|
DC/DC модуль XL6009 для 12В--->18В драйвера SiC транзисторов
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Дек-23, 01:27 | Сообщение # 1 |
 опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Для питания затвора карбид-кремниевых (SiC) транзисторов в передатчиках нужно +18В. Самое простое решение - использовать базовый, 24В блок питания, а потом просто понизить с помощью лм-ки L7818CV до 18В. С другой стороны, передатчик можно питать и от 12В, например аккумулятора. В таком случае нам помогут DC/DC "повышайки". И самая простая и известная их них, это XL6009.
Никогда их раньше не тестировал, поэтому в данной теме покажу всё, что удалось узнать про этот модуль. На фото вверху оригинальный, внизу - после тестов и модернизации.
1. Регулировка выходного напряжения.
Любые подстроечные резисторы имеют свойство "терять" резистивный слой со временем, а тем более неизвестно-китайские, поэтому, первым делом избавляемся от подстроечника. В модуле он используется как реостат, поэтому, вот его значение:
18В = 4.4кОм
17В = 4.0кОм
16В = 3.85кОм
15В = 3.63кОм
Ближайшее к 18В стандартное значение 4.3кОм (у меня получился 4.26кОм), впаял, выходное напряжение получилось 17.3В. Отлично.
2. Нагрузка для теста.
Если применять IXDD609 драйвер и GC2M0160120D карбид, то потребляемый драйвером ток на частоте 3МГц около 280мА. Если применять карбид на 80мОм, или самодельный драйвер на p-n полевиках, то потребляемый ток может вырасти до 450-500мА. Поэтому, в качестве нагрузки применил два резистора по 75Ом, общее сопротивление получилось 38Ом.
3. Холодный и горячий старт модуля.
Подал на модуль 12В, ток покоя 8-9мА, модуль стартует, всё хорошо. Подключил 38Ом резистор на выход, модуль стартовать на горячую отказывался. Если подключать нагрузку уже после запуска модуля, всё нормально. Сначала думал, что модуль бракованный, попробовал второй - то же самое. Думал, думал и нашёл причину. При подключенной нагрузке у модуля довольно высокий "пусковой" ток. У меня на блоке питания стояло ограничение тока на 1А и при подаче питания блок просто уходил в защиту. Увеличил ток ограничения до 5А, модуль под нагрузкой стал запускаться нормально.
4. Потребление и КПД.
Вход 12В, на выходе 17.3В, нагрузка 38Ом, ток 0.442А, мощность 7.65Вт. Потребление модуля от 12В 0.7А, мощность 8.4Вт. КПД 91%.
Далее запускал модуль от разного напряжения, при той же нагрузке на выходе.
14В 0.596А, 8.34Вт, КПД 91.7%
13В 0.645А, 8.38Вт, КПД 91.2%
11В 0.77А, 8.47Вт, КПД 90.3%
10В 0.854А, 8.54Вт, КПД 89.6%
9В 0.958А, 8.62Вт, КПД 88.7%
8В 1.083А, 8.66Вт, КПД 88.3%
Таким образом, если передатчик запитывать от 12В аккумулятора, автомобильного или от ИБП, драйвер SiC мофета будет гарантированно выдавать 17.3В при падении напряжения на аккумуляторе до 8В. А может и меньше.
5. Нагрев.
Это нагрев до всех доработок, когда входное напряжение 12В, ещё стоит подстроечник, на выходе ровно 18В на нагрузке 38Ом. Самая горячая точка - мелкий диод Шоттки, 57 градусов:
А это нагрев после всех доработок, когда на выходе 17.3В, но, когда входное напряжение 8В. КПД модуля, конечно же снижается, поэтому нагрев диода Шоттки становится чуть выше, 60.4 градуса.
В любом случае, нагрев - рабочий и нормальный, совершенно безопасный для долговременной и надёжной работы. Отлично.
6. Включение и выключение модуля.
Быстро включал, выключал модуль, имитируя "приём-передачу" и наблюдал, есть ли опасные скачки напряжения на выходе. Скачок напряжения есть, но, буквально около 1В, что совершенно безопасно и для драйвера и для затвора. Отлично.
В следующем сообщении продолжу.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Суббота, 2024-Дек-28, 22:05 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Дек-23, 01:55 | Сообщение # 2 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Теперь, самое интересное. Пульсации на выходе модуля.
Говорю сразу - их можно не уменьшать, но, я перфекционист в этом плане, поэтому, всегда стараюсь максимально их снизить.
1.1 Вот так выглядят пульсации на нагрузке 38Ом при напряжении 17.3В до всех доработок. DC:
1.2 Вот так выглядят пульсации после доработок. DC:
2.1 Пульсации на нагрузке до доработок. АС:
2.2 Пульсации на нагрузке после доработок. АС:
Красиво)
Что было сделано.
1. Удалён выходной планарный электролит на 100мкФ 50В, т.к. это самая-самая дешманская китайская ерунда. Вместо него был впаян танталовый на 10мкФ 25В.
2. Удалён по выходу SMD керамический конденсатор формата 0603 наверное. Тоже, неизвестная китайская мелочь. Скальпелем зачистил пошире печатное место и впаял туда два SMD 1206 формата, фирменные Murata, на 0.1мкФ 50В NP0.
3. На выход поставил твёрдотельный электролит на 220мкФ 25В, который китайцы называют Super Low ESR)). У них и правда очень низкий ESR, брал тут: https://aliexpress.ru/item/1005004533157680.html
4. Затем самый простейший выводной дроссель на 10мкГн, сопротивление постоянному току 0.15Ом, под нагрузкой не греется.
5. И после этого дросселя ещё один "супер пупер" на 220мкФ, который зашунтировал керамическим 100нФ.
Получилось, конечно не очень эстетично, но, зато пульсации весьма заметно снизились. Для меня это принципиально.
Вот такое вот тестирование. Надеюсь, информация кому-нибудь, да пригодится.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Понедельник, 2024-Дек-23, 11:41 | Сообщение # 3 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 (  ) У меня на блоке питания стояло ограничение тока на 1А и при подаче питания блок просто уходил в защиту
То же самое было и у меня, не сразу понял, в чем дело )
За тесты спасибо.
Сейчас вместо 6009 китайцы активно продают 6019-й - не вникал, в чем разница...
И не знаете, чем отличается реализация модуля на одном дросселе (как у вас на фото) и с двумя - как вот тут: https://aliexpress.ru/item/1005001621783699.html ?
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Дек-23, 15:14 | Сообщение # 4 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) чем отличается
Отличия, которые заметил беглым взглядом:
1. 6009 работает на частоте 440кГц, 6019 на частоте 220кГц.
2. У модуля 6019 есть вывод для включения и выключения (Enbl).
3. Модуль на 6009 можно делать или только повышающим или только понижающим.
4. Модуль на 6019 можно делать одновременно и понижающим и повышающим.
5. У модуля на 6019 по выходу стоит дополнительный LC фильтр для снижения пульсаций.
6. У модуля на 6019 используется чуть более мощный выходной диод Шоттки.
Для наших задач применения модуля в качестве повышайки до 18В, теоретическое преимущество 6019 - меньшие пульсации на выходе, возможно не придётся городить колхоз с фильтрацией, как делал я. Надо купить и затестить.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2024-Дек-28, 20:51 | Сообщение # 5 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) Сейчас вместо 6009 китайцы активно продают 6019-й - не вникал, в чем разница...
Пришёл 6019 модуль, на фото внизу:
1. Точно так же не стартует при подключенной нагрузке на малом токе с блока питания. Выставил на блоке питания ограничение в 4А, стартанул под нагрузкой.
2. Вход 12В, потребляемый ток 0.865мА, 10.38Вт. Выход 18В, ток 0.473А, 8.5Вт. КПД 81.88%.
Вход 8В, потребляемый ток 1.284А, 10.27Вт. Выход такой же, КПД 82.7%
3. Скачков на выходе при резкой подаче питающего напряжения так же, практически нет.
4. Нагрев при 18В на выходе и нагрузке 38Ом, 0.473А:
P0 - диод Шоттки
P1 - микросхема 6019
P2 и P3 - дроссели
Всё примерно по 59 градусов
5. Пульсации под нагрузкой, DC
6. Пульсации под нагрузкой, AC
7. Резистор установки напряжения так же включен в качестве реостата. При 18В на выходе, сопротивление 4.58кОм.
Выводы.
1. 6019 модуль имеет КПД около 80%, 6009 модуль имеет КПД около 90%.
2. Нагрев такой же
3. Пульсации на выходе 6009 модуля до доработок около 800мВ п-п, после доработок около 300мВ.
У 6019 модуля до доработок около 500мВ п-п.
4. Оба модуля стабильно работают при снижении входного напряжения с 12В до 8В.
Что можно сказать.. Конечно, хотелось бы более сильного снижения пульсаций без всяких доработок, но, что есть, то есть. Да, пульсации у 6019 модуля ниже, но, всего на 35%. Наверное, это из-за того, что в 6009 модуле силовой дроссель на 47мкГн, а в 6019 на 33мкГн, да и частота ШИМ ниже в 2 раза.
В общем, неоднозначные впечатления.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Суббота, 2024-Дек-28, 22:02 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2024-Дек-28, 22:45 | Сообщение # 6 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Подключил на выход 6019 модуля дополнительный фильтр из теста с модулем 6009:
Low ESR электролит 220мкФ ---> дроссель 10мкГн ---> ещё один Low ESR электролит на 220мкФ, на ноги которого припаян керамический конденсатор на 100нф:
Саму плату модуля не трогал.
Пульсации под нагрузкой, DC:
Пульсации под нагрузкой, AC:
Пульсации с 500мВ п-п снизились до 350мВ п-п. Результат хороший. Особенно учитывая то, что саму плату "ковырять" не пришлось. То есть, дополнительный LC фильтр на выходе модуля можно будет разместить на плате драйвера передатчика.
Более точный замер подстроечного резистора:
18В = 4.58кОм
17В = 4.22кОм
16В = 4кОм
15В = 3.7кОм
Для того, чтобы получить на выходе 18В, можно будет взять стандартный 4.2кОм и последовательно с ним стандартный 390 Ом. Замечательно.
В общем, подведя итог. 6019 модуль лучше.
Однако! Нужно учесть важный момент. В интернете описано много случаев, когда на выходе таких модулей "неожиданно" появлялось до 40-50В. Такое случалось у людей, когда у них входное напряжение снижалось ниже 4-6В. Возможно в современных модулях это исправили уже, а может и нет. Так что, лучше перестраховаться. Вот по такой схеме:
По входу поставить плавкий предохранитель на 1А. А на выход 20В 5Вт стабилитрон. Драйвер IXDD609 может работать при питании до 35В, затвор карбида может работать до 25В, и выжить при импульсах до 30В. Так что, 20В стабилитрон гарантированно защитит и драйвер и затвор.
|
| |
| |
|
