Повышающий преобразователь mt3608: MT3608 DC-DC module, DC-DC преобразователь, повышающий, Uвх=2…24В, Uвых= до 28В, Iвых(max)=2А, Китай

Повышающий DC-DC Step Up преобразователь MT3608

Повышающий регулируемый DC-DC Step Up преобразователь на базе микросхемы MT3608 с максимальным выходным током 2 А.

Модуль преобразователя постоянного напряжения выполнен на микросхеме импульсного регулятора MT3608. Применяется для питания различных слаботочных микроэлектронных устройств, с невысоким уровнем энергопотребления. Преобразователь повышает уровень входного напряжения в диапазоне от 2 до 24 В до максимальных 28 В на выходе. Значение продолжительно потребляемого тока для подключаемой нагрузки рекомендуется не превышать более 2 А.

Регулятор МТ3608 способен стабилизировать напряжение на выходе при возможном колебании напряжении на входе. Эта способность крайне полезна в сетях с нестабильным или автономным питанием (например, постепенный разряд аккумуляторной батареи в рабочем режиме подключенного устройства-нагрузки).

Преобразователь МТ3608 используется для питания электронных плат от низкого и не стабильного постоянного источника напряжения, например от батареек или бортовой сети автомобиля.

На вход преобразователя MT3608, можно подключать: батарейки, блоки питания с выходным напряжением от 2 до 24 В, аккумулятор или гальванический элемент, солнечную панель, автомобильную розетку и любой другой источник постоянного напряжения от 2 до 24 В.

  • Повышающий DC-DC преобразователь позволяет получить стабилизированное напряжение постоянного тока на выходе больше, чем напряжение постоянного тока поданное на его вход.
  • Выходное напряжение модуля регулируется подстрочным резистором.
  • Преобразователь напряжения для создания различных робототехнических проектов. DC-DC Step Up модуль питания используется, когда от одного источника напряжения нужно запитать потребителей с разным входным напряжением.
  • Идеально подходит для питания переносных устройств с микроконтроллером типа Arduino, от одного или нескольких литий-ионных аккумуляторов.
  • Повышающий DC-DC Step Up преобразователь MT3608 может использоваться как драйвер светодиодов (LED driver), например, для автомобильных фар.

Характеристики DC-DC Step Up MT3608:
Входное напряжение: от 2 до 24 В
Выходное напряжение: от 5 до 28 В (рекомендуемое до 26 В)
Выходной ток: максимум 2 А
Рекомендуемый выходной ток: 1 А
Частота: 1.2 МГц
КПД: ≤93%
Размер: 30 х 17 х 14 мм

Посмотреть/скачать DataSheet микросхемы MT3608 (формат PDF размер 597 КБ)

Важно! Модуль является повышающим DC-DC преобразователем, поэтому входное напряжение должно быть меньше выходного напряжения!

Важно! Модуль MT3608 не имеет защиты от перегрузки, зато есть защита от короткого замыкания. Так же необходимо строго соблюдать полярность при подсоединении: в противном случае микросхема преобразователя придёт в негодность.

Преобразователь MT3608 совместим с разнообразными электронными платформами модульной сборки, такими как микроконтроллерные Arduino, STM, Teensy, PyCom, Wemos, одноплатные компьютеры наподобие известной Raspberry Pi, и с множеством других.

Преобразователь напряжения MT3608 нашел применение у радиолюбителей и гиков, для конструировании различных источников стабилизированного питания. Из-за своей низкой стоимости, повышающий стабилизатор стал очень популярным в сообществе Arduino. За счет низкого сопротивления встроенного в микросхему MOSFET ключа, dc-dc преобразователь имеет высокий КПД и практически не греется при максимальном допустимом токе 2 А.

Повышающий преобразователь MT3608. Исследование эффективности и переделка в светодиодный драйвер.

Здесь уже было несколько обзоров на данный преобразователь. Я постараюсь поподробнее исследовать его эффективность в режиме работы от литиевого аккумулятора. Также будет доработка до регулируемого источника тока для установки в кемпинговую лампу с заменой свинцового аккумулятора на литиевый. В обзоре будет много рисунков, фотографий, формул и графиков, а ещё расчленёнка и небольшой DIY-бонус.

Disclaimer

Приборы, использованные при составлении обзора, не имеют метрологической поверки и полученные на них результаты не являются измерениями в метрологическом смысле этого слова. Естественно, они полностью работоспособны и взаимный разброс показаний не превышает 1% (специально проводил сравнение пару месяцев назад). Тем не менее, полученные значения рекомендуется использовать только для относительных сравнений (что и было целью работы).
В обзоре нет ничего революционного или оригинального. Приведённая информация рассчитана на начинающих радиолюбителей и едва ли заинтересует паял 80-го уровня.


Цель и объект доработки

Давным давно

в далёкой, далёкой галактике

мне подарили светодиодную кемпинговую лампу «Яркий луч» T-20LA.

Внутри лампы была неприлично примитивная схема со свинцовым аккумулятором на 6 В и 4 Ач. Зарядка лампы производилась внешним сетевым блоком питания на 12 В и несколько сотен миллиампер (валяется где-то в радиохламе, лень искать для фотографирования) через токоограничительные резисторы с грубой индикацией процесса зарядки без автоматического отключения. Надо было следить за временем заряда и отключать вручную. Напряжение с аккумулятора просто подаётся на светодиоды через примитивный резистивный драйвер (токозадающие резисторы).

Аккумулятор давно потерял свою ёмкость и превратился в подставку для канцтоваров.

В нижней части лампы находится крышка, открутив которую можно получить доступ в аккумуляторный отсек. Подсоединение аккумулятора выполняется плоскими автомобильными клеммами. Рама для крепления аккумулятора съёмная. На ней размещается плата с разъёмом питания и зарядной частью электроники. Питание с аккумулятора подаётся на два металлических прутка, которые являются шинами питания и одновременно скрепляют верхнюю и нижнюю части лампы.



В верхней части лампы под крышкой с байонетным соединением находится плата с выключателем питания (вращающийся диск как на мультиметрах) и токозадающими резисторами.

Светодиоды располагаются на четырёх платах, установленных в съёмной пластиковой кассете. В лампе четыре платы. На каждой плате по пять светодиодов. Всего 20 штук.

Светодиоды стандартные 5мм. На платах и между ними реализовано параллельное соединение. Падение напряжения на диодах при рабочем токе 20 мА составляет 3,25 В, что и объясняет такую схему. Последовательное соединение двух (групп) светодиодов аккумулятор уже не потянул бы. С резистивным драйвером рабочий режим (20шт х 20мА = 400 мА) достигается при напряжении на аккумуляторе 6,3 В. При изменении напряжения ток, естественно, тоже меняется. В этом минус резистивного драйвера, да и эффективность у него в данном случае
Pсд/Pакк=Uсд/Uакк=3,25/6,3=52%
После смерти аккумулятора, лампа валялась без дела, ожидая лучших времён. И вот они настали.

Почитав обзоры на повышающий преобразователь MT3608 (раз, два) решил заказать себе такой для экспериментов. Основные особенности преобразователя уже описаны в этих обзорах, поэтому я не буду повторяться.
Вспомнив о нескольких устройствах валяющихся дома и ожидающих ремонта системы питания, взял с запасом сразу 10 преобразователей (как потом оказалось, не зря). У того же продавца набрал ещё немного всякой мелочёвки, чтобы лишний раз на почту не бегать. Пришёл весь комплект примерно через месяц в стандартном жёлтом пакете с «пупыркой». Все преобразователи упакованы в индивидуальные антистатические пакеты.


Сразу все проверил, чтобы отписаться в отзыве продавцу, если что не так. Все оказались рабочими, только один я сам сжёг во время проверки. В полученных экземплярах выходное напряжение регулировалось во всём диапазоне работы подстроечного резистора (в отличие от плат из более ранних обзоров). Лазил по плате и щупами тестера случайно замкнул обратную связь на землю (2 и 3 выводы МС). Мгновенно получил плату с КЗ по входу и «мёртвой» микросхемой 🙁
Объяснение отличий в поведении схемы нашёл, когда при доработке снял подстроечный резистор. Разводка платы отличалась от той, которая бозревалась раньше (на фотографии для сравнения показана плата из обзора mysku.
club/blog/aliexpress/37152.html, автор ksiman). Теперь выводы резистора, которые в комментариях к обзорам рекомендовалось соединять самостоятельно, соединены дорожками. Других отличий в схеме нет. Выходной конденсатор всё так же расположен

где-то в ж…

в удалении от выхода. Значит китайцы не читали муську, а просто сделали универсальный вариант платы с возможностью установки постоянного резистора (свободное место присутствует) вместо подстроечного для варианта с фиксированным выходным напряжением.

Смысл дальнейших действий

Мне требовалось запитать от этого преобразователя четыре платы с пятью параллельно соединёнными светодиодами на каждой (по 100 мА на плату). Платы я мог соединять произвольно. Особенностью светодиодов (как и обычных диодов) является сильная нелинейность вольтамперной характеристики. По этой причине для них нормируется ток, а не напряжение, которое может иметь существенный разброс при фиксированном токе.

Из этих соображений предпочтительным способом соединения нескольких светодиодов является последовательное с управлением общим током. Менять соединение в пределах каждой платы я не стал. Для 20 светодиодов напряжение питания составило бы около 65 В. Преобразователь же даёт не более 28. Но можно по разному соединить платы. Реально есть 3 варианта:
— все 4 параллельно (оставить как было) и переделать преобразователь в SEPIC, как в обзоре kirich-а, напряжение 3,25 В, ток 400 мА,
— последовательно соединить две пары с параллельным соединением в парах (схема 2S2P), требуемое напряжение 6,5 В, ток 200 мА,
— последовательное соединение всех 4-х плат (схема 4P), требуемое напряжение 13 В, ток 100 мА.
Первый вариант я отбросил как наиболее трудоёмкий и неправильный с точки зрения оптоэлектроники. Оставшиеся два требовали сравнения по эффективности. Документации на MT3608 для этого было явно недостаточно. Литиевый аккумулятор выдаёт не 5 вольт и тем более не 13.


Основной целью исследований была оценка эффективности работы преобразователя при различных выходных напряжениях и токах. Был собран небольшой проверочный стенд из одного произвольно выбранного преобразователя, лабораторного блока питания, имитирующего литиевый аккумулятор, двух тестеров (контроль напряжения и тока на выходе преобразователя) и электронной нагрузки.

На данном этапе я ещё не менял расположение выходного конденсатора, поэтому для сглаживания пульсаций выходного напряжения добавил электролит на 2200 мкФ. После этого показания вольтметра перестали скакать. Ещё добавил термопару на саму микросхему MT3608, но это оказалось лишним. Я не ставил целью проводить стресс-тест преобразователя или доводить его до перегрева, поэтому прекращал повышение выходного тока, когда начиналось резкое падение выходного напряжения. При этом температура микросхемы немного превышала 60 градусов, дроссель и диод грелись ещё меньше.

Эффективность преобразователя оценивалась при четырёх значениях входного напряжения:
— 2,5 В, типовой порог срабатывания защиты литиевых аккумуляторов (DW01 и т. п.),
— 3,0 В, минимальное безопасное напряжение разряда,
— 3,6 В, номинальное напряжение (наихудший вариант),
— 4,2 В, максимальное безопасное напряжение на аккумуляторе.
Забегая вперёд скажу, что я использовал в данной работе аккумуляторы без маркировки, поэтому и ориентировался на типовые значения. Для идентифицированных банок, естественно, посмотрел бы в даташите.
Выходные напряжения выбирались в диапазоне от 5 В (на случай, если захочется сделать на этом преобразователе повербанк) до 13 В (максимальное напряжение на моей модели нагрузки и соединение плат светодиодов по схеме 4Р, вот такое совпадение). Выходной ток регулировался от 100 мА до момента «завала» выходного напряжения. Графики получились не такими гладкими, как я ожидал, но на большую статистику с усреднением у меня бы уже терпения не хватило. Так что извиняйте.




На данном этапе уже можно сделать промежуточные выводы:
— эффективность преобразователя увеличивается при увеличении входного напряжения, но это ничего не даёт, т. к. оно определяется аккумулятором и не регулируется,
— эффективность уменьшается при увеличении выходного напряжения, в моём случае последовательное соединение плат со светодиодами получается чуть менее эффективным,
— наибольшая эффективность достигается при выходном токе 200…300 мА, опять же преимущества у схемы 2S2P.
Первый пункт можно было просто посмотреть в документации на MT3608
, но остальные дали повод для предварительного выбора менее «правильной» схемы 2S2P.
Ещё явно отметил, что выходное напряжение начинает уменьшаться, а температура повышаться, когда входной ток превышает 2 А. В лампе токи будут меньше, но в дальнейшем именно это значение (ну максимум 2,5 А) буду считать предельным для MT3608 без дополнительного охлаждения и при сохранении приличной эффективности. Раз уж у меня в наличии девять преобразователей, решил проверить разброс параметров. Полный повтор всех режимов полностью отбил бы у меня желание доводить работу до конца, поэтому воспроизвёл только самый интересный. Входное напряжение 3,6 В, выходное 5 В. Оценим, насколько хороши эти преобразователи для самодельных ПБ.



Красным цветом выделен преобразователь, участвовавший в предшествующих тестах. Видно, что больше ампера с преобразователей не снять (на разряженном аккумуляторе всё будет ещё хуже). Два экземпляра уже при 1,4 А ушли ниже 4,75 В (минимально допустимое значение для USB). На свежезаряженном литии можно будет и полтора ампера вытянуть, но во всём рабочем диапазоне 1А это предел для MT3608.

Вот ещё пара графиков


Как я уже говорил выше, при входном токе больше 2,5 А на выходе преобразователя начинается сильный завал параметров.


Переделка в светодиодный драйвер

Для «правильного» питания светодиодов необходим источник со стабилизацией выходного тока, а MT3608 стабилизирует напряжение. Переделку сделать не сложно. Обычно источник питания подстраивает выходные параметры на основании информации, получаемой по входу обратной связи (FeedBack). При стабилизации напряжения сигнал берётся с резистивного делителя, подключенного к выходу источника. При стабилизации тока – с шунта, включённого последовательно с нагрузкой. Есть и другие схемы (например, оба типа источников можно сделать на линейных стабилизаторах), но эти самые распространённые. Источник питания будет менять напряжение (ток) на выходе пока на входе обратной связи не будет достигнуто определённое напряжение (у MT3608 оно равно 0,6 В).

Выпаяв резисторы делителя из преобразователя, сделал макет. Для проверки разных способов соединения светодиодов параллельно с шунтом поставил высокоомный делитель (схему см. ниже) с переменным резистором с удобной крутилкой, найденным в домашних запасах. Во время экспериментов спалил ещё один преобразователь. Подал питание, когда вход обратной связи не был никуда подключен (не специально, монтажный провод был оборван внутри). Лабораторник сразу ушёл в защиту по току. Опять КЗ по входу преобразователя. Вот такие нежные эти повышающие преобразователи.

На всякий случай проверил две схемы включения плат со светодиодами (2S2P и 4P).

Что? 60%?!!! WTF? Внезапно! Перемерял несколько раз. Без изменений. Режим, который по предшествующим экспериментам должен был обеспечивать эффективность около 90%, дал только 60%. Очень странно. Не должна была переделка так повлиять. Но я не стал ещё на несколько дней закапываться в подробности, т.к. победил более правильный вариант с последовательным подключением. На нём и остановился. Переменный резистор оставил, чтобы менять ток светодиодов в диапазоне от 50 до 100 % от номинального. После окончательного подбора резисторов схема переделки приобрела такой вид:

UPD: По совету более опытных товарищей добавил в схему цепь ограничения выходного напряжения в случае отключения нагрузки. Стабилитрон можно ставить любой на напряжение больше 13 В. В своих запасах такой не нашёл, поэтому поставил последовательно два по 9 В. Резистор 10 кОм ограничивает ток стабилитрона при срабатывании защиты до безопасного уровня (у меня получалось не больше 40 мкА при любом состоянии переменного резистора). 2*R=0,2*0,2*12=0,48 Вт, почти без запаса, что не очень хорошо). Для 100 мА рассеиваемая мощность будет 120 мВт, но я не стал менять шунт. Запас по мощности не помешает.


Доработка лампы

Для доработки лампы нашёл в своих запасах несколько литиевых аккумуляторов от какой-то старой ноутбучной батареи. Взял модуль зарядки на TP4056 с защитой, который заказал у того же продавца (тоже взял десяток про запас). Для ввода питания в лампу решил использовать штатную плату с разъёмом 5,5х2,1 мм. Остальные элементы с платы можно выпаивать.

Соединение элементов лампы реализовал по следующей схеме:

В крышке лампы разместил доработанный преобразователь. Выходной конденсатор перенёс на выход платы. Шунт и резисторы делителя припаял непосредственно к плате. Жёсткости выводов оказалось достаточно для надёжной фиксации. Саму плату закрепил на две стойки, которые присутствовали в конструкции крышки, но не были ранее задействованы. Платы со светодиодами соединил последовательно и дополнительно зафиксировал болтающиеся края герметиком. В монтаже максимально задействовал старые провода. Где не хватило, использовал красно-чёрный акустический провод ШВПМ 2х0,5 мм2, который купил когда-то в оффлайновом автомагазине. Теперь использую в домашних поделках для монтажа слабонагруженных силовых цепей.

На раме аккумуляторного отсека кабельными стяжками закрепил батарею из параллельно соединённых аккумуляторов, стянутых чёрной изолентой. Понимаю, что подрываю устои и разрываю шаблоны. В детстве пользовался только синей, но потом попробовал чёрную. Подсел. Теперь не могу отвыкнуть. 🙂

Там же на двухсторонний скотч приклеил плату зарядки, припаянную к аккумуляторам и старой плате, на которой кроме разъёма питания ничего не осталось. Заряжайку приклеил так, чтобы её светодиоды были направлены в дырку, через которую раньше торчал светодиод индикации зарядки.

Из двух стержней от авторучек и полиморфуса сделал импровизированный световод с рассеивателем, который воткнул туда, где раньше торчал светодиод.


Получилось даже лучше чем было. На фотографии не так эффектно, но в темноте смотрится просто космически.

После сборки лампа сразу заработала. Не имеет никаких внешних признаков доработки (не считая более наглядного индикатора зарядки). Пришлось только стереть маркировку «12 В» под разъёмом питания чтобы не вводить в заблуждение будущих пользователей.

Открыв верхнюю крышку, можно получить доступ к

расширенным настройкам

регулятору яркости. На «внешнем интерфейсе» доступ к регулятору отсутствует, чтобы не смущать неопытных пользователей непонятной крутилкой.


Бонус

В процессе ремонта различных электронных устройств иногда возникает необходимость в востановлении или замене проприетарных (редких, не существующих в разборном варианте, вообще неизвестных) соединителей. Конечно, хорошо иметь в мастерской запас различных разъёмов и не ломать голову, но иногда проще и быстрее восстановить то, что попало в ремонт (если только это не адские варианты типа micro-hdmi) чем рыться в каталогах магазинов разыскивая непонятный коннектор, зная только его внешний вид. Далее будет рассмотрена несложная техника ремонта разъёмов с небольшим количеством контактов на примере изготовления кабеля питания для лампы. Придумано не мной, подсмотрел где-то здесь в комментариях к обзорам разъёмов.
Для работы будет использован уже упомянутый выше провод 2х0,5, неразборный разъём USB-A от неизвестного устройства и древний штекер 5,5х2,1 с рассыпавшимся от времени корпусом. Разъёмы специально подобраны для демонстрации технологии. Так-то у меня в запасе лежит десяток новых каждого типа. Контакты и изоляционные элементы разъёмов должны быть целыми, без следов оплавления и деформаций. С «кривыми» разъёмами в цепях питания лучше не экспериментировать. Допускается только повреждение корпуса (он вообще не пригодится).

С разъёмов удаляются остатки корпусов. Мне попался USB-штекер от какой-то зарядки, были распаяны только контакты питания.

Заготавливается термоусадка для фиксации места ввода кабеля (она же будет выполнять роль амортизатора изгиба) и изоляции корпуса разъёма. Для небольших разъёмов можно обойтись одним куском. Не забываем заранее надеть на кабель нужные куски) Запаиваем, греем (кому чем больше нравится). Кстати, о термоусадке. Когда-то купил два набора по три метра: тонкие трубки (0.8/1.5/2.5/3.5/4.5mm) и толстые трубки (6/7/8/9/10mm). Теперь для подбора нужного диаметра просто выбираю подходящий из пучка, висящего на рабочем месте.

Полученный кабель полностью выполняет свои функции и прекрасно помещается в аккумуляторном отсеке лампы на время хранения. Выглядит не хуже покупного, радует владельца возможностью продемонстрировать

нищебродство

хозяйственность и даёт +1 к инженерным навыкам.

Преобразователь постоянного тока

MT3608: техническое описание, схема, схема [видео и часто задаваемые вопросы]

Автор: Kynix

Дата: 22 февраля 2022 г. Деталь

Infineon

Обзор продукта

MT3608 — это 6-контактный повышающий преобразователь SOT23 с постоянной частотой, предназначенный для небольших приложений с низким энергопотреблением. MT3608 переключается на частоте 1,2 МГц и позволяет использовать крошечные недорогие конденсаторы и катушки индуктивности высотой 2 мм или меньше. Внутренний плавный пуск приводит к малым  пусковой ток и продлевает срок службы батареи.

 

В MT3608 реализован автоматический переход в режим частотно-импульсной модуляции при малых нагрузках. MT3608 включает блокировку при пониженном напряжении, ограничение тока и защиту от тепловой перегрузки для предотвращения повреждения в случае перегрузки на выходе. MT3608 доступен в небольшом 6-контактном корпусе SOT-23.

 

В этом блоге будет систематически представлен MT3608, начиная с его функций, распиновки и заканчивая спецификациями, приложениями, включая техническое описание MT3608 и многое другое.

 

Catalog

Product Overview

Related Video Introduction

MT3608 Features

MT3608 Pinout

MT3608 Pin Description

Приложения MT3608

Эквиваленты MT3608

MT3608 Circuit Schematic

Working Principle and Boosting Circuit

MT3608 Block Diagram

MT3608 Package

MT3608 Specification

MT3608 Datasheet

Использование предупреждений

Часто задаваемые вопросы по MT3608