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采用KIS-3R33S模块制作的恒压恒流电源

时间:2012-10-19  来源:38hot  作者:lymex

四、我的测试和理解
以下测试,所用的设备包括(但不限于):
IT6122精密电源
HP34401A 6.5位万用表
Fluke 289 4.5位万用表
IT8512电子负载

1、输出电压相关测试
原模块,不进行任何改动,空载输出范围在3.27V附近。
原模块,不进行任何改动,输出空载,输出电压在3.27V附近稳定的场合下,输入电压4.2V到7.0V。
更低的输入则输出变小,更高的入则输出不稳定(内部输出电容2.2uF太小)。
外部接入0.47uF电容,输入到10V仍然稳定;外部接入10uF电容,输入到23V仍然稳定。
为方便起见,以下所有测试,均在模块的输入端并联了220uF 25V电容,输出端并联了470uF 25V电容。

空载电流和输出电压与输入电压的关系:



2、效率测试
第一个效率曲线,与厂家测试方法类似,得到的曲线也非常类似,该模块的效率真的可以达到95%!
只不过我测试的时候,延伸了电流测试范围,低端到0.1A,高端到4A。另外,我增加了一个8V输入。
可以看到,输入5V下在0.2A到1A之间,效率可达94%以上;输入8V输出1A时效率可达93%;输入12V输出1A时效率也可以达到91%。


除此之外,还进行了恒定输出功率下,效率随输入电压的测试。

低功率输出,压差低是效率不错,但压差高了效率很快降低;
中功率输出,效率很好,但仍然随压差变大而降低;
大功率输出,效率有下降,而且随压差增大下降不快;
压差很小时,1W到2W附近可以取得最高的95%效率;
压差5V下,2W到3W之间可以取得93%的效率;
压差10V下,3W到4.5W之间可以取得91%的效率。



3、负压/升压下的效率
前面说过,所谓负压,就是把输入的负接到输出的正上,这样输出+就成为公共点了,因此输出的地就是负电压了。另外,由于输出可以大于压差,因此也成为升压接法。从电路上,就是输入的负换个位置,其余的都不改动。
这种接法的用途,一个是可以产生负压,与另外一个模块共同使用,就可以出正负电源。另一个用法就是升压了,可以把5V到8V的电压升高到10V到18V,但此时的真正输入电压是与输出电压叠加的,输入电压不应该超过23V,而压差输入至少要5V,因此输出就只能最大18V。也就是说,最大的升压是5V升18V。
但是,这种接法的效率到底如何呢?
为了测试升压,把模块的Vadj接一个200欧电阻到地,改成10V输出,内部5.1V稳压管去掉,同时测试了正常情况下的效率,下图就是对比测试。
细线是正常的接法,但横轴画成压差的方式,比如压差为3V时,实际输入为13V。
粗线是升压的接法,横轴压差就是输入电压。


可以看到,正常接法的细线,形状很类似3.3V输出的曲线,但效率更高了,小电流小压差的情况下达到了97%!而且在较大输出电流下,效率并不怎么随压差的增大而降低。
另一方面,升压接法时,效率下降比较大,尤其是输入电压(也就是压差)较低时。
小电流0.1A负载时,输入电压低至1.5V也可以工作(当然不能启动),此时效率只有75%。输入3V时效率最高,83%,随后效率随输入电压下降,并与正常用法的0.1A负载效率曲线重合。
0.5A负载时,输入电压最小只能是3.2V,5V输入效率87%也可以了,效率峰值出现在7V的88%,随后少许下降。因此,这个负载附近是比较好用的。
1A负载时,输入要4.5V以上,而且效率不高,5V下只有80%,也就是自耗散为2.4W,发热严重了,因此不能长时间使用。
更大的电流下就更没有使用价值了。1.5A下难于启动。

另外,此种接法的静态电流和静态功耗也比较大:

最后,从曲线上可以看出,的确在1V的输入下可以工作并输出10V!
当然直接加上1V是不能启动的,只能先加上5V,启动后再降低,这样就限制了低压升压的范围。经测试,10V空载下,最低启动电压4.1V。


4、电压外部调节
在不开盖的基础上,通过对Vadj串接电阻到地或串接电阻到Vout,可以调节电压。
开盖调节的问题,是里面元件太小焊接容易出问题,外壳也容易拆坏,因此不太适合多个批量更改。
当然,改高电压时,还是需要开盖把内部的5.1V稳压管去掉。也有直接改高电压通电烧毁的方法,这样就彻底不用开盖了。
更改的方法,可以通过把Vadj接一个电阻到地,用来增大电压,也可以通过把Vadj接一个电阻到Vout,用来减少电压。

例如要求输出5V,查表可知,通过把Vadj外接一个10.4k电阻到地,就可以输出5V;
再如要求输出9V,查表可知,通过把Vadj外接一个800欧电阻到地,就可以输出9V;
这种方法,最大输出电压是10.4V,通过把Vadj直接短路到地而得到。



另一方面,可以通过把Vadj接一个电阻到Vout来降低电压,例如接12k就可以输出1.8V。


5、输出电压随On/Off的控制特性
根据厂家,控制特性是一个施密特电路,控制电压是2.5V,有0.21V的回差。




也就是说,电压上升后2.6V突然开启,然后控制电压下降到2.4V突然关闭。
实测并非如此。
实测,电压上升到2.468V突然开启,有点偏低,但也算正常;但电压下降后有个缓慢的过程,直到2.365V才突然关闭。
回差只有0.10V。



6、其它测试
振荡频率:323kHz(厂家指标:340kHz)。
模块重量:5.03克(不同模块可能不同)。

 

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