PD/QC модуль на базі XPM52C

Сьогодні хочу оглянути та потестувати простий модуль для PD/QC зарядки.

Він побудований на чіпі XPM52C — це синхронний buck-конвертер, який обіцяє видавати аж до 65 Вт на виході (трохи далі ми це перевіримо). Цей модуль не брендований, але трапляються й дуже схожі з маркуванням CKCS U1E, які мають якісніше виготовлену плату та зручні пази для кріплення.

Чип підтримує широкий спектр протоколів, включаючи USB PD 3.1, Qualcomm QC 2.0/3.0/3.0+, Huawei FCP/SCP, Samsung AFC, VOOC 2.0/4.0 та інші, що забезпечує універсальну сумісність. Основними особливостями є підтримка вхідної напруги до 31 В, вихідна напруга в діапазоні 3,3–21 В, вбудована технологія XPD-LINK™ для інтелектуального керування живленням, а також повний набір захисних механізмів (від перенапруги, короткого замикання, перегріву тощо). Завдяки своїм характеристикам, XPM52C є комплексним рішенням для автомобільних зарядних пристроїв, портативного обладнання та інтелектуальних розеток, постачаючись у компактному корпусі QFN4x4-16L.

На тестері я бачу ось такі задекларовані протоколи:

Схема модуля:

Гаразд, перейдемо до тестування - для вимірювань я використовую власний модуль на базі сенсорів INA226 та кількох датчиків DS18B20, що дозволяє одночасно фіксувати й електричні параметри, і температуру. Усі сенсори підключені до мікроконтролера ESP32, а в ролі електронного навантаження виступає Atorch DL24. Обидва пристрої під'єднані до комп'ютера і керуються за допомогою Python-скрипта.

Алгоритм тестування виглядає так:

1. На початку тесту за допомогою PD-тригера я виставляю потрібну вихідну напругу.

2. Python-скрипт задає початкове навантаження на DL24 (починаючи зі 100 мА) і робить паузу на кілька хвилин для стабілізації модуля.

3. Після цього скрипт протягом кількох хвилин записує серію вимірів напруги, струму та температури.

4. Далі навантаження (струм) збільшується на один крок, і попередні дії повторюються.

Ці ітерації тривають, аж поки модуль не піде в захист — тобто коли напруга або струм на виході падають до нуля. Такий сценарій ми проганяємо для кожного варіанту вихідної напруги. Зважаючи на паузи для стабілізації, один повний цикл такого тестування займає кілька годин.

За результатами тестів отримуємо такий графік ККД:

Що ми можемо побачити:

• Найефективніше модуль працює зі струмами від 1 А, а найкраще йому вдається видавати 19 В.

• Модуль і справді здатний видати 65 Вт: при 19 В на виході він стабільно віддавав 3.7–3.8 А.

Наступний тест — перевірка нагріву. Для цього я використав пару термодатчиків: один був встановлений на самій мікросхемі, а другий — на котушці.

Котушку також варто враховувати, бо часто на ній відбуваються помітні втрати енергії (а на асинхронних перетворювачах додатково доводиться перевіряти зворотний діод). Хочу попередити, що тестування тривало досить довго, тому температурні дані мають певний розкид через зміну зовнішньої температури в приміщенні під час тесту на столі.

Проте головна тенденція очевидна: навіть при повному навантаженні модуль не перегрівається. На котушці зафіксовано лише 70 градусів, а це доволі мало.

    

Висновок

Цей модуль на базі XPM52C виявився надзвичайно цікавим і вартим уваги рішенням для саморобних проєктів. Він повністю підтверджує заявлені характеристики, стабільно витримує потужність до 65 Вт, має непоганий ККД та демонструє безпечний температурний режим під навантаженням.