Ken77 的家: 自製DC 電源供應器(三) XL6009 升壓模組測試和修改(上)

XL6009電源模組因為很便宜所以買了3塊來研究學習電路(賣埸售價台幣3x~5x元左右)

,仔細分析板子後發現不適合直接用在電源供應器上,原廠設計這些模組通常送給

工程師用在設計產品中評估, 如果合用工程師會依照規格修改和增加其他電路.

以下是模組的分析供大家參考

賣家的模組規格:

尺寸：43mm(長)、21mm(寬)、14mm(高)

輸入電壓3V~32V, 輸出電壓5V~35V, 最大電流4A, 效率最高達94% ,....,...

看了以上規格有了一些疑問, 例如最大電流4A是輸入端還是輸出端? 效率最高達94%是什麼輸入轉多少電壓輸出在負載多少測出? 3V是否可以轉出35V? ...

所以做了一些測試來了解XL6009電源模組.

我先拆光一塊模組來和XL6009規格書內參考電路比較差異.

模組接線分為5部分這和XL6009規格書內參考電路相同,兩者差異是選用電感, DIODE和電容不同而已. 電路圖內以紅色標示對應模組PCB標示棕色(top層)和綠色(bottom層).

以下是模組PCB layout和電路圖比對

V+電壓進來有4個點而模組多了1個點是接IC pin2, 表示一上電只要到達IC的工作電壓馬上

轉出Vo電壓

圖中模組PCB的bottom層是大面積補GND,在TOP層的GND VIA會在bottom層接在一起

初步發現:

1. XL6009規格書上最小輸入工作電壓是5V, 所以模組最小電壓輸入不是3V.

2. 模組上的是SS34 DIODE最大電流IF是3A,所以模組最大電流輸出不是4A.

3. 模組上XL6009的EN pin是和VIN+接在一起, 這表示一接上Vi會直接轉輸出Vo,

這樣可能會有電壓不穩定狀況在一開始時發生,一般建議是等供電電壓穩定後再轉其他電壓.

4. 輸入電壓(V+)-->電感-->DIODE-->輸出電壓(Vo+),所以即使IC的EN是在Low狀態依舊有

Vin減去DIODE(VF)的電壓輸出,電源輸出關不了也無法限制電流輸出,電路有問題時可能

將零件燒毀.(之後再說明建議作法)

5. XL6009規格書上說明平均效率92%的測試是在Vi=12V, Vo=18.5V ,負載在2A時測量,效率94%

因該是相同測試條件的Max值, 所以我選用12V給模組輸入有較好的效率.

6. XL6009規格書上有控制Vo電壓公式: Vo=1.25x(1+R2/R1) ,

依照公式可以算出參考電路電壓 Vo=1.25x(1+13.8K/1K)=18.5V,

也可以計算模組的電壓輸出範圍Vi-Vf ~ 49.327V (1.25x(1+50K/1.32K))

賣家模組的規格電壓輸出MAX值不是35V嗎?

我手上這片居然可以調到49V，查看到手上另外一片板子上的可變電阻是10K, R1=330 ohm,

模組的電壓輸出約在39.13V, 於是測試了一下我手上這片真的可以調超過35V, 我只測試到40V不敢再往上怕不小心電容爆掉.

由於賣家的模組電壓輸出已超出規格很多,可能燒燬其他電路這點必須小心使用.

模組空載測量:

檢查輸出電壓ripple是否符合電氣要求,如一些sensor IC,ADC, analog 等可能用電量很少接近空載狀況,測試這類電路需要限制電源ripple noise最大值.

先檢查示波器在量測前探棒(Probe)有幾mV noise,每次測試前都要測量一次確定沒有其他電子干擾才開始測量,目的是防止附近電子設備noise影響測量的準確性.

下圖是探棒在測量前讀到的值約在10mv左右, 只要我打開桌上的抬燈測量值會差很多,

每次測試前都會檢查一次.

因為我是以20mV觀察(AC mode) 所以變更輸出電壓時用電表先調整好輸出電壓Vo

後再接上示波器探棒測量.

為了避免其他干擾串入造成量測誤差,探棒的GND和探針量測電路徑要短,也可以在測量端加

一個0.01uF 或 0.1uF 減少noise .

下表是Vi在5V或12V轉出各輸出電壓空載 ripple+noise值, 以下是筆者定的標準在表內棕色是可以接受值而紅色是不合格必須改善,各位請依照自己需求決定最大ripple noise值.

電壓輸出空載時 ripple+noise (模組沒有修改狀態)