 30V: Curentul maxim este de 1A.
• 12V la 24V: Curentul maxim este de 2A.
• 12V la 16V: Curentul maxim este de ~4,5A.
• 5V la 12V: Curentul maxim este de 2,4A.

Toate aceste rezultate sunt valide doar cu radiatorul atașat. Fără acesta, performanța va fi semnificativ mai slabă, iar MOSFET-ul se poate supraîncălzi. (în video la 13:07)

Capitole

• [00:06] Introducere în modulul de amplificare LTC1871
• [00:49] Prezentare generală a hardware-ului și componente cheie
• [01:44] Dimensiuni fizice și greutate
• [02:42] Analiză detaliată a controlerului LTC1871
• [03:20] MOSFET-ul de putere și dioda Schottky
• [05:35] Testarea ajustării tensiunii și funcționării fără sarcină
• [07:35] Test de sarcină: Ieșire 12V la 30V
• [10:04] Test de sarcină: Ieșire 12V la 24V
• [11:09] Test de sarcină: Ieșire 12V la 16V
• [12:20] Test de sarcină: Ieșire 5V la 12V
• [12:56] Concluzie privind performanța și rezumat

Imagini

LTC1871-step-up-2

LTC1871-step-up-1

LTC1871-step-up-4

LTC1871-step-up-3

LTC1871-step-up-2

LTC1871-step-up-1

LTC1871-step-up-4

LTC1871-step-up-3