Универсальный регулируемый преобразователь напряжения с питанием от USB и поддержкой режима QC

Не так давно заказал я на Али по своему интересную штуковину, заказал не для какой-то конкретной цели, а просто потому что стоит недорого и имеет необычный функционал. Но как обычно лучше почитать обо всем в обзоре, надеюсь будет интересно.


Сейчас продавец поднял цену до $6.08, на момент покупки цена была $4.23, жаль…

Этот преобразователь позиционируется как сильно упрощенный «лабораторный блок питания», с питанием от блоков питания с USB выходом.
Краткие характеристики:
Входное напряжение: 4-13В
Выходное напряжение: 0.5-30В
Выходной ток: 0-2А
Выходная мощность: до 15Вт
Отображение напряжения: дискретность 0.1В, точность +\- 0.1В
Отображение тока: дискретность 0.01А, точность +\-0.05А в диапазоне 0.05-2.2А
Отображение мощности: 0-15Вт
Защита от перегрева: Отключение при температуре выше 100 градусов, включение повторным нажатием кнопки вкл.
Собственный ток потребления: 30мА
Защита от короткого замыкания
Вес: 52г.

Получил преобразователь упакованным в компактную коробочку из пенопласта, чем-то подобная подача товара напомнила фирму RDtech.


Исполнение в формате «флешки», т.е. модуль имеющий USB штекер подключаемый в блок питания. И как и ранее, выскажу некоторое недовольство самой конструкцией где плата сбоку полностью открыта и соответственно внутрь может попасть что угодно, в том числе проводящее ток.


Я думал что мой USB тестер имеет большие габариты, но как же я ошибался, оказывается есть USB устройства еще крупнее.


1. Сверху расположен четырехразрядный семисегментный светодиодный индикатор, правее пара светодиодов отображающих включение преобразователя и переход в режим СС (ограничения тока).
Также правее виднеется пара подстроечных резисторов, внизу для регулировки тока, вверху для регулировки напряжения.
2. Снизу только название модели и параметры входа/выхода.
3. Спереди находится USB штекер и пара USB гнезд, USB type-C и microUSB, потому подавать питание можно тремя вариантами подключения.
4. С противоположной стороны кнопка выбора режима QC, AFC, FCP, SCP и авторежима управления блоками питания с функциями быстрого заряда.
5. На торце около индикаторе есть еще пара кнопок, слева включение/выключение, она же является кнопкой сброса режима перегрузки, справа кнопка выбора режима отображения — Напряжение, Ток, Мощность.
6. С противоположной стороны разъемов или органов управления нет, только видны компоненты преобразователя.


Сверху (и снизу) наклеена защитная матовая пленка, потом я ее снял, но все равно на мой взгляд читаемость индикатора не очень высокая так как пластик корпуса прозрачный, а не цветной. справа на фото вариант без верхней панели, с ней (без пленки) читается немного лучше, не ненамного.


Именно по этому все дальнейшие тесты и демонстрацию я проводил приложив кусочек красного светофильтра, как по мне, то так гораздо лучше.

При подаче питания отображается отображается надпись «Авто». Да, над буквой t китайские разработчики издеваются как могут, ранее я видел вариант где вместо t отображали r, получалось Auro, хотя намного проще было вывести t но в упрощенном варианте, без левой части горизонтальной черты.


1-3. Отображение напряжения, тока и мощности, переключается кнопкой Select, четвертое нажатие запускает автоматическое переключение, но реально режим очень неудобный.
4-8. Ручной выбор режима управления блоком питания с поддержкой протоколов быстрого заряда.
9, 10. Режим — выключено. Но на самом деле полного выключения не происходит, напряжение с выхода снимается, но индикатор продолжает светить отображая нулевое напряжение на выходе. Т.е. управление и индикация работают сами по себе.
11, 12. Минимальное и максимальное напряжение на выходе.


1, 2. Собственный ток потребления во включенном и выключенном состоянии около 60 и 15мА соответственно.
3, 4. Преобразователь был подключен к QC зарядному и автоматом выбирал выходное напряжение 12 Вольт, но вручную без проблем можно задать и произвольные режимы.


Как я уже писал, конструкция корпуса проста и примитивна. Два кусочка пластика и между ними печатная плата.


Впрочем печатная плата выглядит аккуратно, а для устройства подобного ценового сегмента так вообще отлично.


Снизу установлен драйвер светодиодного индикатора TM1650, а под самим индикатором микроконтроллер. Вернее я только предполагаю что микроконтроллер так как индикатор не выпаивал, но чип там точно есть.


1, 2. Разъемы USB. Не скажу насчет крайних, но USB штекер выглядит качественно.
3. По цепям питания поставили обычные, наверное самые дешевые, конденсаторы 220мкФ 16 Вольт по входу и 100х35 по выходу.
4. Недалеко от выходного клемника и токоизмерительного шунта находится ОУ LM358, предположительно отвечающий за усиление напряжения с шунта и цепи измерения выходного напряжения.


А вот и «сердце» данной платы, собственно сам универсальный преобразователь который собран по топологии SEPIC, не стоит путать его с вариантами StepUP-StepDown, где напряжение сначала повышается, а затем понижается (обычно два отдельных ШИМ контроллера и два дросселя) и универсальным преобразователем, который имеет один ШИМ контроллер и один дроссель.

Я много раз рассказывал про топологию SEPIC преобразователей и даже предлагал вариант простой переделки StepUp преобразователя путем добавления нескольких компонентов. Обычно такие преобразователи легко распознаются по наличию одного ШИМ контроллера и двух одинаковых (это важно) дросселей.

Данный преобразователь может как повышать, так и понижать напряжение и именно потому при входном напряжении данного преобразователя в 4-13 Вольт он может выдавать от 0.5 до 31 Вольта.

Управляет им ШИМ контроллер FP5139, силовой транзистор NCE6075. Примечательно что по выходу есть дроссель для снижения пульсаций и дополнительный конденсатор после него.


Так как по факту мы не задаем напряжение непосредственно, а просто изменяем его контролируя по вольтметру, то в данном случае будет скорее проверка точности измерения вольтметра и амперметра.

Если коротко, то во всем диапазоне вольтметр занижает показания на 0.1-0.2 Вольта, что больше чем заявленные 0.1 Вольта погрешности. Не скажу что критично, это все таки не прецизионный прибор, да и заявлять точность 0.1 при такой же дискретности слишком опрометчиво так как это нереально.


При попытке регулировки выходного тока поймал несколько «глюков».
1, 2. Например при отключенной нагрузке и крайнем левом положении резистора регулировки тока выходное напряжение с 0.5-1 Вольта подскакивало до 4-7 Вольт.
3. Аналогичная ерунда могла происходит при подключенной нагрузке, но крайнем левом положении регулятора напряжения, ток мог с 300 мА подскочить до 4 Ампер, хотя у преобразователя заявлено ограничение в 2 Ампера, т.е. получается что оно в данном случае просто не работало, будьте аккуратны.


С током примерно такая же картина как и напряжением, амперметр занижает показания примерно на 0.06А при заявленной погрешности 0.05А выходя на нормальный режим только при токах более 2А, максимальный выходной ток составляет 2.3А, дальше просто не дает регулировать.
Но думаю что это можно попробовать доработать, правда придется менять делитель ОС по току, силовой транзистор и дроссели, а возможно и конденсаторы. Сам по себе измеритель может отображать и больший ток. это было видно на предыдущем фото.


Дальнейшие тесты проходили в конфигурации — Блок питания с поддержкой QC, USB тестер, проверяемый преобразователь — электронная нагрузка ZKE EBC-A10H.


Из-за того что это Sepic, то я получил кучу графиков. Тесты проходили при двух вариантах входного напряжения (5 и 12 Вольт) и четырех вариантах выходного (5, 12, 20 и 30 Вольт). ток поднимался до тех пор пока преобразователь не отключал выход или не снижал напряжение до порога срабатывания отсечки у нагрузки (0.8 Вольта).


Дальнейшую кучу графиков спрячу под спойлер так как не придумал как их сделать более компактно :(


При превышении тока преобразователь просто уходил в ограничение, при превышении мощности отключал выход выводя сообщение о превышении и включить его можно было либо нажатием на кнопку включения либо снятием/подачей входного напряжения.


Так как USB тестер измеряет напряжение до шунта, т.е. на выходе БП, то для более корректного измерения КПД пришлось подключить к выходу первого тестера второй, который измерял напряжение на его выходе, т.е. почти на входе преобразователя. «Почти» потому, что есть еще падение на контактах самого разъема, т.е. на графике результат чуть хуже, чем есть на самом деле но думаю в данном случае этим можно пренебречь.


Получилось два графика, один для входного напряжения 5 Вольт


Второй для напряжения 12 Вольт, нагрузка работала в режиме стабилизации мощности потому цифры внизу шкалы соответствуют мощности в Ваттах.


Измерение уровня пульсаций на выходе преобразователя в разных режимах. по хорошему конечно надо было питать его от линейного БП чтобы не было влияния самого блока питания, но увы, не имею сейчас такой возможности.

Работа без нагрузки, режимы:
5-5
5-20
12-5
12-20


Входное 5 Вольт, выходное и нагрузка соответственно —
1, 2. 5 Вольт 5 и 10 Ватт
3, 4. 12 Вольт 5 и 10 Ватт
5, 6. 20 Вольт 5 и 10 Ватт


Входное 12 Вольт, выходное:
1, 2. 5 Вольт 5 и 10 Ватт
3. 4. 12 Вольт 5 и 14 Ватт
5, 6. 20 Вольт 5 и 14 Ватт


Просто в качестве дополнения проверил режим 5 Вольт на входе и 30 на выходе, мощность 9 Ватт. Кроме того случайно попал на странную осциллограмму на выходе при определенном сочетании режимов, в данном случае это 12 Вольт вход, 20 Вольт выход и мощность 10 Ватт, в остальных режимах такого не наблюдал.


Что имеем в итоге.
Преобразователь однозначно любопытный и по своему даже интересный, правда мне не до конца понятна целевая аудитория для данного товара, но он работает, имеет индикацию не только напряжения и тока, а и мощности. Позволяет как повышать, так и понижать напряжение, может управлять режимами работы QC, AFC, FCP, SCP, регулировать выходное напряжение и ток. Фактически его даже можно использовать как зарядное устройство или простейший «лабораторный блок питания», но с мощностью не более 15 Ватт.
Кстати насчет мощности, например при выходном напряжении 5 Вольт мощность будет максимум 10-11 Ватт так как есть ограничение по току. Т.е. у преобразователя два ограничения, по току или мощности, что раньше наступит это и будет максимумом, при напряжении более 7-7.5 Вольта уже можно получить полные 15 Ватт. Для подачи питания можно использовать как USB-A, так и USB-C и microUSB, удобно.
Параметры выходного тока и напряжения не задаются как в цифровых системах, а просто регулируются с контролем по вольтметру или амперметру.
Есть защита от КЗ и перегрузки по мощности, заявлена, но не проверена защита от перегрева, также на плате есть предохранитель.

В общем коротко — вещь интересная, особенно по такой цене, но куда применить, я пока не знаю.

Важное дополнение — не подключайте к зарядным которые могут выдавать на выходе 20 Вольт, есть шанс вывести преобразователь из строя!

На этом у меня все, надеюсь что было полезно.