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之前测了几款dc-dc模块,有坛友希望我再多测试几款以便参考,于是抽时间再对比三款buck拓扑dc-dc降压模块的性能,介绍一下电路原理细节,并对影响效能的原因加以分析。
几块模块都是马宝购得的成品廉价模块,都可以用签到红包抵扣,到手都1,2块钱。
先第一款mp1482方案的buck同步降压模块,外观非常小巧。
商家商品名mini360,使用8脚同步降压ic ,4.75v-18v输入,0.923-15v 2a(卖家标称3a峰值)输出。
体积
夹好测试
12v左右输入,静态10ma(这个和输出电压,取样电阻取值都有关,仅供参考)。
调到5v输出
直接12v输入1.5a输出,输入功率8.486w。 电压略高于12v为了减小线损对输入电压的影响,更接近12v输入时的真实工作状态。
输出7.571w,效率约89.2%(真实效率比这个略高,要考虑线损带来的影响,后面测试都是忽略线损的影响)。不能算低,但是对于同步降压来说还是有点低,后面会说明原因。
运行3分钟后热成像看下温升(热成像没配微距镜效果比较差),周围环境温度大概30度左右,板子电感温度43度,升压ic已经93.6度了,这个温度非常高了。
2a带载测试,输入11.678w
输出10.084w,效率86.3,降低不少。
3分钟后电感温度达到惊人的121度,升压ic 温度快150度了,效率不算低为啥会这么热?因为板子太小了,导致散热面积不够热量堆积造成高温,说明这个成品模块裸板最大输出电流一定要控制在1.5a以内,而且是极限了,2a的规格书最大输出在这个板子上是做不到的,长期运行过热不可避免。
3a的峰值也测一下,输入17.947w。
输出14.911w,效率83%,更加的低了,而且输出状态仅维持了3秒就过热打嗝保护了。 作为同步降压方案,效率已经很低了,温度就不测了必需高到了离谱了。
下面是资料,pwm频率340khz,在dc-dc里已经属于低频了。
红框输出电压计算公式,fb基准0.923v,这个决定最低输出电压。
下面分析一下为啥效率不算高,红圈两颗nmos,分别上管和下管,可以看到rdson高达0.13欧,导通压降太大了,并且随着输出电流加大压降进一步增大,下管续流峰值达到0.5w左右,这么高的耗散功率,对于sop8和这么小的板子必然导致高温高热。
下面是改进原理图,可以看到增加了一颗续流二极管,由于上下管导通切换存在死区时间,上下管同时关闭时降压电感续流没有回路,因此由下管体二极管提供续流,这多少导致ic本身温升会增加那么一点儿,外部加入一颗性能更好的续流二极管会对ic下管体二极管分流,减轻ic发热,对ic最高温度降低有一点儿帮助。自举电容用于上管浮栅驱动,此ic支持过热保护,支持软启动,有补偿网络,但是额定电流效率不高,只适合小体积小电流输出场合。
第二款,更加古老的lm2596,之所以介绍这款,也是因为马宝卖的较多,外观。
这个pwm频率更低(150khz),因此体积较大。最大40v输入,1.27-37v输出 ,标称最大输出电流3a。
非同步降压方案,用的二极管续流,这个板子用了一颗ss34.
输出电压可调,滤波电解滤波。
庞大的电感和可调
背面
体积
准备测试
12v输入静态8ma
输出同样调到5v左右
为了统一测试也是先1.5a输出,输入功率10.618w。
输出7.472w,效率70.37%,很低。
运行3分钟后 2596温度82度,那颗肖特基高达87度,看似比上个温度要低,但是这只是表象,这么低的效率能维持这个温度都得益于较大的体积,并不说明这个模块更好,
2a带载,输入13.445w。
输出9.828w,效率73%,效率反倒提升了,为啥?后面会说。
但是这点效率的提升仍旧不能抵消输出电流加大带来的发热上升,芯片已经93度了,ss34已经能烧开水了。最大裸板工作电流和上一款也差不多1.5a左右吧,再大就得加强散热。
3a输出,输入功率20.648w。
输出14.662w,效率71%,3a测试由于板子只能短时间工作,不能测量3分钟温升,温度突破100多度是没有悬念的。
下面2596资料,原理图cff是个知识点,和反馈采样网络上臂电阻并联,提高越阶负载时的响应速度和输出电压稳定性,当工作负载突然大幅加重会导致反馈网络延迟滞后,需要一段时间的波动才能调整过来,r2并联一颗电容后由于电容高频容抗减小,会使和r2并联的等效阻抗变小,高动态负载变化属于高频范畴,因此cff容抗减小会使fb反馈回路增益加大,ic内部比较器加速反应,使输出快速稳定下来。cff取值每个方案有特定计算公式或推荐值,一般在pf-nf级别取值。2596 cff前馈电容计算公式c=1/(31x10^3xr2) ,取值不能过大,过大会自激。
效率低下的原因在于开关管用的三极管,开通有高达0.3v左右的压降,因此效率极低。属于淘汰方案,因此不推荐购买。上面2a带载测试效率反升的原因在于任何降压ic都有一个最佳效率点,2a输出时占空比加大,开关管开启时间延长,续流管续流时间减小,开关管压降0.3v 续流管大约0.5-0.7v(ss34 2a时大约0.5v ),因此效率提升。 3a不论开关管还是续流管压降都崩,因此效率再次降低。
最后一款,5a同步降压ic 体积不大。
商家参数
qfn20封装
芯片被打磨
“硕大”的电感
商品名mini560 是第一款的兄弟
我买的是12v输出版本因此需要接个电位器调到5v,统一测试。
夹好
静态2ma
调到空载5v
先1.5a输出,输入功率7.97w。
输出7.46w,效率93.6%,很高。
3分钟后模块很凉快,电感温度37度,ic温度44.8度温温的。
2a时,输入10.611w。
输出9.928w,效率93.56%几乎没变化。
电感温度几乎没变化,ic略微升高了一点。
3a时,输入15.946w 。
输出14.775w ,效率92.6%,考虑到输入线损加大应该还是没啥变化(输出到电子负载4线无线损问题)。
温度进一步上升,但是仍旧可以接受范围。
5a输出,输入功率26.967w。
输出24.428w,效率90.58% 效率有所降低,但仍旧算可以接受。
电感开始发热,ic飙到90.7度,已经非常烫手了,看来5a必须要加强散热才行,裸板3a能长期工作。
真实型号是sy8286a,同步降压4-23v输入,最大6a输出,频率600khz(典型,此ic有pfm模式,因此频率有个动态范围)基本架构和mini360类似,但是功能更多了一些,例如pg引脚的性能指示器,内部开漏输出,输出低于额定90%或高于120%会导通提供给外部监视信号。同样支持软启动,支持逐周期输出电流限制,ilmt引脚 接地 悬空或拉高 会改变过流短路时的限流,从7.8a-13.3 三档设定(这款默认接地),mode引脚高低电平可以设置轻负载pwm模式还是pfm模式,pfm模式时轻载效率较高,这款默认pwm 。
可以看到这款板子效率表现不错,同样是同步buck,为啥比第一款要好很多呢?看下图标注,上下管rdson 仅分别38和19mr,因此导通损耗很低,效率得以提升,所以实际效率不能光看同步降压与否还要看mos导通内阻。
输出电压计算公式,0.6v的fb基准也使最低输出电压0.6v起步。
引脚图
累死我了,以上三款模块进行了简单比较和较详细的分析,希望对坛友选购有帮助,最后一款性能最好。
一些恒流调流扩展应用,有时间再更,先这样。
完
更新一下sy8286a调压调流扩展应用电路
原始电路图,改变r1或r2只能调压。
设计了一个调压调流电路,可用于各种充电电路,恒流电路,简易电源等等。
输出电流大约0.44-4.55A连续可调,加一颗lm358和若干外围就可以了,电路没有时间验证,应该没啥大问题。
3款半 boost拓扑dc-dc升压模块性能测试对比/个别款纹波干扰巨大原因分析
https://www.mydigit.cn/thread-326454-1-1.html
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