W tym wpisie chcę Wam przedstawić sposób na znaczącą poprawę efektywności miniaturowej przetwornicy Mini 360. Na lokalnych i chińskich portalach dostępna jest ona w atrakcyjnych cenach. Moduł ze względu na wymiary i wagę wydaje się idealny zastosowania w modelach latających. Jednak jego niska efektywność energetyczna skutkuje trwonieniem cennej energii, nie tylko Waszych quadcopterów.
Ostatnio w swoim projekcie użyłem właśnie takiego zasilacza. Ponieważ był to projekt do samochodu wykorzystujący ESP32 pracujący cały czas, wydawało się logiczne użycie tego typu zasilacza. Katalogowa efektywność na poziomie 90% teoretycznie powinna zredukować prąd pobierany przez układ ESP32 (zasilanie 3.3 V) około trzykrotnie przy zasilaniu 12 V.
Jednak po zmontowaniu układu prąd został zredukowany tylko do połowy. Co gorsze, program działający na ESP32 wprowadzał procesor w tryb "deep sleep", wybudzając go co kilkadziesiąt sekund lub na zaprogramowane przerwanie, a mimo to pobór prądu w spoczynku był nadal znaczny (około 18 mA). Sama płytka ESP32 pobierała w tym trybie około 5mA (nie wylutowana dioda PWR LED, płytka nie zoptymalizowana pod kątem oszczędzania energii). Zadziwimy tym wynikiem, sprawdziłem w nocie katalogowej prąd standby, który dla napięcia wyjściowego 1 V nie powinien przekraczać 1,5 mA:
 |
| Materiały Monolithic Power Systems: https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/MP2307_r1.9.pdf |
Jak trwoga to do Googla i już druga sugestia na pytanie "mini 360 standby current" prowadzi nas do artykułu https://goughlui.com/2018/07/04/tested-mini-360-mp2307-based-3a-buck-converter-module/, którego autor nie miał tyle szczęścia co ja i jego moduł Mini 360 pobierał aż 60 mA bez obciążenia. Czyli jednak w elektronice szczęście też trzeba mieć ;-) Komentarze pod artykułem wskazują nam, że dalekowschodni producenci modułów Mini 360 nie zachowują wartości elementów zalecanych w nocie katalogowej. Komentujący sugerują nam wymianę dławika oraz zwiększenia kondensatorów na wejściu i wyjściu zgodnie ze schematem:
 |
| Materiały Monolithic Power Systems: https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/MP2307_r1.9.pdf |
I znowu miałem szczęście, spalając jakiś czas temu jeden z układów Mini 360 (nie, nie mają zabezpieczenia przed odwrotną polaryzacją zasilania, chociaż niektórzy sprzedawcy tak nam wmawiają). Ponieważ eksplodował w nim tylko układ MP2307, reszta elementów pasywnych wydawała się sprawna. Rozlutowałem uszkodzony układ, pomierzyłem wartości induktancji dławika - 5 µH. W działającym układzie połączyłem szeregowo dwie indukcyjności, osiągając zalecane 10 µH. Także odzyskane kondensatory SMD nalutowałem piętrowo (równolegle), uzyskując podaną przez producenta strukturę podwójnych kondensatorów filtrujących.
Po tych zabiegach prąd jałowy przetwornicy przy napięciach: zasilania 12 V i wyjściowym 3.3 V wynosi 4 mA i spada do wartości poniżej 2 mA przy napięciu wyjściowym 1 V. Czyli uzyskałem wartości z noty katalogowej. Układ po modyfikacjach wygląda tak:
 |
| Zdjęcie własne |
Wyjaśnienia wymaga czerwony przewód na powyższym zdjęciu. Na schemacie aplikacyjnym zaznaczyłem na niebiesko przecięcie ścieżki zasilania do R4. W tym miejscu przylutowany jest czerwony przewód, sterując wejście EN układu MP2307. Pozwala to za pomocą stanów logicznych sterować przetwornicą . Wykorzystywałem to kiedyś dodając do najtańszych routerów Mikrotik RouterBOARD 951-2n port USB z możliwością wyłączenia zasilania na nim (modemy LTE się wieszają i warto mieć możliwość automatycznie je resetować). Napięcie 5V do USB uzyskałem właśnie za pomocą Mini 360, sterując wejście EN z sterowanej programowo diody LED. Na zdjęciu zaznaczyłem moje modyfikacje:
 |
| Zdjęcie własne |
W obecnym projekcie miałem pomysł na wyłączanie przetwornicy w trybie deep sleep i sterowanie jej włączeniem przed wybudzeniem za pomocą ULP (Ultra Low Power co-processor) wchodzącego w skład ESP32. Sam ULP zadowala się ułamkami mA i byłby zasilany z oszczędnego stabilizatora liniowego (więcej o zasilaniu ESP32: https://diyi0t.com/reduce-the-esp32-power-consumption/, a o ULP https://www.youtube.com/watch?v=-QIcUTBB7Ww). Może przy akumulatorze samochodowym to nadmierna oszczędność, ale dla układów zasilanych z baterii czy ogniw fotowoltaicznych pomysł warty wprowadzenia. Wymaga on jednak wykorzystania układu ESP32 w innej formie niż modułu WROOM-32, bo tam zasilanie ULP i głównego CPU jest połączone razem. Chyba, że udałaby się sztuczka z zasilaniem z przetwornicy napięciem nieco wyższym niż ze stabilizatora liniowego. Jednak na pewno wymagana będzie dioda Schottkiego pomiędzy Mini 360 a resztą układu – moduł przetwornicy zasilany tylko od strony wyjścia pobiera znaczny prąd :-(
Mam nadzieję, że podane tu informacje też się Wam przydadzą!
