Ein einfacher einstellbarer DC-DC-Wandler oder ein selbst gebautes Labornetzteil V2.

Viele erinnern sich wahrscheinlich noch an meine Odyssee mit dem selbst gebauten Labornetzteil.
Ich wurde aber immer wieder nach etwas Ähnlichem gefragt, nur einfacher und günstiger.
In diesem Testbericht möchte ich eine alternative Variante eines einfachen einstellbaren Netzteils vorstellen.
Schaut rein, ich hoffe, es wird interessant.

Ich habe diesen Testbericht lange vor mir hergeschoben: Mal fehlte die Zeit, mal die Motivation. Aber jetzt bin ich endlich dazu gekommen.
Dieses Netzteil hat etwas andere Eigenschaften als das vorherige.
Herzstück des Netzteils ist eine DC-DC-Abwärtswandlerplatine mit digitaler Steuerung.
Aber alles zu seiner Zeit. Zunächst gibt es wie üblich ein paar Fotos.
Die Platine kam in einer kleinen Schachtel, kaum größer als eine Zigarettenschachtel.


In zwei Tütchen (einem Luftpolster- und einem Antistatikbeutel) steckte die Hauptdarstellerin dieses Testberichts: die Wandlerplatine.


Die Platine ist recht einfach aufgebaut: Sie besteht aus dem Leistungsteil und einer kleinen Platine mit Prozessor (diese Platine ähnelt der eines anderen, weniger leistungsstarken Wandlers), Bedientasten und Anzeige.


Technische Daten der Platine
Eingangsspannung — 6–32 V
Ausgangsspannung — 0–30 V
Ausgangsstrom — 0–8 A
Kleinste Schrittweite bei der Einstellung/Anzeige der Spannung — 0,01 V
Kleinste Schrittweite bei der Einstellung/Anzeige des Stroms — 0,001 A
Außerdem kann die Platine die an die Last abgegebene Kapazität und die Leistung messen.
Die in der Anleitung angegebene Schaltfrequenz beträgt 150 kHz, laut Datenblatt des Controllers 300 kHz und gemessen etwa 270 kHz. Damit liegt der Messwert deutlich näher an der Angabe im Datenblatt.

Auf der Hauptplatine befinden sich die Leistungskomponenten, der PWM-Controller, die Leistungsdiode und die Drossel, die Filterkondensatoren (470 µF, 50 V), der PWM-Controller für die Versorgung der Logik und Operationsverstärker, die Operationsverstärker, der Strommesswiderstand sowie die Ein- und Ausgangsklemmen.


Auf der Rückseite ist praktisch nichts, nur ein paar Leiterbahnen für den Leistungsteil.


Auf der Zusatzplatine sitzen der Prozessor, Logik-ICs, ein 3,3-V-Spannungsregler für die Versorgung der Platine, die Anzeige und die Bedientasten.
Prozessor — 8s003f3p6
Logik — 2 × 74hc595d
Spannungsregler — 1117-3.3


Auf der Leistungsplatine sind zwei Operationsverstärker mcp6002i verbaut (dieselben Op-Amps kommen auch im ZXY60xx zum Einsatz).
Der PWM-Controller für die Versorgung der Platine selbst ist ein xl1509 adj


Als Leistungsschaltregler kommt ein xl4012e1 zum Einsatz. Laut Datenblatt ist das ein 12-A-PWM-Controller, er läuft hier also nicht am Limit – was mich natürlich freut. Allerdings sollte man beachten, dass die Eingangsspannung besser nicht überschritten wird; das kann ebenfalls gefährlich sein.
In der Beschreibung der Platine ist eine maximale Eingangsspannung von 32 V angegeben, die Grenze des Controllers liegt bei 35 V.
In leistungsstärkeren Wandlern verwendet man einen Controller für kleine Ströme, der einen leistungsstarken MOSFET ansteuert. Hier übernimmt ein einzelner leistungsstarker PWM-Controller diese Aufgabe.
Entschuldigt bitte die Fotos, ich habe einfach keine gute Qualität hinbekommen.


Die Leistungsdiode ist eine mbr1060


Bei der Inspektion der Platine habe ich eine reparierte Leiterbahn entdeckt. Ich glaube nicht, dass das schlimm ist.
Es zeigt aber, dass der Hersteller die Platinen zumindest zur Prüfung einschaltet.


Beim ersten Einschalten zeigt die Platine die voreingestellte Spannung von 5 V an.


Auch der Strom ist auf 1 A eingestellt. Diese Werte lassen sich ändern.
Dazu stellt man in diesem Modus den gewünschten Strom ein und drückt SET. Auf der Anzeige erscheinen vier Striche. Anschließend wiederholt man den Vorgang für die Spannung.
Nach dem Einschalten startet die Platine dann mit diesen Einstellungen.
Außerdem lassen sich das automatische Einschalten des Ausgangs und die automatische abwechselnde Anzeige von Strom und Spannung einstellen.


Die Ausgangsspannung lässt sich ziemlich genau einstellen …


Beim Strom sieht es etwas schlechter aus, aber ich glaube nicht, dass das besonders kritisch ist.


Mit steigender Spannung nimmt der Messfehler zu.


Die Genauigkeit der Stromeinstellung bleibt dagegen praktisch unverändert.


Als Test habe ich eine Autolampe angeschlossen und 13,5 V eingestellt.




Laut Beschreibung der Platine reicht bei einem Laststrom bis 6 A die natürliche Kühlung aus. Bei Strömen über 6 A ist eine aktive Kühlung erforderlich.
Ich habe die Erwärmung bei 6 A und einer Spannung von etwa 12 V an der Last geprüft.
Nach 20 Minuten Aufwärmzeit lagen die Temperaturen bei: PWM-Controller – 82 Grad.
Ausgangs-Diodenbaugruppe – 72 Grad.
Leistungsdrossel – 60 Grad.

6 A mit passiver Kühlung sind also durchaus glaubwürdig. Die Platine wurde allerdings auf dem Tisch getestet; beim Einbau in ein Gehäuse sollte man besser aktiv kühlen oder den Strom zumindest auf 5 A begrenzen.

Damit sind wir ganz allmählich beim praktischen Teil des Tests angekommen :)

Beschreibungen der verwendeten Komponenten sowie die Anleitung habe ich als Archiv hochgeladen.

In der Anleitung, die ich im Internet gefunden habe, wird beschrieben, wie man in den Servicemodus gelangt, in dem sich einige Parameter ändern lassen. Um den Servicemodus aufzurufen, muss man die Platine bei gedrückter OK-Taste mit Spannung versorgen. Auf dem Display werden nacheinander die Ziffern 0–2 angezeigt. Um eine Einstellung umzuschalten, muss man die Taste loslassen, während die entsprechende Ziffer angezeigt wird.
0 — Automatische Freigabe der Ausgangsspannung beim Anlegen der Versorgungsspannung an die Platine.
1 — Aktivierung des erweiterten Modus, der nicht nur Strom und Spannung, sondern auch die an die Last abgegebene Kapazität und die Ausgangsleistung anzeigt.
2 — Automatischer oder manueller Wechsel der angezeigten Messwerte auf dem Display.

Die Anleitung enthält auch ein Beispiel dafür, wie man Einstellungen speichert. Auf der Platine lassen sich nämlich Strom- und Spannungsgrenzwerte einstellen, und es gibt einen Speicher für die Einstellungen. In diese Details bin ich aber nicht weiter eingestiegen.
Auch die Kontakte für den UART-Anschluss auf der Platine habe ich nicht ausprobiert. Selbst wenn dort etwas vorhanden ist, habe ich ohnehin keine Software für diese Platine gefunden.

Fazit.
Vorteile.
1. Ziemlich umfangreiche Funktionen: Einstellen und Messen von Strom und Spannung, Messen von Kapazität und Leistung sowie ein Modus zur automatischen Freigabe der Ausgangsspannung.
2. Der Ausgangsspannungs- und Strombereich reicht für die meisten Hobbyanwendungen völlig aus.
3. Die Verarbeitungsqualität ist nicht gerade hervorragend, aber offensichtliche Mängel gibt es nicht.
4. Die Komponenten sind großzügig dimensioniert: ein PWM-Controller für 12 A bei angegebenen 8 A, Kondensatoren mit 50 V am Ein- und Ausgang bei angegebenen 32 V.

Nachteile
1. Das Display ist sehr unpraktisch gestaltet und kann nur einen Parameter anzeigen, zum Beispiel —
0.000 — Strom
00.00 — Spannung
P00.0 — Leistung
C00.0 — Kapazität.
Bei den letzten beiden Parametern ist der Dezimalpunkt verschiebbar.
2. Ausgehend vom ersten Punkt ist auch die Bedienung ziemlich umständlich. Ein Drehgeber wäre sehr hilfreich gewesen.

Meine Meinung.
Eine durchaus brauchbare Platine für den Aufbau eines einfachen einstellbaren Netzteils. Als Netzteil verwendet man aber besser und einfacher ein fertiges Gerät.

Diese Platine wurde mir für den Test und den Bericht kostenlos vom Shop gearbest zur Verfügung gestellt.

Das ist mein fünfzigster Testbericht, fast ein Jubiläum (wann sind es nur so viele geworden?). Ich hoffe, er ist nützlich und interessant. Schreibt eure Fragen in die Kommentare, ich werde versuchen, sie zu beantworten.