paterweb - Test měničů napětí

Test měničů napětí

Používal jsem měniče napětí s obvodem MP2307. Byly malé a pro mé potřeby vyhovující. Nahrazoval jsem jimi lineární stabilizátory napětí. To ale jen do té doby, než mi přišla další dodávka těchto měničů. Tyto nezatížené měniče měli vstupní proud přes 30mA (jeden i přes 80mA) a jeden nefungoval vůbec. Na první pohled už bylo poznat, že byly použity jiné komponenty (tlumivky). Číňan zase začal šetřit na tom, co se hodně prodává. Z principu měniče je důležité, aby použité součástky okolo spínacího prvku, jako jsou vstupní a výstupní kondenzátor, tlumivka a nulová dioda, byly kvalitní. Bylo by škoda, tyto měniče vyhodit, proto jsem nekvalitní tlumivky (10uH) a kondenzátory (22uF) vyměnil. Odběr naprázdno se snížil na přijatelných 12 až 15mA a zlepšila se i účinnost měniče. I původně nefunkční měnič začal pracovat. Nové cívky jsou pouze do max. proudu 1,8A (původní údajně do 4A), což však odpovídá zamýšlenému použití měniče. Tyto měniče jsem kvůli vysokému odběru proudu bez zatížení (naprázdno) přestal používat.

Díky těmto zkušenostem jsem se rozhodl otestovat, zda i ostatní měniče z Číny lze použít podle deklarovaných parametrů. Malé měniče s obvody MP2307 a MP2315 jsem testoval se vstupním napětím 15V a výstupním 5V se zátěží cca 1A. V testu je jako první uveden neupravený měnič s obvodem MP2307. U větších měničů s obvody LM2596, XL4005 a XL4015 jsem použil napětí na vstupu 20V, na výstupu 12V při proudu cca 1,75A. Zvyšující měniče s obvody MT3608 a XL6009 jsem testoval individuálně. Postupoval jsem tak, že jsem nejprve připojil napájení, pak bez zatížení nastavil výstupní napětí a změřil vstupní proud. Zatížil jsem výstup a změřil napětí i proud na vstupu i výstupu. Z poměru vstupních a výstupních hodnot byla následně vypočítána účinnost. Nemám laboratoř, a proto v testech nejsou zohledněny chyby měření, způsobené impedancí měřících vodičů a přechodových odporů. Nicméně chyby měření jsou stejné pro všechna měření a výsledky měření slouží pro orientaci běžného uživatele.

Ve sloupcích "výstupní napětí" a "proud na vstupu" jsou hodnoty při zatíženém výstupu. Ve sloupci "pokles napětí" je vypočítán rozdíl mezi nastaveným napětím bez zatížení (5V nebo 12V) a změřeným napětím při zátěži (sloupec "výstupní napětí"). Ve sloupci "drop out" je rozdíl vstupního a výstupního napětí, kdy je měnič použitelný bez citelného poklesu napětí na výstupu. Tyto hodnoty jsou v rozporu s hodnotami v datových listech, ale je to jen moje subjektivní zhodnocení změřených hodnot, protože hodně záleží i na kvalitě použitých součástek.

Zhodnocení

Při použití na menší proudy je nutno se rozhodnout zda použít měnič s obvodem MP2307, který si po úpravě umí udržet velikost nastaveného napětí na výstupu, nebo s obvodem MP2315, který je díky zanedbatelnému klidovému proudu vhodný pro provoz z baterie a není zde až tak důležitá velikost nastaveného napětí. Neupravené moduly s obvodem MP2307 bych nepoužíval.

Pro větší proudy je už rozhodnout těžší. Všechny testované obvody mají vysokou účinnost a přibližně stejný klidový odběr proudu. Nejlépe jsou na tom měniče s obvodem XL4015 bez proudového omezení (modré desky), kde je úbytek nastaveného napětí při zátěži prakticky nulový a účinnost se pohybuje nad 90%. Měniče s obvodem LM2596 se v testu při zatížení docela dost zahřívaly a to tak, že celkově (LM2596, tlumivka, dioda i kondenzátory). Ostatní měniče v této kategorii zůstaly vlažné. Přesnou teplotu obvodů jsem neměřil. Pro objektivní posouzení jsem u všech těchto měničů zvýšil hodnoty předřadných odporů pro signalizační LED a tím snížil proudové zatížení. Rozdíl v proudovém odběru LED bez zatížení výstupu byl např. u modulů s obvodem XL4005, osazeném modrou LED přes 10mA. Hlavní přidanou hodnotou je patrně podle výrobce oslnit spotřebitele. Pro tuto modrou LED jsem rezistor s hodnotou 1k zaměnil za 8k2.

Zvyšující měniče jsem testoval pouze dva. První s obvodem MT3608 má (podle kusu) nízký klidový proud, ale účinnost je dost mizerná. Druhý s obvodem XL6009 má vyšší klidový proud a při větším zatížení rychle klesá účinnost. Možná jsem ale tento měnič neměl testovat na spodní hranici použitelnosti (vstupní napětí 5V). Při 8V už jsou výsledky příznivější. U tohoto měniče bych vás chtěl varovat před jeho chováním při napájení nižším napětím při nízkém zatížení výstupu, u testovaného kusu to bylo v rozsahu 2,7 až 3,8V. Jedná se o to, že výstupní napětí vzroste nad nastavenou mez (u testovaného kusu až na 42V) a odpálí vám tak drahou elektroniku. Toto chování nastává při nízkém zatížení výstupu (pod 300mA) a je popsáno ve fóru elektro bastlírny. Měnič s obvodem XL6009 tak nedoporučuji používat s měkkým zdrojem, naopak doporučuji zajistit ochranu připojené elektroniky např. transilem.

Test jen potvrdil, že záleží na kvalitě použitých součástek jednotlivých modulů a na konkrétních podmínkách nasazení měničů. Např. při různých vstupních napětích jsou různé výsledky stability výstupního napětí. Před osazením modulu měniče do výrobku proto doporučuji vhodnost každého modulu otestovat.