Открытый исходный код высокомощного регулируемого повышающе-понижающего модуля DCDC на основе чипа EG1151, поддерживающего вход через интерфейс TypeC с обманом PD3.1 до 48V, а также входы XT60 и DC5.5, максимальное входное/выходное напряжение 63V, максимальный входной/выходной ток 20A, с защитой от перегрузки по току и перегреву, максимальная эффективность 96,8%.
Все компоненты, используемые в этом модуле, отечественного производства.
Чип обмана PD3.1, используемый в модуле, имеет модель FS312BH и может обманывать зарядное устройство PD, заставляя его выдавать 48V. Если зарядное устройство не поддерживает это напряжение, оно автоматически выберет ближайшее доступное напряжение. Например, если ваше зарядное устройство PD поддерживает максимум 28V, оно будет выдавать 28V. (На момент написания статьи зарядные устройства PD3.1 на рынке, похоже, могут выдавать максимум 28V.)
Для входа 28V через интерфейс TypeC помимо поддержки зарядным устройством PD3.1 28V требуется кабель данных с чипом E-mark, поддерживающий протокол PD3.1 ERP28V.
Внимание: три входных интерфейса не могут использоваться одновременно, входные интерфейсы подключены параллельно!
Видеодемонстрация: https://www.bilibili.com/video/BV1fS411P7Cp/
Ссылка для скачивания документации находится в конце статьи!
Максимальный ток, на который рассчитан этот модуль, составляет 20A, но при фактическом тестировании удалось достичь только около 18A, при 18A падение напряжения уже довольно заметно!
Работа выполнена на среднем уровне, прошу не критиковать. Если вы считаете, что есть какие-то области для улучшения, пожалуйста, оставьте предложения в комментариях. Приветствуется дружеское обсуждение.
Ссылка на открытый исходный код на платформе Lichuang: https://oshwhub.com/zeruns/eg1151-da-gong-lv-tong-bu-zheng-liu-sheng-jiang-ya-mo-kuai-zhi-chi-typec-pd-kuai-chong-shu-ru
QQ группа для обсуждения электроники и микроконтроллеров: 2169025065
Введение в EG1151
EG1151 — это четырёхключевой понижающе-повышающий чип управления питанием DC-DC. Внутри интегрированы опорный источник питания, генератор, усилитель ошибок, защита от перегрузки по току, защита от короткого замыкания, полумостовой драйвер и другие функции. Может выбирать соответствующую стратегию управления в зависимости от конкретного соотношения входного и выходного напряжений и различных условий нагрузки. Обеспечивает стабильное выходное напряжение во всём диапазоне колебаний входного напряжения. Идеально подходит для приложений с широким диапазоном входного напряжения и большим током, требующих повышения-понижения напряжения, особенно в случаях питания от батареи с нестабильным напряжением, а также поддерживает зарядку аккумуляторов.
Характеристики:
- Широкий диапазон входного напряжения: 7V—150V
- Высокая эффективность, до 95%
- Защита от пониженного напряжения
- Защита от перегрева
- Поддержка зарядки аккумуляторов
- Защита от короткого замыкания на выходе
- Корпус: QFN32
Фотографии
Корпус куплен на Taobao, а передняя и задняя крышки спроектированы самостоятельно и напечатаны на 3D-принтере. 3D-модели корпуса и крышек также включены в документацию.
Техника пайки чипа
Чип EG1151 имеет корпус QFN32, а чип FS312BH имеет корпус DFN2X2-6L. Оба эти корпуса очень маленькие и сложны в пайке, требуют определённых навыков.
При пайке этих двух типов корпусов, если ваша печатная плата имеет технологию иммерсионного золота, сначала нанесите припой на контактные площадки. Если используется технология оловянного покрытия, нанесите припой на выводы чипа. Рекомендуется использовать припой с низкой или средней температурой плавления (припой с высокой температурой плавления очень сложно паять). На центральную контактную площадку не наносите слишком много припоя, достаточно небольшого количества, иначе чип будет приподнят и выводы вокруг него не будут контактировать. Если припоя слишком много, очистите паяльник и медленно удалите припой, или используйте оплётку для удаления припоя. После нанесения припоя нанесите немного флюса на контактные площадки, поместите чип сверху, затем поместите на нагревательную платформу или используйте термофен. Когда припой расплавится, слегка пошевелите чип пинцетом. Если он автоматически встанет на место, всё хорошо. После охлаждения проверьте наличие перемычек припоя. Если они есть, обработайте их паяльником.
Тестирование
Входное напряжение 24V подано через интерфейс XT60, выходной интерфейс XT60 подключен к мультиметру и электронной нагрузке.
Вход через интерфейс TypeC, подключено зарядное устройство Kuotai 140W PD3.1. Видно, что успешно обманут выход 28V.
Максимальный выход 63V.
Тепловизионное изображение модуля после 10 минут работы с выходным током 10A. Температура МОП-транзистора около 100 градусов. Контактное сопротивление предохранителя и держателя предохранителя, похоже, немного велико, поэтому в области предохранителя также наблюдается значительное тепловыделение:
Используемое тестовое оборудование:
- Мультиметр HP 34401A 6,5 разрядов: https://blog.zeruns.com/archives/772.html
- Программируемый источник питания Ruideng RD6012P: https://blog.zeruns.com/archives/740.html
- Осциллограф Rigol DHO914S: https://blog.zeruns.com/archives/764.html
- Электронная нагрузка Juwei: https://s.click.taobao.com/EdLEpkt
- Распаковка и тестирование тепловизора Uni-Trend UTi261M: https://blog.zeruns.com/archives/798.html
Тестирование эффективности преобразования
Максимальная эффективность, полученная при тестировании: 96,869%.
Данные тестирования приведены в таблице ниже:
| Входное напряжение(V) | Входной ток(A) | Входная мощность(W) | Выходное напряжение(V) | Выходной ток(A) | Выходная мощность(W) | Эффективность преобразования(%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 36.000 | 6.932 | 249.552 | 48.194 | 4.996 | 240.777 | 96.484 |
| 60.000 | 6.264 | 375.840 | 35.669 | 9.995 | 356.512 | 94.857 |
| 48.000 | 9.434 | 452.832 | 28.841 | 14.993 | 432.413 | 95.491 |
| 60.000 | 5.941 | 356.460 | 18.430 | 17.988 | 331.519 | 93.003 |
| 60.000 | 4.270 | 256.200 | 12.129 | 18.990 | 230.330 | 89.902 |
| 12.001 | 10.913 | 130.967 | 24.003 | 5.002 | 120.063 | 91.674 |
| 25.000 | 9.915 | 247.875 | 23.749 | 10.008 | 237.680 | 95.887 |
| 12.004 | 9.889 | 118.708 | 36.068 | 3.002 | 108.276 | 91.213 |
| 12.004 | 2.291 | 27.501 | 5.070 | 5.000 | 25.350 | 92.178 |
| 12.004 | 9.130 | 109.597 | 10.116 | 10.013 | 101.292 | 92.422 |
| 48.000 | 7.812 | 374.976 | 36.188 | 10.005 | 362.061 | 96.556 |
| 48.000 | 8.658 | 415.584 | 50.315 | 8.001 | 402.570 | 96.869 |
Тестирование пульсаций
Пиковое значение пульсаций при выходе 12V без нагрузки составляет около 32мВ:
Пиковое значение пульсаций при выходе 12V 10A без нагрузки составляет около 191мВ:
Пиковое значение пульсаций при выходе 12V 15A составляет около 277мВ:
Пиковое значение пульсаций при выходе 36V без нагрузки составляет около 51мВ:
Пиковое значение пульсаций при выходе 36V 3A составляет около 292мВ:
Пиковое значение пульсаций при выходе 60V без нагрузки составляет около 114мВ:
Пиковое значение пульсаций при выходе 60V 3A составляет около 708мВ:
Принципиальная схема
Основная силовая цепь:
Цепь обмана PD и вспомогательного питания:
Печатная плата
Верхний слой:
Внутренний слой 1:
Внутренний слой 2:
Нижний слой:
Адреса для покупки компонентов
Адреса для покупки большинства компонентов, используемых в этом проекте, находятся здесь:- 0603 образец резисторов и конденсаторов: https://s.click.taobao.com/SXT7pkt
- Разъем USB Type-C 16P: https://s.click.taobao.com/vjLRskt
- Микросхема EG1151: https://s.click.taobao.com/le3gAkt
- Микросхема EG1192L: https://s.click.taobao.com/pG2gAkt
- МОП-транзистор CJAC80SN10: https://s.click.taobao.com/aPsWWlt
- Разъем XT60PW: https://s.click.taobao.com/6jZ7pkt
- Плоская катушка индуктивности PQ2918 47μH: https://s.click.taobao.com/RDuLHkt
- Тороидальная катушка индуктивности горизонтальная 68μH 20A: https://s.click.taobao.com/8JHHcjt
- Алюминиевый корпус: https://s.click.taobao.com/fYK0zbt
Рекомендуется покупать компоненты в LiChuang Mall: https://activity.szlcsc.com/invite/D03E5B9CEAAE70A4.html
В таблице BOM на странице открытого проекта LiChuang нажмите кнопку “Заказать сейчас в LiChuang Mall”, чтобы импортировать все необходимые компоненты в корзину одним щелчком.
Адреса загрузки материалов
Ссылки для загрузки ниже содержат: проект LiChuang EDA, файл PDF схемы, техническую документацию используемых микросхем и файлы 3D-модели корпуса.
Ссылка для загрузки Baidu NetDisk: https://pan.baidu.com/s/1gNl48K25p6Pr3gi9lsyMAg?pwd=tmsv Код доступа: tmsv
Ссылка для загрузки 123 Cloud Disk: https://www.123pan.com/s/2Y9Djv-r3tvH.html Код доступа: 0cGK
Если вы считаете это полезным, вы можете перейти по ссылке 123 Cloud Disk выше и пожертвовать мне. Если это статья WeChat (официальный аккаунт: zeruns-gzh), вы также можете нажать кнопку “Нравится автору” в нижней части статьи, чтобы пожертвовать мне. Спасибо.
Рекомендации других открытых проектов- Создал открытый трёхфазный сборщик электроэнергии, удобен для мониторинга потребления электроэнергии дома: https://blog.zeruns.com/archives/771.html
- Шаблон проекта LVGL на базе STM32F407 (экран MSP3526), включает версию с FreeRTOS и версию без ОС: https://blog.zeruns.com/archives/788.html
- Открытый синхронный выпрямитель Buck-Boost цифровой источник питания на базе STM32: https://blog.zeruns.com/archives/791.html
- Автоматический повышающе-понижающий регулируемый модуль DCDC питания LM25118: https://blog.zeruns.com/archives/727.html
- Открытый модуль повышающего преобразователя высокой мощности EG1164 с синхронным выпрямлением, максимальная эффективность 97%: https://blog.zeruns.com/archives/730.html
- Узел мониторинга окружающей среды 4G на базе Hezhou Air700E (данные температуры, влажности, давления и т.д.), загрузка на платформу IoT Alibaba Cloud через MQTT: https://blog.zeruns.com/archives/747.html
- Открытая интеллектуальная электронная нагрузка на базе CH32V307, работа встроенного конкурса открыта: https://blog.zeruns.com/archives/785.html
Рекомендуемое чтение
- Рекомендация дешёвых и высокопроизводительных VPS/облачных серверов: https://blog.zeruns.com/archives/383.html
- Учебник по запуску сервера Minecraft: https://blog.zeruns.com/tag/mc/
- Создание блога без кода! Очень подробное руководство по созданию личного блога: https://blog.zeruns.com/archives/783.html
- Учебник по построению сервера внутренней сети, учебник по построению и использованию NPS: https://blog.zeruns.com/archives/741.html
- Тест производительности облачного сервера высокой защиты Ningbo 8272CL от Rainyun с большой пропускной способностью, максимальная пропускная способность 500 Мбит/с и облачный диск 1 ТБ: https://blog.zeruns.com/archives/789.html
- Тестирование и разборка зарядного устройства мощностью 120 Вт стоимостью 2,6 юаня из магазина Douyin: https://blog.zeruns.com/archives/786.html