El fabricante advierte en el sitio que el QS-1224CBD no tiene protección contra cortocircuitos ni protección contra polaridad incorrecta en la entrada.


La electrónica del QS-1224CBD
El circuito del QS-1224CBD está construido alrededor de un UC3843A de Texas Instruments. Este es un controlador PWM controlado por corriente. Este chip funciona con una frecuencia de reloj de aproximadamente 50 kHz que controla un N-MOSFET. El pulso de salida es PWM (Pulse Width Modulation), lo que crea el sistema de control responsable de configurar el voltaje de salida. En los dos disipadores de calor hay un HY1707 N-MOSFET con un RDS(ACTIVADO)de sólo 6 mΩ y un diodo Schottky MBR2045CT. Se trata de un diodo doble del que sólo se utiliza uno. Entre los dos disipadores de calor se encuentran dos condensadores de 1.000 μF, lo que hace sonar las alarmas en nuestras mentes sobre la temperatura máxima a la que están expuestas esas piezas. En el otro lado de la PCB, que se muestra en la foto de abajo, reconocemos un estabilizador de voltaje 78L10, un UC3843A y una gran resistencia SMD de 0,01 Ω como componentes principales.

Los componentes del sistema de control

 

Con la ayuda de la hoja de datos del UC3843A y con la ayuda de una buena lupa, se puede reconstruir con precisión el esquema de este módulo. Nuestro intento se resume en el siguiente diagrama; lamentablemente, los valores de resistencias y condensadores no están disponibles.
La fuente de alimentación del UC3843A la proporciona el estabilizador de 10 V 78L10. Los grandes condensadores entre los disipadores de calor son, por supuesto, los condensadores C1 y C6. Están ubicados entre el voltaje de entrada y tierra y entre el voltaje de salida y tierra. Con el potenciómetro de ajuste R7, parte del voltaje de salida se devuelve al pin 2 del UC3843A.
El funcionamiento del circuito es el siguiente. Como ya está escrito, el UC3843A suministra un pulso PWM en el pin 6. La relación de encendido/apagado de ese pulso determina el valor del voltaje de salida. Cuando este pulso es 'H', se activa el MOSFET T2. Luego fluirá una corriente muy grande desde el VIN+ a través de la bobina L1, el MOSFET T2 y la resistencia R6 (0,01 Ω) hasta el VIN-. Sin embargo, la bobina L1 resiste el aumento de esa corriente acumulando un gran voltaje inverso a través de sí misma. El lado izquierdo se vuelve negativo, el lado derecho se vuelve positivo. El diodo D1 evita que el voltaje de salida se cortocircuite a tierra a través del MOSFET conductor. Si el pulso es 'L', el MOSFET no es conductor. El voltaje a través de L1 ahora está en serie con el voltaje de entrada entre tierra y el ánodo del diodo D1.Este diodo comienza a conducir y el voltaje de salida se vuelve mayor que el voltaje de entrada. Este voltaje de salida se suaviza nuevamente con el condensador C6.

 

El esquema del QS-1224CBD

 

Probando el QS-1224CBD

Condiciones de prueba
Debido a que el QS-1224CBD se anuncia como un módulo que permite alimentar todo tipo de equipos desde una batería de 12 V, tomamos esta situación como punto de partida para nuestras pruebas. El módulo se alimenta desde una fuente de alimentación de 12 V que puede suministrar 30 A. Esta fuente de alimentación termina con un banco de condensadores de 10 x 1000 μF. La entrada del QS-1224CBD está conectada a este banco. Las entradas y salidas terminan con condensadores de 100 nF en el bloque de terminales de la PCB. La salida se carga con un sumidero de corriente constante de tipo EBD-A20H.
Se decidió realizar las pruebas con una tensión de salida de 24,0 V. Esto significa que el módulo debe duplicar la tensión de entrada y esto sin duda debería dar una buena impresión de las capacidades de este circuito.

Rango de voltaje de salida sin carga
Con un voltaje de entrada de 12,05 V, podemos establecer el voltaje de salida entre 11,85 V y 35,78 V con el potenciómetro de ajuste en la PCB. Esto está de acuerdo con las especificaciones, pero tenemos que hacer una observación crítica. El condensador de salida C6 tiene un voltaje de funcionamiento de sólo 35 V, por lo que no es muy prudente configurar el voltaje de salida por encima de 30 V.

La estabilidad de la salida
La estabilidad de salida especifica la constancia del voltaje de salida en función de la corriente de salida. A partir de la caída del voltaje de salida, puedes calcular la resistencia interna del convertidor utilizando la ley de Ohm. Dado que la potencia máxima se especifica en 100 W sin refrigeración adicional, la corriente de salida está limitada a 5 A. Los resultados se resumen en la siguiente tabla. En un rango de carga de 0 A a 5,00 A, el voltaje de salida cae 127 mV. Esto corresponde a una resistencia interna de 25,4 mΩ.

La estabilidad de salida del QS-1224CBD

 

El voltaje de salida se mide en el bloque de terminales con la sonda 1/10 de un osciloscopio. La siguiente imagen muestra los resultados sin carga (izquierda) y con una carga de 100 W (derecha). Tenga en cuenta que la sensibilidad no se establece de forma idéntica en ambos oscilogramas: 200 mV/div sin carga frente a 500 mV/div con carga. Los resultados de esta medición son bastante impactantes:
       - Sin carga: 507,0 mVpico a pico y 47,49 mVrms
       - Carga: 1.537 Vpico a pico y 199,5 mVrms

Ruido y ondulación en el voltaje de salida

 

En esta prueba, el voltaje de salida del módulo se establece en 24,0 V en estado frío y se aplica una carga de 100 W (4,3 A). La estabilidad de la tensión de salida se mide en función del tiempo. El siguiente gráfico muestra que el módulo tiene un coeficiente de temperatura negativo. La tensión de salida cae unos 190 mV en treinta minutos y después permanece bastante estable.

La estabilidad a largo plazo

Comportamiento térmico
Aunque se especifica una alta eficiencia del 94%, es lógico que, con carga máxima, se disipe un calor considerable en las partes siguientes:
        - el diodo Schottky D1
        - el MOSFET T2
        - el condensador electrolítico C6 sobre la salida
        - la bobina L1
Esas partes están muy juntas en la PCB, por lo que tenemos mucha curiosidad por saber cómo se comporta térmicamente el módulo con la carga máxima de 100 W a un voltaje de salida de 24 V. Cargamos el módulo durante media hora con una corriente de 4,3 A y luego medimos la temperatura en los puntos relevantes con un pequeño termopar. Los resultados se resumen en la siguiente ilustración.
Aunque a los condensadores electrolíticos modernos se les permite tener una temperatura de trabajo de 105 °C según diversas especificaciones, no nos sentimos del todo satisfechos al medir dichas temperaturas. Todas las piezas de la parte superior de la PCB se calientan mucho y es lógico que si instalas el módulo en algún lugar de una carcasa, las temperaturas subirán aún más.

Esta prueba muestra claramente que las piezas son demasiado pequeñas y están demasiado cerca unas de otras. Si se utilizaran condensadores con una tensión de funcionamiento de 50 V, esas piezas tendrían una superficie de refrigeración mucho mayor y se calentarían menos. Lo mismo se aplica, por supuesto, a los dos disipadores de calor. Una PCB más grande, para que las partes calientes estén más separadas, también ayudaría a reducir la temperatura del conjunto.

Las temperaturas después de media hora a máxima potencia

La estabilidad de entrada
La estabilidad de entrada indica la constancia del voltaje de salida en función del voltaje de entrada. Teniendo en cuenta que este módulo ha sido desarrollado para aumentar el voltaje de una batería de 12 V, esta es una prueba importante. Después de todo, el voltaje a través de una batería de plomo-ácido puede variar de 10,8 V a 13,8 V. Un buen convertidor CC/CC debe mantener su voltaje de salida constante en este rango.
Debido a que nuestra fuente de alimentación ajustable no es capaz de suministrar suficiente corriente con una carga de 100 W, realizamos esta medición con una corriente de salida de 2,0 A. Los resultados se resumen nuevamente en la siguiente tabla.

La estabilidad de entrada del QS-1224CBD.  (© 2022 Jos Verstraten)

Nuestro veredicto sobre el QS-1224CBD

No nos atreveríamos a alimentar una costosa computadora portátil con una batería de plomo-ácido a través de este módulo. Aunque las temperaturas medidas no exceden los límites especificados de las piezas, aún encontramos que el módulo total se calienta demasiado para ser confiable. La prueba se realizó a una temperatura ambiente de 23,5°C. ¡No olvides que la temperatura en un coche puede alcanzar hasta 80°C en verano! Quedará claro que entonces las piezas se calentarán mucho más.
Las grandes oscilaciones de alta frecuencia en el voltaje de salida también son una razón para no utilizar este módulo para alimentar circuitos sensibles y/o costosos.
Sin embargo, si quieres alimentar un par de cadenas LED de 24 V desde una batería de plomo-ácido de 12 V en una fiesta al aire libre, puedes utilizar este módulo sin ningún problema.

 

 

Convertidor CC-CC QS-1224CBD

 

Hola, bienvenidos a una prueba y reseña de producto X. En este video vamos a probar este convertidor elevador de voltaje que
supuestamente es de 150 vatios. Lo probaremos con diferentes voltajes de entrada y salida, conectándolo a la carga. También mediremos la eficiencia, la diferencia entre la entrada y la salida, y la pérdida de potencia. Empecemos. Este es el convertidor elevador. La corriente nominal es de 6 amperios como máximo, pero la potencia total, según el vendedor, es de 150 vatios. Vamos a comprobarlo. La entrada que acepta es de 10 a 32 voltios y la salida es un poco más alta, de 12 a 35 voltios. El módulo parece tener una correa muy sólida y tiene una firma de cero cinco kJ. Podría ser el diseñador de la placa de circuito impreso o tal vez el fabricante no tenga un número de modelo; simplemente indicaron la potencia. Se vende en eBay. El enlace con los precios de Friends es
cuatro dólares canadienses y algo
398
311
461 dólares canadienses, lo que equivale a unos
350 o 380 dólares estadounidenses en
el momento actual, que es noviembre de 2018.
Tiene cuatro terminales: dos para la
entrada. En este lado dice "n" y otro dice "más", así que es positivo y negativo.
Y aquí dice "salida".
Estos dos son para la salida.
También tenemos un LED.
Este es el inductor principal.
El voltaje se puede ajustar con este potenciómetro multivuelta de 10 kilovoltios.
El componente principal que maneja toda la
corriente y la conversión es este MOSFET.
STP
ATNF 70
Es de SC Semiconductors. Como pueden ver,
la corriente máxima de drenaje es de 98 amperios.
Es enorme, pero necesita un disipador de calor grande.
Y el voltaje entre drenaje y fuente es de 68. voltios
Así que podría haber tenido hasta 68 voltios
de salida, pero debido a otras limitaciones de diseño,
está limitado.
Y
como pueden ver aquí, la resistencia drenador-fuente es de 82 miliohmios, lo cual es muy poco.
Reduce la cantidad de
caída de tensión o disipación de potencia en el dispositivo.
También les proporcionaré el enlace para
este MOSFET. Este era el MOSFET y
en este lado tenemos un diodo Schottky,
que forma parte del diseño. Este es el
STPS2045. Aquí tienen la hoja de datos.
También es de un semiconductor.
Y
tenemos dos diodos en un solo encapsulado.
Los ánodos
este es el encapsulado que estamos usando en
este diseño.
Este tiene una esquina.
Este no tiene esquina. Así que tenemos un ánodo y el otro ánodo en dos lados.
Y el cátodo está en el medio.
Dos diodos, así que esto forma parte del diseño.
Y la corriente máxima que puede soportar cada uno. El controlador
es de 10 amperios
y en el otro lado tenemos
este UC
3843, de Texas Instruments
es un modulador de ancho de pulso en modo de corriente
que se utiliza
con este dispositivo
y aquí está la hoja de datos
también les proporcionaré el enlace para
este es el chip que estamos usando
y este es un chip que se utiliza
en este dispositivo
la resistencia de 0.1 ohm también
resistencia de potencia para detectar la
corriente y también la corriente de salida ha sido
etiquetada
aquí también tenemos separadores, lo cual es bueno
así que no tienen que preocuparse cuando
lo coloquen este componente necesita
protección para que pueda ser
protegido
muy bien
la longitud del dispositivo es de 65.1 milímetros
el ancho del disipador de calor es de 47.2 milímetros
el ancho de la PCB es de
36.7 milímetros
la altura de este dispositivo, incluyendo el
separador, es de 26.3 milímetros
y si están interesados ​​en Peso
Pesa 63,3 gramos
Ahora he conectado este
módulo, el convertidor elevador
Estos dos son la entrada
conectada y el voltaje se muestra aquí
15,5 voltios
El LED está encendido, está alimentado y estos
dos están conectados
a la carga que estoy usando, una carga electrónica real
Esta es la carga electrónica Rigel DL-3130
que estoy usando para este propósito y
los dos cables de la salida de mi
circuito están conectados aquí y
ahora muestra dos voltios, eh, 20 voltios y dos
amperios. Se puede encender
y apagar, solo muestra el voltaje
Ahora no hay corriente
Comencemos nuestra prueba. La entrada
el voltaje es de 24 voltios, como pueden ver aquí
Actualmente está produciendo 35 voltios.
La salida máxima que se obtiene de cualquier
voltaje es de 35 voltios. Si la entrada es
35, también será 35. Ahora pongamos
el máximo porque no es un valor fijo. estándar
Voy a hacer
cinco amperios
y aquí, como pueden ver,
la entrada es de 7.67
y la potencia total de entrada es de
185
y como pueden ver, la potencia de salida es de
174
así que hay mucha pérdida
casi 9 vatios
la pérdida está ocurriendo aquí
está muy frío en este momento
voy a incrementarlo
a seis amperios
la potencia saltó
la corriente aquí un pequeño salto
porque acabamos de subir un amperio
un amperio más
ahora estamos en siete
y como pueden ver, la entrada es de
10 amperios
10.7 y 258 vatios
y esto es 244
el dispositivo se está calentando lentamente
vamos
también estoy monitoreando el voltaje de salida
cuánto baja el voltaje
este dispositivo se está calentando ahora
el músculo se está calentando
un poco
este dispositivo está bien, pero se está calentando
calentando
estamos en 8 amperios
el MOSFET se está calentando más caliente
un poco
esta dieta es buena, pero esto se está poniendo
caliente
estamos a 8 amperios
todavía bien
no, es extremadamente duro
y tenemos 12
amperios, impulsor de 12.2