Три платы мультистандартных преобразователей напряжения QC/PD

У меня уже были обзоры плат преобразователей напряжения с поддержкой функции QC, но всегда хочется большего, больше мощности, больше разных стандартов, потому заказал на пробу несколько разных моделей. Ну а чтобы не писать три обзора, решил свести все в один.


Вообще платы брались для встраивания куда нибудь, ну и так как стандартов быстрого заряда расплодилось много, то чтобы было удобно пользоваться, решил использовать платы, которые умеют работать с этой кучей разных стандартов.
По задумке хочется встроить одну платку куда нибудь в очередной регулируемый блок питания, для разных тестов, другую возможно в многопортовое зарядное устройство.

Обзор будет разбит на две части, первая вводная, краткое описание, осмотр и вторая, тесты.

Заказывалось все на таобао, там все таки цены немного приятнее чем на Алиэкспресс, где часто товары появляются либо сильно позже, либо по дико завышенной цене и уже когда народ начинает что-то активно покупать, тогда и вступает в силу конкуренция, благодаря которой цены ползут вниз. А пока выручает тао.

Заказывалось три платы, в трех разных магазинах, две пришли в небольших пакетиках, третья попутно была замотана в какую-то китайскую газету.


Платы очень похожи, с той лишь разницей, что две из трех имеют два разъема (USB-A и USB type-C), а одна только USB type-C.

Предвижу вопрос, а зачем вообще нужен USB type-C, ведь есть всякие переходники на USB-A. Правильно, переходники есть, вот только для того чтобы работал протокол PD (Power delivery) надо именно USB type-C.


Начну с платы, показанной в заголовке, это ZC823 от известной фирмы YZX.
Стоит такая плата около 8 долларов (здесь и далее цена без учета доставки) — ссылка.
Входное напряжение 8-24 Вольта, но так как плата умеет только понижать напряжение, то для полноценной работы надо подавать минимум 22 Вольта.


Вы наверняка заметили несколько странную форму печатной платы, дело в том что это модуль и он существует в некоторых вариантах, ZC822 с чипом IP6528, ZC823 c SW3516 и ZC826 на базе IP2716.

Самым дорогим является ZC826 и стоит около 20 долларов, самым дешевым ZC822, чуть дороже 5 долларов.


Производитель предлагает как готовое изделие на их базе, так и "конструктор", в который входит корпус, кросс плата и передняя панель. Модули преобразователей могут быть установлены в любой конфигурации и в итоге получим трехпортовый зарядник.
Полный набор из корпуса, кросс платы и передней панели стоит 2,65+2,90+1,05=6,6 доллара.


Плата изготовлена аккуратно, есть маркировка модели и производителя.


Все отмыто, собственно YZX это по своему уже бренд, хоть и китайский, но меня всегда удивляла тяга китайских производителей к подобным названиям, например YZX занимается тестерами и зарядниками, у другой конторы есть платы преобразователей ZXY, третья занимается электронными нагрузками и называется ZKE.


1. Работает все под управлением контроллера SW3516, рядом расположены шунты и пара транзисторов.
2. Силовые транзисторы преобразователя.
3. Двухцветный светодиод индикации режима работы, в штатном режиме светит красным, в режиме PD синим.
4. Фирменный дроссель, ну по крайней мере похож, рядом пара конденсаторов, на странице товара написано —

твердотельный конденсатор, японский конденсатор Sibi Audio HIFI

Вы наверное заметили что на плате два шунта и два непонятных транзистора. Дело в том, что USB порты подключены раздельно, каждый через свой отдельный ключ и шунт и питание на них подается раздельно. Насколько я понимаю, когда работает один порт, второй блокируется. Почему так реализовано, не знаю, но если часто в зарядниках куча портов с общей защитой и при этом их можно использовать одновременно, то здесь все наоборот, портов два, защит также две, но одновременно оба порта не получится использовать даже просто механически, разъемы одновременно не станут.

Кроме того, на фото это плохо видно, но разъем USB-A пятиконтактный, четыре привычных контакта (земля, питание, две линии данных) + контакт который замыкается на землю когда вставлен штекер.



Немного о SW3516.
К сожалению вся доступная информация была только на китайском, потому дальше гуглоперевод о возможностях данного чипа.

SW3516 поддерживает двухпортовый выход Type-A + Type-C, а любой порт поддерживает вывод быстрой зарядки.
Порт типа A поддерживает вывод быстрой зарядки низкого напряжения с прямой зарядкой QC3.0 / QC2.0 / AFC / FCP / SCP / PE2.0 / PE1.1 / SFCP / VOOC.
Порт типа C поддерживает PPS / PD3.0 / PD2.0 / QC3.0 / QC2.0 / AFC / FCP / SCP / PE2.0 / PE1.1 / SFCP / выход для быстрой зарядки с прямым зарядом.

При этом на страницах товара часто указывается возможность поддержки режима QC4.0+, в даташите этого нет, зато в там заявлено что верхний порог входного напряжения составляет 40 Вольт.


А кроме того есть схема, где показаны и силовые транзисторы и выходные ключи с шунтами, т.е. то что я показывал выше.


Вторая плата в уже более привычном исполнении, при этом упаковка представляет из себя два пакета скрепленных между собой.
Дело в том, что здесь в комплект входит пара крокодилов и переходник под 5.5/2.1 штекер.

Заявлено все примерно то же самое что и для предыдущей, цена комплекта если не путаю, около 3.6 доллара — ссылка.



На странице этого товара была расписана куча режимов работы, правда очень непонятно, судя по всему это просто результаты тестов, потому приведу как понял.
Порт USB-A
Full Mate20 — SCP, заряд 56 — 4.89 Вольта 4.59 Ампера
P20 pro — SCP, заряд 12% — 5.03 Вольта 4.25 Ампера
V20 — SCP, заряд 43% — 5.13 Вольта 4.5 Ампера
Redmi 8 — QC3.0, 18% — 6.44 вольта 2.79 Ампера
OPPO R17 — VOOC, 43% — 4.8 Вольта 3.8 Ампера
iPhone XS — заряд 5% 5.22 Вольта 2.79 Ампера
One plus 6T — DASH, заряд 15% — 4.7 Вольта 3.8 Ампера

Порт USB type-C
iPhone XR — PD, заряд 7% — 9.17 Вольта 1.91 Ампера
iPhone X — PD, заряд 7% — 9.17 Вольта, 1.51 Ампера
Full Mate20Pro — PD, заряд 55% — 9.2 Вольта 1.58 Ампера
Huawei P20 Pro — PD, заряд 10% — 9.17 Вольта 1.69 Ампера
V20 — PD, заряд 40% — 9.05 Вольта 1.7 Ампера
Redmi 8 — PD, 6% — 6.1 вольта 2.63 Ампера

Максимальная выходная мощность как и у предыдущего, 60 Ватт в режиме Power delivery 20 Вольт 3 Ампера.


Плата не имеет корпуса, зато упакована в термоусадку, на мой взгляд даже аккуратно, но для осмотра пришлось ее все таки снять.


Здесь конечно и дроссель попроще и конденсаторы «пожиже», зато хорошо видно что у USB разъема также 5 контактов.


Плата отмыта плохо, имеются белые следы.


1. Маркировка контроллера стерта, хотя мне непонятно, зачем. Судя по схемотехнике это скорее всего тот же SW3516 что и у предыдущей платы, а значит все относящееся к данной плате можно применить и к этой (протоколы, режимы работы).
Есть правда и разница, здесь супрессор стоит не только по входу, но похоже что и по выходу и силовых транзисторов три, а не два, третий скорее всего защищает плату от переполюсовки, но специально не проверял.
2. На выходе также два шунта и также пара ключей, которые работают на разные USB разъемы, но если у предыдущей платы шунты были одинаковые, по 5 мОм, то здесь по каналу для USB-A установили шунт 4 мОм, а значит максимальный выходной ток может быть больше чем по USB type-C


Третья плата, в отличие от предыдущих у нее только один разъем, но при заказе можно выбрать USB-A или USB-C, цена платы 3.77 доллара — ссылка.
Заказывалась для сравнения, так как мне хотелось «больше мощности», а данная плата имеет заявленную мощность всего до 45 Ватт при том что предыдущие две до 60.

Платка небольшая, аккуратная.


Собрана на базе довольно известного контроллера IP6518, токоизмерительный шунт 20 мОм, дроссель представляет из себя нечто среднее между теми, что были установлены на предыдущих платах, да и вообще плата целиком выглядит немного похуже чем первая и получше чем вторая.


Снизу пусто, при этом место пайки входного конденсатора «дорабатывали напильником».


К сожалению не обошлось и без косяка, дело в том, что заявлено выходное напряжение до 20 Вольт, а выходной конденсатор стоит на 16, вот такая ерунда однако…


Для тестов использовалось следующее оборудование:
1. Доработанная электронная нагрузка EBC-A10
2. Линейный блок питания для снятия осциллограмм
3. Импульсный блок питания для нагрузочных тестов
4. USB-A тестер
5. USC-C тестер
6. Осциллограф
7. Тепловизор.

Процесс нагрузочных тестов выглядел как-то так.


Первая плата показала все доступные протоколы кроме QC 20 Вольт.


1. Да, 20 Вольт в режиме QC не поддерживается, максимум 12 Вольт :(
2, 3. По протоколу SCP можно менять напряжение от 3.06 до 5.46 Вольта. Как по мне, то это тупиковый протокол так как здесь акцент на большой ток, а не на высокое напряжение.
4. Протокол FCP, напряжение 9 Вольт
5. Самсунг AFC.
6. Поддерживается Power delivery версии 3.0
7. На больше части фото видно что к тестеру дополнительно подключен кабель питания, дело в том, что в больше части ситуаций плата кратковременно отключает питание на выходе, скорее всего из-за периодического переключения между USB выходами.
8. Но при этом бывает что работает без отключения, логику работы так и не смог понять.
9. В режиме PD плата выдает до 20 Вольт, значит ограничение на QC программное.


Нагрузочные тесты.
QC, на входе 20 Вольт, максимальный выходной ток 3.2-3.3 Ампера независимо от выходного напряжения, при этом по мере роста тока повышается и выходное напряжение. Во всех режимах отключение по превышению тока работает корректно, после снятия перегрузки напряжение восстанавливается автоматически.




Для теста в режиме Power delivery входное напряжение было поднято до 24 Вольт так как плата позволяет выдавать на выход 20 Вольт.
Здесь все полностью аналогично предыдущим тестам.




Для теста уровня пульсаций я использовал линейный трансформаторный блок питания, электронная нагрузка также не имеет импульсного БП, компьютер был подключен через гальваническую развязку, единственное устройство с импульсным БП был собственно сам осциллограф.

Без нагрузки, входное напряжение 24 Вольта, напряжение на выходе 5 и 12 Вольт, размах около 60 и 30мВ соответственно.


Работа под нагрузкой
1, 2. 5 Вольт 1.5 и 3 Ампера, 40 и 45мВ
3. 4. 12 Вольт 1.5 и 3 Ампера, около 65мВ
5, 6. 20 Вольт 1.5 и 2.5 Ампера, около 45 и 25мВ


Тест нагрева, входное напряжение 24 Вольта, около 20 минут работы при нагрузке 5 и 20 Вольт 3 Ампера. Нагрев умеренный.


Измерение КПД и потерь при разных токах нагрузки и выходных напряжениях.
Табличка, синий — 5 Вольт, красный — 12 Вольт, зеленый — 20 Вольт, во всех случаях входное напряжение 24 Вольта.


И в виде графика, цвета соответствуют таблице.


Вторая плата показала также отсутствие QC 20 Вольт и почему-то Самсунг AFC.


Здесь все абсолютно также как и у предыдущей, при этом реально Самсунг AFC поддерживается, кстати на третьем фото видно что плата преобразователя пытается отключить выход, при установленных 9 Вольт напряжение периодически падает, происходит это только при работе без нагрузки. а сам тестер она нагрузкой не считает, причем опять же, когда как.


Режимы тестирования полностью идентичны предыдущему тесту, впрочем и результаты также почти такие же.

В режиме QC с подключением к USB-A макс ток 3.6 Ампера (у первой было 3.2-3.3), отключение также резкое и также ток не зависит от выходного напряжения.




Режим PD, соответственно подключение к USB-C.
Здесь ток ограничен на том же уровне что и у предыдущей платы, т.е. 3.2 Ампера, выше я писал что у второй платы шунты разные, 4 и 5 мОм, а у первой одинаковые, 5 мОм.




Здесь я вспомнил, что данную плату тестировали и там был выходной ток около 4.8 Ампера в режиме SCP по USB-A выходу.
Устанавливаем необходимый режим и запускаем тест, плата без проблем выдала 5 Ампер, но что интересно, выходное напряжение по мере роста тока падало, хотя во всех предыдущих тестах было наоборот, значит зависимость напряжения от тока скорее всего программная. а не аппаратная.


Пульсации без нагрузки здесь немного повыше, при 5 Вольт около 80мВ и 30 при 12 Вольт.


Работа под нагрузкой
1, 2. 5 Вольт 1.5 и 3 Ампера, 60 и 65мВ
3. 4. 12 Вольт 1.5 и 3 Ампера, около 110мВ
5, 6. 20 Вольт 1.5 и 2.5 Ампера, около 70 и 50мВ

Да, здесь картина похуже чем у первого варианта, явно сказываются дешевые конденсаторы по выходу.


Нагрев при 5 Вольт 3 Ампера такой же, при 20 Вольт 2.5 Ампера немного ниже, скорее всего просто он «переполз» на другую сторону платы, фотографировать обе стороны было очень неудобно, но суть думаю остается прежней, греется умеренно.


Измерение КПД и потерь при разных токах нагрузки и выходных напряжениях.
Табличка, синий — 5 Вольт, красный — 12 Вольт, зеленый — 20 Вольт, во всех случаях входное напряжение 24 Вольта.


И в виде графика, цвета соответствуют таблице.


Плата на базе IP6518, вот здесь тестер определил все что только возможно включая QC 20 Вольт и особенно это круто смотрится на фоне того, что выходной конденсатор установлен на напряжение 16 Вольт, китайские ребята в своем репертуаре.
Но вот Power delivery версии 2.0, а не 3.0 как было у предыдущих, при этом и максимальные токи нагрузки заметно отличаются
напряжение — IP6518 — SW3516
5 Вольт — 3.03А — 2А
9 Вольт — 2.39А — 3А
12 Вольт — 2.31А — 3А
15 Вольт — 1.91А — 3А
20 Вольт — 1.83А — 3А



Сравнение всех трех плат при работе с тестером ZY1276, порядок сохранен. Power delivery не определяется потому, что для этого надо подключение через USB type-C, у меня такого кабеля нет, а в третьем случае пришлось использовать кабель USB-A/USB-C и питать тестер с выхода.


Здесь картина совсем другая, по мере роста тока напряжение на выходе сначала растет, как у предыдущих плат, но после порога защиты начинает плавно падать, что на мой взгляд менее корректно. Максимальный ток при 5 Вольт составил 3.5-3.6 Ампера.


При напряжении 9 и 12 Вольт картина примерно похожа, потому спячу под спойлер.


В режиме QC с выходным напряжением 20 Вольт я получил 2 Ампера, т.е. около 40 Ватт, дальше шло линейное падение напряжения по мере роста тока, особенно наглядно это смотрится на графике.


А вот дальше тестов не будет. В процессе тестирования я часто переключал платы, нагрузку, тестеры и т.п. в итоге случайно закоротил выходные контакты платы, сама плата при этом питалась от линейного БП, но бросок тока, и теперь плата не работает. Судя по всему пробило один из транзисторов чипа, отвечающий за синхронное выпрямление, так как плата пытается запуститься, но в итоге по выходу КЗ. Если подать 5 Вольт прямо на выход платы, то Бп на пределе 5 Ампер уходит в ограничение и начинает медленно нагреваться чип. :(

Теперь выводы.
Лично мне больше понравились платы на базе SW3516. Конечно у второй платы маркировка чипа была стерта, но очень уж похоже что это тоже SW3516. Единственное к чему можно придраться, это отсутствие поддержки режима QC 20 Вольт. что для меня было даже как-то странно, тем более что в режиме PD плата такое напряжение выдает вообще без проблем.
Кстати насчет PD, здесь уже версия 3.0 и выходная мощность до 60 Ватт, что конечно радует. Работают обе платы нормально, при этом у первой (ZC823) выше качество изготовления, лучше элементная база, что положительно сказалось на уровне пульсаций и также еще скажется на надежности, но что интересно, при выходном напряжении 5 и 20 Вольт плата немного проиграла в КПД более дешевому варианту.
Вторая плата, явно из «эконом» серии, особенно это видно по внешнему виду платы и дешевым конденсаторам. Но тем не менее, она имеет право на жизнь, особенно если заменить как минимум выходные конденсаторы. Работает очень даже неплохо, существенное нарекание только к уровню пульсаций.

Третья плата, на базе IP6518. Здесь все по другому. Вроде применены неплохие комплектующие, но почему-то поставили выходной конденсатор на 16 Вольт, а не на 25, Power delivery версии 2.0, мощность всего до 40-45 Ватт, единственно радует что в режиме QC может выдавать до 20 Вольт. Также данная плата не сбрасывает питание так как у нее всего один выходной разъем и ей не надо переключаться между ними как это происходит у первых двух.
По объективным причинам я не провел полные нагрузочные тесты и измерение пульсаций, думаю вы понимаете что пока это невозможно технически, но если подобная плата попадет ко мне в руки опять, то конечно я это все измерю.

Если коротко, то у SW3516 акцент в сторону большей мощности и поддержки PD 3.0, у IP6518 наверное преимущество только в QC 20 Вольт, соответственно первый чип немного новее.

На этом все, надеюсь что информация была полезной.