Обзор портативного свистка — USB блока питания с питанием от USB 5В и выходом 1-24В мощностью до 3Вт. Включение, замеры, проверка защит, осциллограммы, вскрытие, недостатки.
Сразу скажу: не рекомендую, сабж испытаний не пережил.
Последнее время вся электроника уменьшается, все становится компактным и портативным. А эту компактную и портативную электронику нужно от чего-то питать. Первый универсальный вариант USB с 5В, везде сейчас полно USB зарядок (т.е. 5В блоков питания), повербанков и различной электроники с USB портами. Второй вариант, который понравился мне USB с Quick Charge, с помощью которого могу самодельными триггерами получить 12В. Для третьего вариант решил посмотреть в сторону регулируемых USB свистков — блоков питания. На самом деле, купил его ради интереса, посмотреть, как устроен, что бы взять идеи на вооружение, ну и может пригодится.
На рынке, и в обзорах уже на данной площадке, есть большое разнообразие подобных портативных БП, построенных по технологии buck-boost, т.е. SEPIC или более продвинутых вариантах. Есть с разными элементами управления: переменные резисторы на напряжение и ток, кнопками, энкодерами. Во время августовской распродаже на глаза попался вариант с 2-мя кнопками, с подстрочными резисторами показались простыми.
Данный сабж покупал довеском к другим товарам у одного продавца, т.е. сэкономил на общей доставке. Покупал в первую очередь, ради интереса, интерес представляло цифровое управление и общее устройство.
Информация о продукте:
- Модель XY-SIPA-Z
- Режим работы — выход напряжения, защита по току (не ограничение тока)
- Входное напряжение 5В: от 3.3В до 12В
- Выходное напряжение от 1.0В до 24В (по факту до 24.9В)
- Регулировка напряжение с помощью кнопок
- Возможность выключения выхода
- Калибровка
- При выходном напряжении от 1В до 2В мощность до 2Вт, от 2В до 24В мощность до 3Вт
- Защита от низкого выходного напряжения (LVP), когда будет на выходе меньше 0.8В
- Защита от превышения тока и короткого замыкания (OCP) максимум 2А
- Защита от превышения мощности (OPP)
- Память установленного режима после выключения
Внешний вид
Посылка пришла хорошо упакованная в плотную коробку из пенопласта, которая убережет содержимое от превратностей доставки.
Внутри свисток упакован в свою небольшую пластиковую коробочку с информацией о продукте и ссылкой на сайт.
Материал коробка нормальный, петли перегибные, защелка простенькая, держит слабо. Тем не менее коробок приятный.
Бумажка с одной стороны на китайском языке, со второй на английском.
Фото модуля
Модуль блока питания находится в синем прозрачном пластиковом корпусе, склеенным суперклеем из 2-х половинок.
Шов склейки с одной стороны неаккуратный, клей просочился наружу.
На корпусе присутствую четкие отпечатки пальцев сборщика, оставленные на торце с помощью суперклея. Пары суперклея просочились внутрь свистка и осели на компоненты в виде белого налёта.
Плата блока питания. Плата в белом налете: это или плохо смытый флюс и/или осевшие пары от суперклея. Флюс в местах пайки выводов выводных компонентов не смыт.
Для распознавания микросхем белый налёт был с них стерт спиртом.
Линейный стабилизатор на 3.3В в SOT223 корпусе M5333B. Операционный усилитель LM358 в SO8,
Step-Up стабилизатор b6289h в роли SEPIC в SOT23-6 корпусе, диод SS34 на 3А 40В в необычайно компактном исполнении — SMA корпусе.
С нижней стороны контроллер N76E003AT20 в TSSOP20 корпусе и резистор 2512 на 50мОм в роли шунта.
Управление
Модуль управляется 2-мя кнопками: сверху +, снизу -.
Изначально модуль выключен, на верхнем дисплее горит ранее установленное напряжение, на нижнем горит OFF.
Включение/Выключение выхода производится кратковременным нажатием на любую кнопку. После чего на индикаторе тока загорается On на 2-3 секунды или постоянно горит OFF в зависимости от состояния выхода.
Для начала регулировки выходного напряжения нужно нажать обе кнопки и удерживать примерно 2 секунды. Если выход выключен, то настройка напряжения будет недоступна. После входа в режим установки напряжение индикатор напряжения начнёт мигать. Теперь обеими кнопками можно выставить напряжение. Если нечего не делать, то спустя 3 секунды индикатор перестанет мигать. Кратковременное нажатие производит регулировку на 0.1В, если удерживать, напряжение будет плавно изменяться, примерно на 1В/секунду. Но постоянное мигание затрудняет комфортную регулировку.
Свисток запоминает установленное напряжение и состояние выхода. После отключения от USB и последующего включения настройки не сбрасываются.
Если во время включения 5 секунд удерживать обе кнопки зажатыми на обоих дисплеях ненадолго загорятся все восьмерки 8.8.8. — режим калибровки.
В режиме калибровки на верхнем дисплее будет мигать последнее выставленное напряжение. Подключаем мультиметр, замеряем напряжение и если оно отличатся — кнопками можем его подрегулировать. Если зажать две кнопки начнёт мигать индикатор тока, если ток отличается от измеренного — кнопками можно его подрегулировать. Если снова зажать две кнопки, начнётся снова калибровка напряжения.
Измерения
Собираю небольшой стенд.
Питание от линейного блока питания. Измерение напряжения и тока — мультиметр UT61E. Самодельная электронная нагрузка, индикатор на ней не калиброван, основные измерения мультиметром. Измерение входных значение напряжения, тока и мощности USB измерителем (который пока правда сам не проверен). И осциллограф с пирометром за кадром.
Перед замерами блок питания (свисток) не калибровался.
Напряжение
Напряжение измеряется мультиметром с выходного клеммника свистка.
| U уст, В | U дисплей, В | Uзамер, В
I=0мА | Uзамер, В
I=100 мА | Uзамер, В
I=250 мА | Uзамер, В
I=500 мА | Uзамер, В
I=950 мА | Uзамер, В
I=1990 мА |
| 1 | 1.1 | 1.07 | 1.06 | 1.05 | 1.04 | 1.01 | 0.95 |
| 3.3 | 3.3 | 3.36 | 3.35 | 3.34 | 3.32 | 3.294 | — |
| 5 | 5 | 5.08 | 5.07 | 5.06 | 5.04 | — | — |
| 12 | 11.9-12.0 | 11.98 | 11.96 | 11.95 | — | — | — |
| 18 | 18 | 18.03 | 18.02 | — | — | — | — |
| 24 | 24 | 24.05 | 24.03 | — | — | — | — |
| 24.9 | 24.9 | 24.95 | 24.93 | — | — | — | — |
Ток
Напряжение 5В
| I дисплей, мА | I мультиметр, мА |
| 0 | 0 |
| 109 | 111 |
| 500 | 502 |
| 583 | 587 |
Напряжение 1В
| I дисплей, мА | I мультиметр, мА |
| 0 | 6 |
| 111 | 111 |
| 504 | 501 |
| 937 | 938 |
| 1.02 | 1024 |
| 1.50 | 1505 |
| 1.70 | 1700 |
Точность измерений портативного блока питания — хорошая.
КПД
| Uвх, В | Iвх, А | Uвых, В | Iвых, мА | Pвх, Вт | Pвых, Вт | КПД |
| 5.01 | 0.26 | 5.0 | 200 | 1.24 | 1 | 75 |
| 5.01 | 0.84 | 5.0 | 599 | 4.22 | 3 | 71 |
| 5.07 | 0.21 | 1.0 | 602 | 1.18 | 0.6 | 51 |
| 4.98 | 1.11 | 1.0 | 1950 | 5.64 | 1.95 | 34.6 |
| 5.03 | 0.34 | 12.1 | 102 | 1.73 | 1.23 | 71 |
| 5.02 | 0.63 | 12.1 | 196 | 3.17 | 2.37 | 75 |
| 5.03 | 0.38 | 24.0 | 50 | 1.96 | 1.2 | 61 |
| 5.00 | 0.72 | 24.0 | 100 | 3.63 | 2.4 | 66.5 |
КПД низкий.
Нагрев
Нагрев измерялся пирометром. Блок питания был в своём корпусе.
| Uвых, В | Iвых, мА | t, мин | T грС |
| 12.1 | 200 | 60 | 38 |
| 5 | 505 | 50 | 40.5 |
| 5 | 599 | +30 | 50 |
| 1 | 1500 | 11 | 75, 98 плата |
| 24 | 103 | 30 | 46, 56 плата |
Замеры изначально производились до вскрытия корпуса, завершающие 2 замера производил уже после вскрытия. Нагрев идёт в области индуктивностей и конденсатора, разделяющего вход с выходом.
Пульсации
| Uвых, В | Iвых, мА | Uпул, мВ | % |
| 1.0 | 0 | 28.8 | 2.88 |
| 1.0 | 503 | 74.4 | 7.44 |
| 1.0 | 1870 | 240 | 24.00 |
| 3.3 | 110 | 44 | 1.33 |
| 3.3 | 501 | 98 | 2.97 |
| 3.3 | 934 | 168 | 5.09 |
| 5 | 109 | 48 | 0.96 |
| 5 | 584 | 136 | 2.72 |
| 12 | 0 | 32 | 0.27 |
| 11.9 | 102 | 68 | 0.57 |
| 11.9 | 262 | 106 | 0.89 |
| 24.9 | 100 | 102 | 0.41 |
5В 109мА, пульсации 48мВ
3.3В 934мА, пульсации 168мВ
1В 1870мА, пульсации 240мВ
Чем больше напряжение, тем меньше максимальный возможный выдаваемый ток и меньше пульсации. На низких напряжения пульсации сильнее и более существенные. При токах меньше 500мА и напряжении выше 3В соотношение выходного напряжения и пульсаций менее 3%, что нормально для импульсного преобразователя и питаемой цифровой техники. Но для комфортной работы и чувствительной электроники многовато. На низких напряжения пульсации могут достигать 5%, 168мВ при 3.3В. На токах более ампера пульсации очень большие: 24%, т.е. 240мВ при 1 выходном вольте.
При напряжении меньше 11В появляется ещё и низкочастотная составляющая.
1.1В 0мА, низкочастотная составляющая
Защиты
Защита по превышению мощности и тока отрабатывают. Свисток перегрузку и КЗ на выходном напряжение 1, 5, 12, 24.9В пережил.
Но пару раз во время подключения к USB с включенной нагрузкой срабатывала защита внешнего лабораторного питания выставленная на ~1.5А. Подключать к другому более мощному лабораторному БП не стал, пожалел. Если в будущем при подобном обстоятельстве сгорит — дополню.
Переходные процессы
Когда выход стабилизатора выключен на выходе присутствует около 100мВ постоянного напряжения с пульсацией 34мВ.
Если включать и выключать выход стабилизатор кнопками, то все проходит нормально. Всплесков невидно, нарастание и спад напряжения около 40-50мс, без нагрузки спад возможен 400мс.
Но самое веселое происходит, во время подключения свистка к USB порту какого-либо внешнего источника питания. Без разницы, включен или выключен выход — на выходе возникает всплеск, амплитудой превышающие установленное входное значение.
Выходное напряжение 12В, нагрузка отключена, во время подключения к USB всплеск в 21В.
Самое веселое с такой особенностью можно наблюдать на минимальном выходном напряжение. Выходное напряжение 1В, подключена нагрузка 110мА, выход включен. В момент подключения к USB всплеск до 17В, т.е. который превышает в 17 раз установленное значение. Фильтры на входе потребителя должны его спасти, если они есть, но не каждому может это понравится.
Вывод, подключать чувствительную нагрузку к этому свистку можно только после его подключения к USB.
Ещё замеченные глюки
Во время попытки запитать от повербанка мало потребляющею свою приблуду, повербанк отключался спустя 3 сек после подключения. Доставать другой источник питания было лень. На 3-4 попытке стабилизатор «защёлкнулся». На выходе 0В (была ли ранее замеченная составляющая не обратил внимания), на дисплее 00.1В 094мА и отсутствие реакции на кнопки. Подключение-отключение не помогает. После этого его вскрыл для изучения внутреннего мира и добавил фотографий в статью. Позже подключил в режиме калибровки, настройки сбросились на заводские 12В, ожил.
Итог
Компактный настраиваемый USB блок питания питающейся от другого USB блока питания или повербанка. Малая выходная мощность 2.3-3Вт. Работает. Точно показывает выходной ток и напряжения. Большие пульсации, присущие импульсным стабилизаторам, на низком напряжение и большом выходном токе. Низкий КПД. И хороший бодрящий всплеск во время подключения к источнику внешнего питания, который может сжечь чувствительного потребителя.
Не рекомендую.
P.S. на следующий день после испытаний «блок питания» не запустился, ушел в КЗ; сгорела микросхема b6289h. Скорее всего зажарилась во время испытания 1В, 1.5А. Если под руку подвернется замена или донор — починю.
Показать ребенку 'как ток щиплет' :)
Постоянно на работе с дешманскими телефонами на медиатеках просят 'посмотреть почему совсем не заряжается'.
Подать пять вольт можно, но нужен обрезанный USB кабель.
Так что юзкейс норм
из серии «шоб було» а нафига — хз
Жалко только, что нельзя оперативно менять настройки крутилками, а только через меню.
Спасибо за информацию.
Есть очень жирные НО, видимо придётся переписать итог, т.к. не все замечают детали.
aliexpress.com/item/33000486865.html
автор не указал доставку! :)
Свой сабж не рекомендую.
Стоимость доставки добавил.
mySKU.me/blog/aliexpress/74794.html
Силовая часть собрана по классической схеме P-канального мосфета в линейном режиме с ныне мертвого ресурса Solo-Labs, на другом сайте нашел перевод той статьи — Регулируемая электронная нагрузка мощностью 30 Вт. Но в моём случае силовая часть была доработана до 80В 4,5А, 60Вт (90Вт пиковая). Управление с самодельной платы — «башки» на stm32.
Себестоимость без радиаторов выходила что-то вроде 2-3 рубля/ватт.
Режим только один — установка тока, т.е. CC. Принцип: ток идёт через полевой транзистор IRFP3710 в TO247, который работает в линейном режиме. На шунте в 0.1Ом измеряется падение напряжение, которое зависит от протекающего тока. В зависимости от протекающего тока операционный усилитель управляет полевиком. В первой версии, как из ранее указанной статьи управление производилось переменным резистором. Во второй версии вывел управление на МК. На каналы АЦП МК поступает ток, напряжение, температура; МК управляет ШИМ сигналом в 600 шагов, ШИМ проходя через пару П фильтров выравнивается и посыпает на операционник. Для защиты от переплюсовки стоит сдвоенный шоттки диод MBR20100CT. Транзистор через КПТ-8 прикручен прямо к алюминиевому радиатору, радиатор изолирован от остального корпуса. Есть вентилятор, управляемый МК в зависимости от температуры.
Прошивка написана на скорую руку, реализован только весь минимально необходимый функционал. Энкодер задаёт выходной ШИМ, который через фильтр поступает на операционник. Обратных связей нет, только защиты то превышения максимальных порогов. На дисплее отображаются напряжение, ток, мощность, температура. Из дополнительных фич, только графики по времени. Интерфейсов связи с внешним миром нет.
Из минусов: сейчас реализован только один вариант управления — CC. В управляющей плате «башки» на stm32 не предусмотрено подача опорного напряжения на аналоговый вход МК, из-за этого точность снижена. Нет калибровки и уточнения измеряемых величин, из-за чего показания измеряются нелинейно.
Какие планы по развитию на неопределенное будущее: новая плата с управляющим МК непосредственно на измерительной плате, что бы исключить длинные линии (5-8см) до платы управления и наличии более стабильного и точного опорного напряжения. Управлять же будет снова внешний модуль, но связь с ним по цифровому интерфейсу. Другие режимы работы. Более стабильный шунт. Связь с внешним миром. Большее количество силовых блоков, т.е. большая максимальная мощность. Ну и многое ещё другое.
Из фантастических планов: есть корпус от какого-то советского БП весом примерно 10-15кг, размером примерно 60х60х60см. Корпус металлический и сам он является радиатором. В холодные рабочие дни в лаборатории мечтал сделать мощную электронную нагрузку для обогрева лаборатории, ну и для прямого использования. Но прикидка стоимости компонентов и сложности проекта отпугивали; да и не так нужна такая большая мощность.
Характеристики, на которых остановился после испытаний:
Напряжение максимум 80В (пик 90В)
Ток рабочий максимум 4,5А
Ток максимальный 5А (1 минута)
Ток максимальный 6А (10с)
Ток пик 10А (1с)
Мощность рабочая максимальная 60Вт
Мощность максимальная 75Вт (1 минута)
Мощность пиковая 90Вт (1с)
Полевики линейный режим не любят, но тем не менее это один из самый распространённых и простых способов. Главное не перегружать. Во время испытаний и определения рабочего режима на 5А полевик прогрелся до 70 градусов. Основной перегрев идёт у меня по шунту — 90 сверху платы, а резисторы снизу. Поэтому на 5А масимальном токе и остановился. Предусмотрены защиты по температуре, току, мощности.
Для управления использовал готовую свою плату управления и хотелось сделать побыстрее, поэтому о внешних цапах не думал, плюс это промежуточный вариант, тренеровка перед следующим шагом была.
ШИМ применив пару П образных филтров сгладил хорошо, пульсации пропали. Покрайней мере их тогда не заметил и результат тогда меня устроил. Применив хороший фильтр — пожертвовал временем отклика, но т.к. у меня с МК идёт толька установка и не используется обратная связь — то некритично.
До 3 версии руки пока не доходят. По большей части мне текущей нагрузки для простых задачь хватает.
А над 3 вариантом нужно будет подумать, что бы реализовать большую часть своих хотелок.
Но тем не менее случаи, когда была нужна более мощная нагрузка бывают, например для проверки Gopher 6017 (60В 17А), так и не нащёл чем его нагрузить, в своё время; но в тот момент свалились другие проблемы, из-за которых я вообще на него забил с его проблемами, по которым по хорошему нужно было открывать диспут.
"подключать чувствительную нагрузку к этому свистку можно только после его подключения к USB." — эта рекомендация совсем не выход, всегда есть шанс что входное напряжение свистка «мигнет», хотя бы от пропадании сетевого, или плохого контакта (что чаще).
Данная рекомендация, а точнее важная инструкция для тех, кто то же приобретет данный свисток и решит использовать его по назначению.
Наличие осциллограмм и сведение результатов в таблицы показывает доброе отношение к читателю.
Конкретно таблицы.
Для подготовки таблиц использовал самописную программу, которую делал для своего сайта (на прямую она сюда не подойдёт).
Я его покупал в перую очередь ради интереса к его схемотехнике, а не к функционалу.
Если лампы будут кушать больше, чем он способен отдать, то блок отключит выход и лампа не загорится. Это из-за того, что у него реализован только выход напряжения и защита по току.
Лучше взять блок покачественнее, помощнее и с ограничением тока. В этом случае, если тока не будет хватать, лампа будет гореть, но тусклее (если только у неё нет умного драйвера).
Выше уже рекомендовали другой вариант — mySKU.me/blog/aliexpress/74794.html.