Tajemnice małych przetwornic obniżających
Maleńkie moduły obniżające z układem scalonym MP2307, nazywane MINI-360 to bodaj najtańsze przetwornice na rynku. Budzą duże zainteresowanie, ponieważ są to przetwornice synchroniczne o deklarowanym prądzie maksymalnym 1,8…3 A. Potrafią jednak zaskoczyć: i pozytywnie, i negatywnie.
Sam układ scalony MP2307 może pracować z ciągłym prądem obciążenia do 3 A, szczytowym 4 A. W większości ofert handlowych jest informacja, że maksymalny ciągły prąd pracy pokazanego na fotografii tytułowej modułu to 1,8 A, co jest efektem słabych warunków chłodzenia maleńkiej płytki o rozmiarach niecałe 18×12 mm.
Przy małym układzie scalonym i maleńkiej płytce prąd pracy sięgający prawie 2 amperów to sukces, wynikający z tego, że jest to przetwornica synchroniczna z dwoma na przemian otwieranymi MOSFET-ami.
Częstotliwość pracy to około 350 kHz, czyli dość dużo, co pozwala wykorzystać miniaturową cewkę o indukcyjności 10 mikrohenrów.
Do zakupu zachęca też informacja o bardzo dużej sprawności, sięgającej według różnych źródeł 96…98% (choć karta katalogowa układu scalonego podaje sprawność do 95%).
Zakres napięć wejściowych to 4,5…23 V. Jest to przetwornica obniżająca, więc napięcie wyjściowe zawsze jest niższe od wejściowego i według katalogu można je ustawić w granicach 0,925…20 V.
Najpierw przedstawię zalety. I tak fotografia 1 pokazuje pracę tego maleństwa przy prądzie wyjściowym ponad 2,8 ampera! Co prawda w takich warunkach moduł wymagał dodatkowego chłodzenia – jasny kształt z prawej strony to wylot suszarki do włosów (z wyłączoną grzałką, tylko wentylator i to z niepełną wydajnością). Praca przy prądzie obciążenia do 3 A jest możliwa i nie grozi szybkim uszkodzeniem choćby dlatego, że układ scalony MP2307 ma wbudowane zabezpieczenie termiczne, które wyłączy przetwornicę, gdy struktura osiągnie temperaturę około +160°C.
Fotografia 1
Jeszcze lepiej widać to na filmie dostępnym w moim kanale na YouTube, gdzie pokazana jest praca przy prądzie 3 amperów – warto obejrzeć. Dane z karty katalogowej kostki MP2307 nie są przesadzone!
Nic dziwnego, że właśnie taką maleńką przetwornicę wykorzystałem do żarzenia lampy w projekcie Twój pierwszy wzmacniacz lampowy. Prąd żarzenia przeciętnej małej lampy jest mniejszy niż pół ampera, więc mamy duży zapas prądu i mocy.
Ta mała przetwornica pozytywnie zaskakuje swoimi możliwościami, jednak potrafi też zaskoczyć negatywnie, i to pod kilkoma względami.
Przykład na fotografii 2. Przetwornica nie jest obciążona. Zasilana napięciem 15 woltów pobiera 20 miliamperów prądu, czyli pobiera i zamienia na ciepło 0,3 wata mocy!
Fotografia 2
W zasadzie 300 mW to nie jest specjalnie dużo, ale cewka przetwornicy jest bardzo mocno ciepła – ledwo można utrzymać na niej palec. Podkreślam – bez obciążenia. W testowanych dwóch innych egzemplarzach przetwornicy prąd spoczynkowy był trochę mniejszy, ale cewka też była w nich mocno ciepła.
W każdym razie taka przetwornica nie nadaje się do oszczędnych urządzeń zasilanych z baterii!
W Internecie można znaleźć informację, że niektórzy przy zakupach trafiają egzemplarze o spoczynkowym prądzie nawet 50 mA i więcej. Wtedy cewka jest bardzo gorąca. Natomiast według katalogu sam układ scalony pobiera podczas takiej pracy maksymalnie 1,5 mA (w modelu z fotografii 2 po wlutowaniu cewki pobór prądu wynosił 1,7 mA). Spoczynkowy prąd to dość złożona sprawa, ale trzeba podkreślić, że to nie układ scalony się grzeje, tylko przede wszystkim cewka. W dalszej części artykułu te kwestie są opisane nieco szerzej.
A na razie zwróć uwagę na fotografię 3, pokazującą test innego mojego egzemplarza przetwornicy MINI-360, który w spoczynku pobiera 12,5 mA.
Fotografia 3
(…) ciach!
To jest tylko początek, zapowiedź artykułu, którego pełna wersja ukazała się z numerze majowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 5/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 5/2023 znajduje się tutaj.
Piotr Górecki
