รีวิวการทดสอบโมดูลบูสเตอร์ LTC1871 แบบ Step Up อินพุต 3-35V ไปยังเอาต์พุต 3.5 ถึง 35V

รีวิวการทดสอบโมดูลบูสเตอร์ LTC1871 แบบ Step Up อินพุต 3-35V ไปยังเอาต์พุต 3.5 ถึง 35V

บทนำ

คู่มือนี้ให้การรีวิวและการทดสอบโดยละเอียดของโมดูลสเต็ปอัพ (บูสต์) คอนเวอร์เตอร์ที่ใช้ชิป LTC1871 อุปกรณ์นี้เป็นโซลูชันที่หลากหลายและทรงพลังสำหรับโปรเจกต์ที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นจากแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำ รองรับอินพุตกว้างตั้งแต่ 3 ถึง 35V DC และสามารถบูสต์ให้เป็นเอาต์พุตที่เสถียรและปรับค่าได้สูงสุดถึง 35V DC ความสามารถในการรองรับกระแสสูง ต้องขอบคุณ MOSFET กำลังภายนอก ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงหลากหลายประเภท

การแก้ไข:

กรุณาแก้ไข 6.666µA เป็น 666µA

ต่อไปนี้คือการใช้งานจริงบางส่วนสำหรับโมดูลบูสเตอร์ประเภทนี้:

• จ่ายไฟให้แถบ LED: ขับแถบ LED แรงดันสูง (เช่น 12V หรือ 24V) จากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 3.7V ก้อนเดียวหรือพาวเวอร์แบงก์ USB 5V
• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา: สร้างแหล่งจ่ายไฟแบบกำหนดเองสำหรับลำโพงพกพา จอแสดงผล หรืออุปกรณ์อื่นๆ ที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าแบตเตอรี่ของคุณ
• ระบบพลังงานแสงอาทิตย์: สเต็ปอัพแรงดันไฟฟ้าที่แปรผันจากแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กให้เป็นแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรสำหรับชาร์จแบตเตอรี่หรือจ่ายไฟให้เซนเซอร์
• แหล่งจ่ายไฟสำหรับโต๊ะทำงาน: ใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟแบบปรับค่าได้อย่างง่ายสำหรับทดสอบวงจรอื่นๆ โดยให้แรงดันสูงสุด 35V จากอะแดปเตอร์ 12V ทั่วไป
• โปรเจกต์ยานยนต์: บูสต์ระบบไฟฟ้า 12V ของรถยนต์เป็น 24V หรือ 30V สำหรับอุปกรณ์เฉพาะทาง

รีวิวนี้จะครอบคลุมฮาร์ดแวร์ของโมดูล ส่วนประกอบหลัก และชุดการทดสอบโหลดเพื่อกำหนดประสิทธิภาพและขีดจำกัดกระแสในโลกแห่งความเป็นจริง เราจะสำรวจอินเทอร์เฟซผู้ใช้ รวมถึงจอแสดงผลและปุ่มต่างๆ ด้วย

ภาพรวมฮาร์ดแวร์

โมดูลมีขนาดกะทัดรัดและผลิตมาอย่างดี มีเลย์เอาต์ที่ชัดเจนเพื่อการรวมเข้ากับโปรเจกต์ของคุณได้ง่าย มาดูคุณลักษณะทางกายภาพและส่วนประกอบหลักกันอย่างใกล้ชิด

แผงวงจรมีความยาวประมาณ 67.2 มม. และความกว้าง 43.8 มม. ส่วนประกอบที่สูงที่สุดคือตัวเก็บประจุ ซึ่งทำให้ความสูงรวมประมาณ 11.8 มม. โมดูลมีน้ำหนักประมาณ 20.7 กรัม และเพิ่มเป็น 25 กรัมเมื่อติดฮีทซิงก์ที่ให้มา นอกจากนี้ยังมีรูยึดสี่รูสำหรับสกรู และมาพร้อมกับขาตั้งสำหรับการติดตั้งอย่างปลอดภัยบนโครงเครื่องหรือกล่องหุ้ม (ในวิดีโอที่ 01:44)

ต่อไปนี้คือรายละเอียดขององค์ประกอบสำคัญบนแผงวงจร:

• ขั้วต่ออินพุต/เอาต์พุต: แผงวงจรมีขั้วต่อแบบสกรูที่ติดป้ายกำกับอย่างชัดเจนสำหรับการเชื่อมต่ออินพุต (IN+) และเอาต์พุต (OUT+) อินพุตรับ 3-35V และเอาต์พุตสามารถปรับได้สูงสุดถึง 35V
• จอแสดงผลและปุ่ม: จอแสดงผลเจ็ดส่วนสามหลักแสดงแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน มีปุ่มสองปุ่ม: ปุ่มหนึ่งสำหรับสลับจอแสดงผลระหว่างการแสดงแรงดันอินพุตหรือเอาต์พุต และอีกปุ่มสำหรับปิดเอาต์พุตทั้งหมด (ในวิดีโอที่ 01:00)
• การปรับแรงดันไฟฟ้า: โพเทนชิโอมิเตอร์ขนาดเล็กบนแผงวงจรช่วยให้คุณปรับแรงดันเอาต์พุตด้วยตนเองได้ การหมุนตามเข็มนาฬิกาจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้า (ในวิดีโอที่ 05:36)
• ตัวควบคุม LTC1871: นี่คือไอซีบูสต์คอนเวอร์เตอร์หลัก ทำงานในช่วงอินพุตกว้างตั้งแต่ 2.5V ถึง 36V และควบคุมการสวิตชิ่งของ MOSFET กำลัง (ในวิดีโอที่ 02:42)
• MOSFET กำลัง: นี่คือ MOSFET แบบ N-channel กระแสสูง (รุ่น 4184) ที่จัดการงานหนักในการสวิตช์กระแส ได้รับการจัดอันดับสูงสุดที่ 40V และ 50A แต่โมดูลถูกออกแบบมาให้จ่ายกระแสสูงสุด 6A นี่คือส่วนประกอบที่ต้องใช้ฮีทซิงก์ (ในวิดีโอที่ 03:20)
• ไดโอด Schottky: ใช้ไดโอด Schottky แบบคู่สำหรับการป้องกันขั้วกลับ หากคุณเชื่อมต่ออินพุตไฟด้วยขั้วที่ผิดโดยไม่ได้ตั้งใจ ไดโอดนี้จะลัดวงจรและป้องกันส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนกว่า เช่น ตัวควบคุมและ MOSFET จากความเสียหาย (ในวิดีโอที่ 03:53)

คู่มือการเดินสายไฟ

การเดินสายไฟโมดูลนี้ทำได้ตรงไปตรงมา มีขั้วต่อแบบสกรูสองชุดสำหรับอินพุตและเอาต์พุต ขั้วไฟฟ้าถูกทำเครื่องหมายไว้อย่างชัดเจนบนแผงวงจร

ในการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟและโหลดของคุณ:

1. เชื่อมต่ออินพุต: เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ DC ของคุณ (3-35V) เข้ากับบล็อกขั้วต่อที่ติดป้าย "IN+" ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณต่อสายบวกและลบถูกต้อง
2. เชื่อมต่อเอาต์พุต: เชื่อมต่อโหลดของคุณ (อุปกรณ์ที่คุณต้องการจ่ายไฟ) เข้ากับบล็อกขั้วต่อที่ติดป้าย "OUT+" อีกครั้ง ตรวจสอบขั้วให้ถูกต้อง
3. ปรับแรงดันไฟฟ้า: ก่อนเชื่อมต่อโหลดที่ละเอียดอ่อน ควรปฏิบัติที่ดีคือจ่ายไฟให้โมดูล ใช้ปุ่มเพื่อแสดงแรงดันเอาต์พุต จากนั้นปรับโพเทนชิโอมิเตอร์ให้ได้แรงดันที่ต้องการ

โมดูลมีการป้องกันขั้วกลับผ่านไดโอด Schottky ซึ่งจะลัดวงจรหากเชื่อมต่ออินพุตไม่ถูกต้อง ป้องกันความเสียหายต่อส่วนประกอบหลัก ทำให้คุณมีเวลาแก้ไขการเดินสายไฟโดยไม่ทำลายโมดูล (ในวิดีโอที่ 04:03)

โปรเจกต์จริง / การสาธิต

แกนหลักของการรีวิวนี้คือการทดสอบโหลดในทางปฏิบัติเพื่อดูว่าโมดูลทำงานอย่างไรภายใต้สภาวะจริง การทดสอบดำเนินการโดยใช้อินพุต 12V โหลดอิเล็กทรอนิกส์ และแคลมป์วัดกระแสเพื่อวัดกระแสอินพุต ติดฮีทซิงก์เข้ากับ MOSFET สำหรับการทดสอบทั้งหมด ซึ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อผลลัพธ์ที่ถูกต้อง (ในวิดีโอที่ 05:11)

การทดสอบที่ 1: อินพุต 12V เป็นเอาต์พุต 30V

การทดสอบนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อดูว่าโมดูลสามารถจ่ายกระแส 6A ตามที่โฆษณาไว้ที่อัตราส่วนบูสต์สูงได้หรือไม่ ผลลัพธ์มีดังนี้:

• 6 แอมป์: โมดูลล้มเหลว แรงดันเอาต์พุตลดลงเหลือ 15V (ในวิดีโอที่ 07:35)
• 5 แอมป์: โมดูลล้มเหลวอีกครั้ง โดยมีแรงดันตกอย่างมีนัยสำคัญ (ในวิดีโอที่ 08:00)
• 4 แอมป์: โมดูลล้มเหลวเช่นกัน (ในวิดีโอที่ 08:34)
• 1 แอมป์: โมดูลจ่ายไฟ 1A ได้สำเร็จที่แรงดันคงที่ 30V กระแสอินพุตวัดได้ที่ 3.6A ซึ่งบ่งบอกถึงการใช้พลังงาน 43.2W ที่อินพุตเพื่อส่งออก 30W ที่เอาต์พุต (ในวิดีโอที่ 08:48)

การทดสอบที่ 2: อินพุต 12V ไปยังเอาต์พุต 24V

ด้วยแรงดันเอาต์พุตที่ต่ำลง ความสามารถในการจ่ายกระแสดีขึ้น แต่ยังไม่ถึงตามที่อ้างไว้ที่ 6A

• 6 แอมป์: โมดูลล้มเหลว โดยแรงดันเอาต์พุตลดลงเหลือ 14V (ในวิดีโอที่ 10:04)
• 5 แอมป์: โมดูลล้มเหลว โดยมีแรงดันตกอย่างมีนัยสำคัญ (ในวิดีโอที่ 10:23)
• 4 แอมป์: โมดูลล้มเหลว โดยลดลงเหลือ 17V (ในวิดีโอที่ 10:30)
• 3 แอมป์: โมดูลล้มเหลว (ในวิดีโอที่ 10:43)
• 2 แอมป์: โมดูลจ่ายไฟ 2A ได้สำเร็จที่แรงดันคงที่ 24V กระแสอินพุตวัดได้ที่ 5.3A (ในวิดีโอที่ 10:47)

การทดสอบที่ 3: อินพุต 12V ไปยังเอาต์พุต 16V

การทดสอบนี้ใช้อัตราส่วนบูสต์ที่ต่ำกว่า ซึ่งสร้างความเครียดให้กับคอนเวอร์เตอร์น้อยลง

• 4.5 แอมป์: โมดูลจ่ายไฟ 4.5A ได้สำเร็จที่แรงดันคงที่ 16V มีแรงดันตกเล็กน้อย จึงลดกระแสลงเหลือ 4.2A ซึ่งจุดนั้นมีความเสถียรมาก กระแสอินพุตคือ 6.5A (ในวิดีโอที่ 11:09)

การทดสอบที่ 4: อินพุต 5V ไปยังเอาต์พุต 12V

การทดสอบนี้แสดงให้เห็นกรณีการใช้งานทั่วไป: การบูสต์แหล่งจ่าย USB 5V เป็น 12V

• 2.4 แอมป์: โมดูลจ่ายไฟ 2.4A ได้สำเร็จที่แรงดันคงที่ 12V กระแสอินพุตคือ 6.2A การตั้งค่านี้ปล่อยให้ทำงานนานกว่า 10 นาทีและทำงานได้อย่างสมบูรณ์ (ในวิดีโอที่ 12:20)

สรุปผลจากการทดสอบ

การทดสอบแสดงให้เห็นว่าแม้โมดูลจะโฆษณาว่ารองรับได้ถึง 6A แต่ทำได้เฉพาะที่อัตราส่วนบูสต์ต่ำเท่านั้น กระแสสูงสุดที่จ่ายได้จะลดลงเมื่อความแตกต่างระหว่างแรงดันอินพุตและเอาต์พุตเพิ่มขึ้น ผลลัพธ์มีดังนี้:

• 12V ถึง 30V: กระแสสูงสุดคือ 1A
• 12V ถึง 24V: กระแสสูงสุดคือ 2A
• 12V ถึง 16V: กระแสสูงสุดคือประมาณ 4.5A
• 5V ถึง 12V: กระแสสูงสุดคือ 2.4A

ผลลัพธ์ทั้งหมดนี้ใช้ได้เฉพาะเมื่อติดตั้งฮีทซิงก์เท่านั้น หากไม่มี ประสิทธิภาพจะแย่ลงอย่างมีนัยสำคัญและ MOSFET อาจร้อนเกินไป (ในวิดีโอที่ 13:07)

บทต่างๆ

• [00:06] แนะนำโมดูลบูสเตอร์ LTC1871
• [00:49] ภาพรวมฮาร์ดแวร์และส่วนประกอบสำคัญ
• [01:44] ขนาดทางกายภาพและน้ำหนัก
• [02:42] เจาะลึกคอนโทรลเลอร์ LTC1871
• [03:20] เพาเวอร์ MOSFET และไดโอดชอตต์กี้
• [05:35] ทดสอบการปรับแรงดันไฟฟ้าและการทำงานแบบไม่มีโหลด
• [07:35] การทดสอบโหลด: เอาต์พุต 12V ถึง 30V
• [10:04] การทดสอบโหลด: เอาต์พุต 12V ถึง 24V
• [11:09] การทดสอบโหลด: เอาต์พุต 12V ถึง 16V
• [12:20] การทดสอบโหลด: เอาต์พุต 5V ถึง 12V
• [12:56] สรุปประสิทธิภาพและบทสรุป

ภาพ

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