Regelbarer DC-DC-Wandler DPS8005 + USB + Bluetooth

In den Kommentaren und per Nachricht wurde ich schon oft nach Tests solcher Wandler gefragt. Ich habe viele Tests ähnlicher Geräte gesehen, aber die Geräte selbst sind irgendwie an mir vorbeigegangen. Zum einen habe ich ohnehin schon ziemlich viele verschiedene regelbare Netzteile, zum anderen weiß ich im Grunde, was das für Geräte sind und wie sie funktionieren. Nun ergab es sich aber, dass ich für ein Projekt genau so einen Wandler brauchte, also habe ich ihn für einen Test bestellt.
Der Test wird nicht besonders umfangreich und dreht sich hauptsächlich um meine persönliche Meinung zum Wandler selbst, zu seinem Aufbau und seiner Bedienung sowie um meinen Gesamteindruck im Vergleich zu den Modellen von ZXY.


Zunächst einmal dazu, wozu ich diesen Wandler überhaupt brauchte.
Ich habe schon einmal erwähnt, dass ein Freund von mir mit verschiedenen Akkus zu tun hat und unter anderem Akkupacks repariert. Außerdem habe ich im Test des Bausatzes für eine elektronische Last geschrieben, dass ich einen Prüfstand zum Testen und Balancieren großer Akkupacks bauen möchte. Die elektronische Last kann Akkus aber nur entladen, und zum Laden braucht man natürlich auch etwas. Genau dafür habe ich diesen Wandler gekauft.

Nun dazu, warum ich mich gerade für dieses Modell entschieden habe.
Beim Strom hätten mir 1–2 A gereicht. Soweit ich weiß, ist das 5-A-Modell das kleinste in dieser Gerätefamilie, also gab es nicht wirklich eine Auswahl.
Bei der Spannung sieht es etwas anders aus: Die DPS-Modelle sind meistens für 50 V ausgelegt, die ZXY-Modelle haben einen größeren Bereich bis 62 V. Ich bin zwar auf eine Beschreibung einer 120-V-Version gestoßen, die wäre genau richtig für mich gewesen, aber sie wird nicht mehr hergestellt (und wurde wahrscheinlich auch nie in Serie produziert).
Test des ZXY6005S und zwei Tests des ZXY6020S – eins, zwei.

Bei der Gelegenheit beantworte ich auch gleich eine der Fragen: Wozu braucht man solche Hochspannungswandler? Ich lasse einmal außen vor, dass es auch Geräte für 400 V und mehr gibt, allerdings nicht als Bausatz, weshalb sie für mich nicht infrage kommen. Ich muss ein Gerät zum Testen von Akkupacks von 1S bis ... mindestens 15S bauen, besser noch mehr. Aber schon 15S entsprechen 63 V, und wie ich bereits feststellen musste, reicht selbst der ZXY6005 dafür kaum aus.
Dieses Foto war schon in einem meiner Tests zu sehen. Darauf ist ein 2×15S2P-Akkupack zu sehen, das ich balancieren musste.


Insgesamt war das DPS8005 der beste Kandidat. Es bietet einen Ausgangsspannungsbereich bis 80 V bei einem Strom von bis zu 5,1 A. Damit lassen sich Akkupacks bis 19S beziehungsweise bis zu einer Spannung von 79,8 V laden. Natürlich sähe die Zahl 20S schöner aus, aber mein Freund und ich fanden, dass das so auch reicht.
Gleich vorweg: In diesem Test wird es kein fertiges Gerät geben, und auch im nächsten nicht. Es fehlen noch etliche einzelne Baugruppen, über die ich noch berichten werde. Mit jedem Test kommen wir unserem ursprünglichen Vorhaben aber ein Stück näher.

Ich habe oft gesehen, dass solche Bausätze in Styroporboxen geliefert werden. Hier war die Verpackung deutlich einfacher: eine Kunststoffverpackung und eine Einlage aus geschäumtem Polyethylen.


Also, ich habe den Bausatz „in der Vollausstattung“ bestellt. Darin enthalten sind:
1. Wandler DPS8005
2. USB-RS232-TTL-Modul mit Kabel.
3. Bluetooth-Modul.
4. Anleitung.

Im Shop gab es eine Variante ohne Zusatzplatinen sowie eine mit Wandler + USB. Da ich aber nicht wusste, was ich brauchen würde, habe ich gleich alles bestellt – zumal es bei mir kein Limit gab.


Die Anleitung ist im Grunde verständlich. Ein paar Englischkenntnisse reichen aus, um das Prinzip zu verstehen; den Rest findet man durch Ausprobieren heraus.
Für das ZXY gab es die Anleitung nur als PDF, und man musste sie erst einmal finden. Hier gibt es also einen Pluspunkt für DPS. Beim ZXY gab es dafür Informationen zum Steuerprotokoll, sodass man eigene Software schreiben konnte.


Jede Zusatzplatine ist einzeln verpackt.


Die Zusatzplatinen werden benötigt, um den Wandler mit einem Computer zu verbinden. Wenn man diese Funktion nicht braucht, kann man sie weglassen. Ich würde aber empfehlen, vorsichtshalber zumindest die USB-Platine zu kaufen – die kann man immer gebrauchen.


Im Grunde sind die Schnittstellenplatinen einfach RS232-zu-USB- oder Bluetooth-Wandler. Die USB-Platine bietet dabei eine galvanische Trennung mit Optokopplern.
Bei meinen Netzteilen auf Basis der ZXY-Platinen habe ich die Schnittstelle mit einem speziellen ADuM-IC galvanisch getrennt. Da die Datenrate aber sehr niedrig ist, reichen Optokoppler völlig aus.
Man kann auch einen beliebigen RS232-zu-USB-Wandler oder ein Bluetooth-Modul einsetzen, falls man eines zur Hand hat. Am Anschluss des Wandlers liegen nämlich die vier üblichen Kontakte an: Versorgung, Masse, RX und TX.



Wenn man gleich beide Schnittstellen nutzen möchte: Ich habe einmal eine solche Verbindung aufgebaut. Der erste Anschluss (2-3-4-5) war für das ZXY-Modul, der zweite (1-2-3-4) für den Bluetooth-Adapter vorgesehen; der ADuM sorgte für die galvanische Trennung von RS232 zu USB.
Die Schaltung stammt aus dem Testbericht zum ZXY6020, am Prinzip ändert sich hier aber nichts. Beachtet, dass solche Geräte nicht ohne galvanische Trennung angeschlossen werden dürfen.


Der Wandler selbst ist sehr kompakt. Die Einbaumaße für den Ausschnitt betragen 76kh40mm, die Außenmaße 79kh43kh42 (ohne den Drehknopf des Encoders).


Auf der Frontplatte befinden sich:
1. Drei Tasten
Aufwärts – durch das Menü blättern, Parameter ändern, Spannungsänderung aktivieren. Bei langem Drücken wird der erste Speicherplatz aktiviert.
SET – Einstellungsmodus aufrufen/verlassen. Bei langem Drücken wird Speicherplatz M0 angezeigt und die Einstellungen werden auf die Standardwerte zurückgesetzt.
Abwärts – durch das Menü blättern, Parameter ändern, Stromänderung aktivieren. Bei langem Drücken wird der zweite Speicherplatz aktiviert.

2. Display zur Anzeige der Parameter und des Bedienmenüs.
3. Encoder zum Ändern der Parameter. Der Encoder ist zugleich ein Taster: Ein Druck ändert die Schrittweite der Einstellung (Hauptbildschirm) beziehungsweise aktiviert einen Menüpunkt (Einstellungsmodus). Langes Drücken sperrt bzw. entsperrt die Bedienung.
4. Taste zum Aktivieren des Ausgangs

Die Bedienlogik hat mir nicht gefallen, aber dazu später mehr.


Im Grunde besteht der Anschluss aus zwei Leitungen am Eingang und zwei am Ausgang. Man sollte aber beachten, dass Eingangsmasse und Ausgangsmasse nicht gleichwertig sind, dazwischen liegt auf der Platine ein Messshunt. Man kann den Wandler also nicht mit nur drei Leitungen anschließen. Genauer gesagt: Anschließen kann man ihn schon, aber er funktioniert dann nicht richtig und kann kaputtgehen.
Die Klemme ist vom richtigen Typ, abnehmbar und praktisch, aber nicht besonders alltagstauglich. Normalerweise schließt man das Gerät nur einmal an, bei der Montage. Die zusätzlichen Kontakte wirken sich dagegen ständig aus.


Der Wandler ist sehr dicht bestückt. Auf der hinteren Platine befinden sich der Leistungsteil, die Kondensatoren, der Leistungstransistor, die Ausgangsdiode, die Drossel und der Shunt.


1. Die Eingangskondensatoren eines mir unbekannten Herstellers haben jeweils 330µF und eine Spannungsfestigkeit von 100 V. Sie sind parallelgeschaltet, was eine Gesamtkapazität von 660µF ergibt. Die Spannungsreserve ist knapp, denn die Platine ist für eine Eingangsspannung von bis zu 90 V ausgelegt.
2. Zwischen den Eingangskondensatoren und dem Gehäuse befindet sich der Anschluss für die Kommunikationsschnittstelle zum Computer. Die Position ist nicht besonders praktisch. Da man den Stecker aber nur einmal bei der Montage anschließt, ist das völlig in Ordnung.
3. Die Leistungshalbleiter sind auf einem Kühlkörper montiert:
Transistor HY18P10, 80 A, 100 V, 28 mΩ. Wie die Kennzeichnung schon verrät, handelt es sich um einen P-Kanal-Transistor. Wie bei den ZXY-Platinen ist das nicht die beste Lösung, da P-Kanal-Transistoren normalerweise schlechtere Eigenschaften haben als N-Kanal-Transistoren. Dafür sind sie einfacher anzusteuern, weil kein spezieller High-Side-Treiber erforderlich ist.
Diodenmodul VF40100C, 100 V, 40 (20+20) A. Hier gibt es nichts zu beanstanden.
4. Meiner Meinung nach ist der Kühlkörper im Vergleich zum ZXY6005 etwas klein geraten. Erwähnenswert ist auch, dass im ZXY6005 ein IRF9540N verbaut ist, der nur für Ströme bis 23 A ausgelegt ist und einen Widerstand von 117 mΩ hat, gegenüber 28 mΩ beim hier getesteten Gerät. Außerdem verwendet der ZXY lediglich eine schnelle Diode, während hier eine Schottky-Diode zum Einsatz kommt.
5. Die Drossel ist dagegen sehr kompakt, etwa halb so groß wie die des ZXY6005, dessen angegebene Leistung 300 W beträgt, gegenüber 400 W beim hier getesteten Gerät. Die Größe der Drossel hängt direkt von der Ausgangsleistung ab, aber auch von der Frequenz. Die Drossel ist mit recht dickem Draht gewickelt, daran gibt es nichts auszusetzen. Die Temperatur werde ich während der Tests prüfen.
6. Da es sich bei dem Gerät um einen Schaltnetzteil-Wandler handelt, ist am Ausgang ebenfalls ein recht großer Kondensator verbaut, in diesem Fall mit 150 µF und 100 V. Ein Ausgangskondensator ist natürlich ungünstig, da beim Anschließen einer Last und beim Wechsel des Netzteils in den CC-Modus ein Stromstoß auftreten kann, besonders wenn die eingestellte Spannung stark von der tatsächlichen Spannung an der Last abweicht.
Leider kommt man in diesem Fall nicht ohne den Kondensator aus. Der Entwickler steht üblicherweise vor einem Dilemma: Eine größere Kapazität verbessert die Eigenschaften des Wandlers, eine kleinere verringert den Stromstoß beim Wechsel in den CC-Modus. Meiner Meinung nach sind 150 µF völlig in Ordnung. Im ZXY6005 sind 2 × 1000 µF verbaut. Hauptsache, das beeinträchtigt nicht die Stabilität des Wandlers bei maximalem Laststrom.


Ich liege wohl nicht allzu falsch mit der Vermutung, dass die Schaltung der ZXY6005-Serie ähnelt: Der Mikrocontroller gibt die Referenzspannung vor, die anschließend mithilfe von Operationsverstärkern mit Ausgangsspannung und -strom verglichen wird. Das Signal am Ausgang des Operationsverstärkers geht dann an einen gewöhnlichen PWM-Controller, der seinerseits über einen einfachen High-Side-Treiber den Leistungstransistor ansteuert.
Schaltplan des ZXY6006


Konstruktiv wirkt der ZXY allerdings deutlich solider.



Wir biegen nacheinander die vier Rastnasen auf und heben gleichzeitig die Platinen an, um die gesamte Baugruppe aus dem Gehäuse zu nehmen. Zuerst muss außerdem der Drehknopf des Encoders abgezogen werden.


Ich würde gern sagen, dass sich das Gerät leicht zerlegen lässt. Das Modul lässt sich zwar problemlos aus dem Gehäuse nehmen, bringt aber nichts, denn der Rest ist praktisch nicht zerlegbar.
Am Ende haben wir ein Modul mit Display, Encoder und Leistungsteil.


Das ist der größte Nachteil dieses Geräts: Es lässt sich praktisch nicht reparieren. Die Platinen sind wie ein Sandwich verlötet, und die gesamte Konstruktion lässt sich kaum noch auseinandernehmen – zumindest nicht, ohne etwas zu beschädigen. Die Platinen sind über zwei Stiftleisten mit jeweils 8 Kontakten verbunden.
Obwohl ich mich mit der Schaltung solcher Wandler auskenne, wollte ich zumindest einen Teil des Leistungsteils nachzeichnen, um zwei Fragen zu beantworten, die mir immer wieder gestellt werden:
1. Wie kann man das Rückkopplungssignal herausführen, um einen Dreileiteranschluss zu realisieren?
2. Wie kann man das CC/CV-Signal zu einer externen LED führen?

Leider hilft hier nur rohe Gewalt. Selbst ein banaler Austausch des Leistungstransistors oder eines Kondensators kann zur Odyssee werden. Für die Konstruktion gibt es daher eine glatte Fünf.
Denjenigen, die mir die oben genannten Fragen gestellt haben, kann ich aber erst einmal sagen: Nicht den Kopf hängen lassen. Ich habe noch ein 5020-Modul hier liegen, das auf zwei Platinen mit derselben Schaltung aufgebaut ist. Dort werde ich versuchen, der Sache gründlicher auf den Grund zu gehen.


Auf der Platine sind außerdem der Mikrocontroller und weitere Bauteile zu sehen, darunter ein TPH8R8-Feldeffekttransistor. Welche Funktion er hat, weiß ich nicht, aber es ist eindeutig ein Leistungshalbleiter. Bei leistungsstärkeren Varianten wird erwähnt, dass er ausfallen kann. Leider weiß ich nicht, in welchem Stromkreis er sitzt.


1. Der Wandler wird aus der Eingangsspannung versorgt. Auf der Platine befindet sich daher ein kleiner DC-DC-Wandler mit der Kennzeichnung 7472. Das genaue Modell kann ich allerdings nicht nennen.
2. Außerdem habe ich auf der Platine eine zusätzliche Schutzdiode SS5200 entdeckt.


Zu meinem großen Bedauern gibt es sonst nichts mehr zu untersuchen. Deshalb komme ich jetzt zu einigen Tests und zur Beschreibung der Bedienung dieses Wandlers.
Da ich die für dieses Gerät vorgesehenen Netzteile noch nicht erhalten habe, habe ich es an meinen vertrauten ZXY6005 angeschlossen. Der leistet mir seit etwa 4 Jahren treue Dienste, ist von den technischen Daten her dem hier getesteten DPS8005 sehr ähnlich und wird mir immer wieder als Vergleich dienen, besonders bei der Bedienung.


Kurzübersetzung der Bedien- und Anzeigeelemente.



Nun zur Bedienung und zu den Besonderheiten.
1. Beim Einschalten erscheinen der Startbildschirm und die Firmware-Version, in diesem Fall V1.5.
2. Anschließend wechselt das Display in den Hauptmodus. Ich kann nur sagen: Es werden viele Informationen angezeigt, und der Bildschirm ist klein. Menschen mit Weitsichtigkeit werden daher Probleme haben, die kleinen Ziffern abzulesen.
Außerdem ist mir erst beim Schreiben des Reviews aufgefallen, was mir hier fehlt und was der ZXY hat: ein Amperestundenzähler. Ja, trotz der schlichten Anzeige zeigt der ZXY auch die durchgelaufene Kapazität in Ah an. Eine Kleinigkeit, aber ärgerlich.
3, 4. Das Bedienmenü umfasst auf den ersten Blick viele Punkte, tatsächlich sind sie aber denkbar einfach:
U-SET – Einstellung der Spannung, die beim Start eingestellt wird
I-SET – Einstellung des Stroms, der beim Einschalten eingestellt wird.
S-OVP – maximale Ausgangsspannung, bei der der Ausgang automatisch abgeschaltet wird
S-OCP – maximaler Ausgangsstrom, bei dem der Ausgang abgeschaltet wird
S-OPP – maximale Ausgangsleistung, bei der der Ausgang abgeschaltet wird
B-LED – Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung
M-PRE – Einstellungen im entsprechenden Speicherplatz speichern. Gespeichert werden alle oben genannten Einstellungen.
S-INT – Ausgang beim Anlegen der Versorgungsspannung automatisch einschalten
5, 6. Bei den Vorgängerversionen gab es keine Autostart-Option. Jetzt ist sie vorhanden und funktioniert problemlos; man muss einfach den Einschaltmodus einstellen.
7, 8. Die Helligkeit lässt sich in sechs Stufen von 0 bis 5 einstellen. Eine automatische Helligkeitsreduzierung gibt es nicht, dafür kann jedem Speicherplatz eine eigene Helligkeit zugewiesen werden.
9. Speicherplatz zum Speichern der Einstellungen auswählen. Ich habe ehrlich versucht, das zu verstehen, aber dieser Modus ist so wenig intuitiv, dass er meiner Meinung nach eher stört als hilft. Das ist allerdings eine subjektive Einschätzung.

Ein paar Worte zur Bedienung, Anzeige und den Besonderheiten.
Mein Netzteil auf Basis des ZXY hat fast all diese Funktionen, aber die Bedienung ist dort deutlich komfortabler gelöst als beim DPS.
Zunächst zur Navigation im Menü: Um einen Parameter einzustellen, muss man SET drücken, mit den Tasten den gewünschten Parameter auswählen, den Drehgeber drücken, durch Drehen des Drehgebers den Wert einstellen und SET drücken, um wieder ins Hauptmenü zu gelangen.
Dieser Schritt – SET drücken, mit den Tasten den gewünschten Parameter auswählen, den Drehgeber drücken – hat mich am meisten genervt. Um in den Einstellmodus zu wechseln, habe ich aus Gewohnheit ständig wieder SET gedrückt und bin natürlich auf dem Hauptbildschirm gelandet. Unsinn.
Nun zur Anzeige. Beim ZXY werden nur 5 Parameter auf dem Bildschirm angezeigt, plus ein zusätzlicher (Zeit seit dem Start oder dem Zurücksetzen):
Spannung
Strom
Leistung
Kapazität
CCCV

Hier werden 11 angezeigt –
Eingestellte Spannung
Eingestellter Strom
Ausgangsspannung
Ausgangsstrom
Ausgangsleistung
Eingangsspannung
Sperre
Störung
CCCV
Speicherplatz
Einschaltanzeige

Wie kommt es also, dass beim ZXY weniger Parameter angezeigt werden und er gleichzeitig auch noch die Kapazität misst?
Beim ZXY wird der eingestellte Strom bzw. die eingestellte Spannung während der Regelung angezeigt. Dreht man den Drehgeber nicht mehr, wechselt die Anzeige nach einer Sekunde zum gemessenen Wert. Wenn man die Spannung ändert, zeigt die Stromanzeige weiterhin den gemessenen Wert an. Praktisch? Und wie.
Die Leistungsanzeige ist bei beiden Wandlern gleich.
Anzeige der Eingangsspannung – wozu braucht man die hier? Man kann die Ausgangsspannung ohnehin nicht höher einstellen als die Eingangsspannung minus 1 V. Das geht schlicht nicht, dank der Softwarebegrenzung.
Die Sperranzeige ist vermutlich sinnvoll, darüber will ich nicht streiten. Dasselbe gilt für die Anzeige des Speicherplatzes.
Die CCCV-Anzeige gibt es bei beiden Wandlern, beim ZXY wird sie aber zusätzlich durch eine LED signalisiert. Das ist deutlich praktischer als eine Meldung auf dem Bildschirm. Beim ZXY wird die Einschaltanzeige nicht auf dem Bildschirm dargestellt, aber bei abgeschaltetem Ausgang sieht die Anzeige ohnehin ganz anders aus. Außerdem gibt es eine separate dritte LED für den Ausgang.
Eine Anzeige für das Auslösen des Überstrom-, Überspannungs- oder Überleistungsschutzes gibt es beim ZXY nicht – ebenso wenig wie den Schutz selbst.

Unterm Strich kann ich sagen: Trotz seines 2-zeiligen Displays mit 16 Zeichen lässt sich der ZXY bequemer bedienen als das hier getestete Gerät mit seinem hochmodernen TFT-Bildschirm. Klingt seltsam, ist aber so. Und ich habe oben noch vergessen zu erwähnen, dass die Anzeige beim DPS zweimal pro Sekunde aktualisiert wird, beim ZXY dagegen mindestens 10-mal. Manchmal nervt die hohe Aktualisierungsrate zwar, aber die Bedienung ist deutlich dynamischer. So kann ich zum Beispiel den Drehgeber schnell drehen und beim ZXY die Schritte 4-5-6-7-8-9 sehen, beim DPS dagegen 3-7-12-15-19-24.


1. Um die Spannung einzustellen, drücken wir die Taste „nach oben“. Dann ändern wir den Wert durch Drehen des Drehgebers und mit einem Druck schalten wir die Schrittweite um.
2. Für den Strom funktioniert es genauso, nur drücken wir die Taste „nach unten“. In beiden Fällen wechselt die Schrittweite von klein nach groß. Beim ZXY ist es umgekehrt, aber daran gewöhnt man sich wohl.
3. Wie oben erwähnt, wird die Eingangsspannung auf dem Bildschirm angezeigt. Es gibt aber keinerlei Hinweis darauf, dass sie unter den eingestellten Eingangswert gefallen ist. Wozu wird sie dann überhaupt angezeigt? Beim ZXY wird diese Spannung zum Beispiel nicht auf dem Bildschirm angezeigt, dafür gibt es aber eine Anzeige, wenn das Netzteil nicht mehr stabilisiert.
4. Durch langes Drücken der Taste „nach oben“ oder „nach unten“ wird der erste bzw. zweite Speicherplatz aktiviert.
5. Durch langes Gedrückthalten der SET-Taste wird der Speicherplatz 0 aktiviert.
6. Dreht man im zuletzt genannten Modus den Drehgeber, ändert sich die Speicherplatznummer von M0 bis M9.


Oben habe ich geschrieben, dass es in den Einstellungen die Optionen S-OVP, S-OCP und S-OPP gibt. Mit diesen Parametern werden jeweils die maximale Ausgangsspannung, der maximale Strom und die maximale Leistung festgelegt.


1, 2. Für das obige Beispiel habe ich die Leistungsbegrenzung auf 2 W eingestellt. Bei 2,03 W ist der Ausgang noch aktiv, wird der Wert erhöht, erscheint jedoch die OPP-Meldung und der Ausgang wird abgeschaltet.
3, 4. Bei Strom und Spannung ist es ähnlich.

Das Ganze wäre ja schön und interessant, wenn da nicht ein Haken wäre – oder besser gesagt: In diesem Fall gibt es gleich zwei Haken.
1. Dass der Wandler nicht nur CCCV, sondern auch eine Abschaltung per Trigger bietet, ist wirklich praktisch. Aber warum wird der Ausgang abgeschaltet, wenn ich zum Beispiel 3 A einstelle und den Ausgangsstrom mit dem Drehgeber auf mehr als 3 A setze – und das sogar ohne Last, also ganz ohne Stromfluss? Wo ist da die Logik? Ich kann am Ausgang schließlich auch 5 A einstellen. Die Schutzfunktion sollte aber erst bei den voreingestellten 3 A auslösen.
2. Das sind aber Kleinigkeiten. Als ich dann zur Leistungsbegrenzung kam, wurde es interessanter. Ich hatte mich schon einmal erkundigt, ob DPS diese Funktion hat. Man sagte mir, ja, aber sie funktioniert ganz anders als bei ZXY.
Bei DPS wird der Ausgang beim Überschreiten des eingestellten Werts abgeschaltet – die Funktion arbeitet also als Schutz.
Bei ZXY passt der Controller Strom und Spannung so an, dass die Ausgangsleistung den eingestellten Wert nie überschreitet, ohne dabei den Ausgang abzuschalten. Beispiel: Leistungsbegrenzung 50 W, Spannung 10 V, Strom 5 A. Sobald ich versuche, die Spannung auf 20 V einzustellen, wird der Ausgangsstrom automatisch auf 2,5 A begrenzt.

Diese Funktion dient dem Schutz der Stromversorgung. Ein konkretes Beispiel: In meinem Fall brauche ich eine Spannung von bis zu 80 V bei einem Strom von bis zu 2 A, also 160 W. Ich plane, zwei 48-V-/100-W-Netzteile zu kaufen und sie in Reihe zu schalten. Damit komme ich auf 96 V und 200 W. Bei ZXY stelle ich in diesem Fall einfach die OPP auf 200 W ein, und der Wandler gibt am Ausgang nie mehr als 200 W ab. Dabei funktionieren alle anderen Funktionen ganz normal. Hier muss ich dagegen ständig die Ein-Taste drücken, weil der Wandler den Ausgang abschaltet.




Ein paar Tests.

Der Wandler hat drei Messkanäle: zwei Hauptkanäle und einen zusätzlichen. Die Hauptkanäle messen Ausgangsstrom und -spannung, der zusätzliche die Eingangsspannung.
Zuerst habe ich den zusätzlichen Kanal geprüft. Die Messgenauigkeit ist meiner Meinung nach einfach hervorragend – volle 5 Punkte. Übrigens startet der Wandler bereits bei einer Eingangsspannung von 9 V.


Bei der Einstellung und Messung der Ausgangsspannung habe ich Werte von 0,1, 1, 5, 10, 15, 20 … 55 und 61,38 V vorgegeben. Die Genauigkeit ist wirklich ordentlich: Im Bereich von 0 bis 40 V ist sie hervorragend, in der oberen Hälfte des Bereichs etwas schlechter, aber immer noch gut. Dabei hapert es eher an der Einstellgenauigkeit als an der Messgenauigkeit – die ist in Ordnung.


Einstell- und Messgenauigkeit des Stroms bei 2, 10, 50, 100, 200 und 500 mA sowie bei 1, 2, 3, 4, 5 und 5,1 A
Im Großen und Ganzen sieht es ähnlich aus wie bei der Spannung. Natürlich ist das kein Messgerät, aber der Wandler schlägt sich durchaus ordentlich.


Als Nächstes kommt der Test unter Last. Da es für mich momentan nicht ganz einfach ist, die erforderlichen 90 V am Eingang bereitzustellen, habe ich mich auf ein 60-V-Netzteil als Quelle beschränkt. Die übrigen Schlussfolgerungen ziehe ich ausgehend von diesen Werten.


Um den Wirkungsgrad zu ermitteln, habe ich geprüft, wie sich der Wandler bei 5 A und einer Ausgangsspannung von 5 bis 50 V verhält, also bei einer Leistung von 25 bis 250 W. Das Ergebnis gefällt mir: Bei 250 W Ausgangsleistung betrugen die Verluste im Wandler etwa 6,5–7 W. Der Wirkungsgrad liegt damit bei rund 97 %, was wirklich gut ist.
Dabei muss man berücksichtigen, dass der Wandler fast mit dem maximalen Ausgangsstrom lief und die Differenz zwischen Ein- und Ausgangsspannung mit nur 8 V minimal war. Eine höhere Ausgangsleistung würde tatsächlich nur die Verluste an der Leistungsdrossel erhöhen, denn Transistor und Diode des Wandlers arbeiteten fast genauso wie bei 90 V Eingangsspannung und 80 V Ausgangsspannung.


Die Temperaturen würde ich allerdings nicht gerade als niedrig bezeichnen. Nach etwa 20–25 Minuten Betrieb bei 200–250 W habe ich folgende Werte gemessen:
Transistor – 92 Grad
Diodenbaugruppe – 88 Grad
Drossel – 65 Grad.

Am meisten Sorgen machte ich mir um die Temperatur der Drossel. Es stellte sich aber heraus, dass noch reichlich Reserve vorhanden ist. Ich denke daher, dass der Wandler 350 W problemlos schafft. Trotzdem empfehle ich eine zumindest kleine aktive Kühlung, denn ich habe das Gerät einfach offen auf dem Tisch getestet und nicht in einem Gehäuse.

Ganz ohne Probleme ging es aber nicht. Als ich die Platine umdrehte und die Temperatur der Bauteile maß, zeigte die Wärmebildkamera bei einem der Transistoren über 120 Grad an.


Dieser Transistor ist, soweit ich anhand des Platinenlayouts beurteilen kann, mit dem Gate des Leistungstransistors verbunden. Da der Transistor unter Volllast lief, war das vielleicht sogar so vorgesehen. Mir persönlich gefällt das aber nicht, und ich würde empfehlen, wenigstens ein kleines Blech daran festzuschrauben – zumal das Transistorgehäuse ein Loch hat.

Zuerst hatte ich eigentlich den Shunt in Verdacht, was mir logischer erschien. Es stellte sich aber heraus, dass es doch der Transistor war.


Kommen wir nun zu einem „wunden Punkt“ vieler Wandler: der Bewertung der Restwelligkeit.
Zunächst das unverfälschte Bild, also mit der Tastspitze direkt am Ausgang des Wandlers, ohne Filter und dergleichen. Die Tests liefen bei Lastströmen von 2.5 und 5 A, die Ausgangsleistung betrug entsprechend 125 und 250 W.

Eigentlich gar nicht schlecht, sogar sehr gut.


Ich wurde aber gefragt, ob sich die Werte noch weiter verbessern lassen. Die Frage bezog sich zwar eher auf leistungsstärkere Modelle, zum Beispiel den 5020, der bei mir gerade ebenfalls herumliegt, aber ich habe es auch hier ausprobiert.
Dafür habe ich eine beliebige Drossel von einem Mainboard genommen – die haben schließlich eine Wicklung mit ordentlich Querschnitt – und drei Kondensatoren:
0.68 µF
2.2 µF
68 µF

Die Induktivität der Drossel beträgt gerade einmal 2.7 µH, ihr Gleichstromwiderstand 2.4 mΩ.


Und nun die Ergebnisse.
1, 2: Kondensator mit 0.68 µF; der Laststrom beträgt hier und in den folgenden Fällen 2.5 und 5 A
3, 4: 0.68 µF + 2.2 µF
5, 6: 0.68 µF + 68 µF.

Meiner Meinung nach reicht bei diesem Wandler die Variante mit 0.68 µF + 2.2 µF völlig aus, zumal eine größere Ausgangskapazität äußerst unerwünscht ist.


Man sollte sich aber nicht zu früh freuen: Die Stromquelle spielt eine große Rolle, denn unter bestimmten Umständen kann das Ergebnis auch so aussehen wie hier. Besonders wichtig sind das Vorhandensein und die Kapazität des Wicklungskondensators, an den ich in meinen Tests oft erinnere, sowie die allgemeine Verarbeitungsqualität des Netzteils.
Ganz schön heftig, oder? :)


Damit sind die Tests erst einmal abgeschlossen. Ein paar Worte noch zur Software.
Die Installation ist Standard: Datei starten, immer auf „Weiter“ klicken und am Ende auf „OK“.


Am Ende wird ein Neustart verlangt, aber den habe ich mir gespart. Der Computer war ohnehin gut beschäftigt und hatte keine Zeit für meine Probleme mit irgendwelchen unnötigen Programmen.


Aus reiner Neugier habe ich zuerst versucht, die Verbindung über Bluetooth herzustellen.


Ich habe in der Software den passenden COM-Port ausgewählt, aber leider ging „irgendetwas schief“.


Über USB lief dagegen alles auf Anhieb, zumal der USB-COM-Treiber bei mir fast direkt nach der Installation von Windows eingerichtet wurde.
Für die Software kann ich eine glatte 5 vergeben. Natürlich hätte ich mir eine 5+ gewünscht, aber die 5 ist eine faire Bewertung. Das Programm funktioniert, und zwar ziemlich zuverlässig und korrekt. Außerdem lässt es sich sehr bequem bedienen.


Neben der Hauptfunktion – dem Einstellen und Erstellen von Diagrammen – kann die Software auch verschiedene Regelabläufe ausführen, zum Beispiel den Strom oder die Spannung schrittweise bis zu einem vorgegebenen Wert erhöhen, wobei sich die Schrittweite einstellen lässt.


Was die Software angeht, hat ZXY jedenfalls haushoch verloren, denn deren Software ist wirklich ziemlich dürftig.


Für diesen Wandler gibt es außerdem eine Android-App, die ich natürlich ebenfalls ausprobieren wollte.
Zuerst habe ich den Wandler einfach per Bluetooth mit dem Telefon verbunden, die App installiert und gestartet.


Danach habe ich lange versucht herauszufinden, was die App von mir will. Es stellte sich heraus, dass sie sich darüber beschwert, dass die Eingangsspannung niedriger ist als der Wert, den ich einstellen möchte. Na gut, ich habe die Spannung erhöht. Einstellen lässt sich ein Wert, der 1 V unter der Eingangsspannung liegt – in Ordnung.


Danach wurde es seltsam. Den merkwürdigen Stromverlauf an einer ohmschen Last lasse ich mal außen vor … aber die Ausgangsspannung von null im ersten Screenshot bei einer Ausgangsleistung von fast 180 W hat mich doch etwas beunruhigt.
Dann habe ich noch ein wenig herumgespielt, mir die hübschen Diagramme angesehen, am virtuellen Einstellknopf gedreht und versucht, die Displayhelligkeit des Wandlers über die Software zu ändern. Sieht gut aus und ist teilweise sogar praktisch.


Und danach ist mir ein wirklich interessanter Fehler aufgefallen. Ich weiß nicht einmal, wo genau der Fehler liegt. Angefangen hat alles damit, dass bei einem weiteren Versuch, die Ausgangsspannung einzustellen, im Diagramm eine Spitze von 500 V auftauchte. Natürlich ist mir klar, dass das technisch unmöglich ist, erst recht an einer ohmschen Last. Aber hier ist der Screenshot, hier ist das Diagramm – seht selbst.

Und es kommt noch besser: Wie sich herausstellte, neigt die Software dazu, sich aufzuhängen. Dabei regelt sie weiterhin Spannung und Strom, passt die Displayhelligkeit an und zeichnet sogar das Diagramm. Nur das linke untere Programmfenster, in dem die Ein- und Ausgangswerte angezeigt werden, bleibt stehen.
Auf dem Screenshot ist deutlich zu sehen, dass der Ausgang aktiviert ist, die Eingangsspannung 62 V und die Ausgangsspannung 17 V beträgt. Eingestellt habe ich aber 7 V, nicht 17 …

Dann „taut“ das Programm wieder auf und aktualisiert die Werte – allerdings nur kurz.


Dabei steuert die Software den Wandler auch im aufgehängten Zustand weiterhin korrekt. Auf dem Foto sieht man, welche Spannung eingestellt ist, welche der Wandler anzeigt und welche in der Software steht.


Damit der Testbericht nicht mit einem traurigen Ton endet, hier noch ein Foto von dem, womit ich den Wandler ebenfalls getestet habe und womit er künftig arbeiten soll. Genauer gesagt: mit einem von mehreren Akkupacks, denn die gezeigten Packs sind ganz einfache Ausführungen mit nur 10S2P.


Das Video folgt etwas später, aber wahrscheinlich nicht vor Ablauf einer Woche.


Kommen wir nun zum Fazit. Zunächst der Vergleich mit dem ZXY6005.
Soweit ich das beurteilen kann, ist die Schaltungstechnik beider Geräte ungefähr gleich: derselbe DC-DC-Abwärtswandler, derselbe P-Kanal-MOSFET. In diesem Fall wurde sie jedoch durch bessere Bauteileigenschaften etwas verbessert, was auch zu einem höheren Wirkungsgrad führt.
Bei Bedienung und Ergonomie liegt der ZXY eindeutig vorn. Für mich ist er unter den chinesischen DC-DC-Wandlern bisher der Maßstab, wenn es darum geht, alles einfach und bequem zu halten. Der ZXY hat zum Beispiel nur 5 Tasten und einen Drehgeber, tatsächlich verwendet man aber nur 3 Tasten und den Drehgeber, und die Bedienung ist einfach – anders als beim Testgerät mit seinen 4 Tasten und dem Drehgeber mit Druckfunktion.
Dasselbe gilt für das Display. Natürlich sieht hier alles schick aus und es werden viele Informationen angezeigt, aber das Display ist tatsächlich überladen: Es gibt viele überflüssige Angaben, und die Messgeräte aktualisieren nur 2-mal pro Sekunde, gegenüber etwa 10-mal beim ZXY. Außerdem fehlt hier ein Amperestundenzähler.
Und natürlich ist auch die Leistungsbegrenzung etwas schräg umgesetzt. Für die Trigger-Schutzfunktion für Spannung und Strom muss man den Entwicklern aber danken.
Kurz gesagt: Bei Bedienung und Ergonomie ist der ZXY einfacher, aber deutlich komfortabler. Das ist ein Gerät zum Arbeiten und nicht zum Vorführen.

Nun zum Wandler selbst.
Die technischen Daten sind ziemlich gut – sowohl bei der Messung von Spannung und Strom als auch beim Niveau der Ausgangswelligkeit. Im Gegensatz zum ZXY wurde die Ausgangskapazität hier deutlich reduziert und beträgt nur 120 µF. Es kommen ein guter Schalttransistor und eine Diodenbaugruppe zum Einsatz, wodurch ein hoher Wirkungsgrad von etwa 97–98 % erreicht wird. Der Ausgangsspannungsbereich ist groß. Ganz ohne Schwächen geht es aber nicht:
1. Einer der Treibertransistoren wird sehr heiß (vermutlich).
2. Das Gerät ist überhaupt nicht reparierbar – ein Fall, in dem die kompakte Bauweise zum Nachteil wird.

Die Software.
Sie ist eindeutig um Längen besser als die des ZXY. Auch die PC-Software hat mir insgesamt sehr gut gefallen: funktional und bequem – volle Punktzahl.
Bei der Android-Software sieht es bisher allerdings genau umgekehrt aus. Sie hängt sich auf seltsame Weise auf, was die Arbeit erheblich erschwert. Ich werde das aber noch mit anderen Smartphones ausprobieren.

Alles in allem gefällt mir der Wandler von der Hardware her, und auch die Software ist ziemlich gut. Bei der Bedienung ohne PC hapert es allerdings gewaltig.

Das war’s von mir. Wie immer freue ich mich auf eure Fragen. Ich werde den DPS5020 inzwischen nach und nach weiter testen. Wenn ihr Ideen für Tests oder Verbesserungen habt, sind eure Kommentare ebenfalls willkommen.