Prosty regulowany przetwornik DC-DC, czyli własnoręcznie zbudowany zasilacz laboratoryjny V2.

Pewnie wielu z Was pamięta moją przygodę z samodzielnie zbudowanym zasilaczem laboratoryjnym.
Niejednokrotnie pytano mnie jednak o coś podobnego, tylko prostszego i tańszego.
W tej recenzji postanowiłem pokazać alternatywną wersję prostego, regulowanego zasilacza.
Zapraszam, mam nadzieję, że będzie ciekawie.

Długo odkładałem tę recenzję — brakowało mi czasu albo chęci, ale w końcu się za nią zabrałem.
Ten zasilacz ma nieco inne parametry niż poprzedni.
Podstawą zasilacza będzie płytka przetwornicy obniżającej DC-DC ze sterowaniem cyfrowym.
Ale wszystko po kolei, a na początek kilka standardowych zdjęć.
Płytka przyszła w niewielkim pudełku, niewiele większym od paczki papierosów.


W środku, w dwóch woreczkach (bąbelkowym i antystatycznym), znajdowała się bohaterka tej recenzji — płytka przetwornicy.


Płytka ma dość prostą konstrukcję: część mocy oraz niewielka płytka z procesorem (podobna do płytki z innej, mniej wydajnej przetwornicy), przyciskami sterującymi i wyświetlaczem.


Parametry tej płytki:
Napięcie wejściowe — 6–32 V
Napięcie wyjściowe — 0–30 V
Prąd wyjściowy — 0–8 A
Minimalny krok nastawy/rozdzielczość wskazania napięcia — 0,01 V
Minimalny krok nastawy/rozdzielczość wskazania prądu — 0,001 A
Płytka potrafi też mierzyć pojemność oddaną do obciążenia oraz moc.
Częstotliwość przełączania podana w instrukcji wynosi 150 kHz, według karty katalogowej kontrolera — 300 kHz, a zmierzona — około 270 kHz, czyli znacznie bliżej wartości z karty katalogowej.

Na głównej płytce znajdują się elementy mocy, kontroler PWM, dioda mocy i dławik, kondensatory filtrujące (470 µF × 50 V), kontroler PWM zasilający układy logiczne i wzmacniacze operacyjne, wzmacniacze operacyjne, bocznik pomiarowy prądu, a także wejściowe i wyjściowe zaciski śrubowe.


Z tyłu praktycznie nic nie ma, tylko kilka ścieżek prądowych.


Na dodatkowej płytce zamontowano procesor, układy logiczne, stabilizator 3,3 V zasilający płytkę, wyświetlacz i przyciski sterujące.
Procesor — 8s003f3p6
Układy logiczne — 2 sztuki 74hc595d
Stabilizator zasilania — 1117-3.3


Na płytce mocy zamontowano wzmacniacze operacyjne mcp6002i — 2 sztuki (takie same wzmacniacze operacyjne są też w ZXY60xx)
Kontroler PWM zasilania samej płytki xl1509 adj


Jako główny kontroler PWM pracuje układ xl4012e1. Według karty katalogowej jest to kontroler PWM o prądzie 12 A, więc tutaj nie pracuje z pełną mocą, co oczywiście cieszy. Trzeba jednak pamiętać, że lepiej nie przekraczać napięcia wejściowego — może to być niebezpieczne.
W opisie płytki podano maksymalne napięcie wejściowe 32 V, a graniczne napięcie kontrolera wynosi 35 V.
W mocniejszych przetwornicach stosuje się kontroler małej mocy, który steruje mocnym tranzystorem MOSFET. Tutaj wszystko robi jeden mocny kontroler PWM.
Przepraszam za zdjęcia, nie udało mi się uzyskać dobrej jakości.


Zespół diod mocy mbr1060


Podczas oględzin płytki zauważyłem naprawioną ścieżkę. Nie sądzę, żeby to było coś poważnego.
Świadczy to jednak o tym, że producent przynajmniej włącza płytki, żeby je sprawdzić.


Po pierwszym włączeniu płytka wyświetla domyślnie ustawione napięcie 5 V.


Podobnie jest z prądem — 1 A. Te ustawienia można zmieniać.
Aby to zrobić, w tym trybie należy ustawić wymagany prąd i nacisnąć SET. Na wyświetlaczu pojawią się cztery kreski. Następnie powtórzyć tę czynność dla napięcia.
Po włączeniu płytka będzie uruchamiać się z tymi ustawieniami.
Można też skonfigurować automatyczne włączanie wyjścia oraz automatyczne, naprzemienne wyświetlanie prądu i napięcia.


Napięcie wyjściowe można ustawić całkiem dokładnie…


Z prądem jest nieco gorzej, ale nie sądzę, żeby miało to aż takie znaczenie.


Wraz ze wzrostem napięcia rośnie błąd pomiaru.


Natomiast dokładność ustawiania prądu praktycznie się nie zmienia.


Dla sprawdzenia podłączyłem żarówkę samochodową i ustawiłem 13,5 V




W opisie płytki podano, że przy prądzie obciążenia do 6 A wystarczy chłodzenie pasywne, a przy prądzie powyżej 6 A trzeba już zastosować chłodzenie aktywne.
Sprawdziłem, jak nagrzewa się układ przy prądzie 6 A i napięciu na obciążeniu około 12 V.
Po 20 minutach nagrzewania temperatury były następujące: sterownik PWM — 82 stopnie.
Zespół diod wyjściowych — 72 stopnie
Dławik mocy — 60 stopni.

Wartość 6 A przy chłodzeniu pasywnym wydaje się całkiem wiarygodna, ale płytkę testowałem na stole. Po zamontowaniu w obudowie lepiej zastosować chłodzenie aktywne albo ograniczyć prąd przynajmniej do 5 A.

I tak płynnie przeszliśmy do praktycznej części recenzji :)

Opisy użytych komponentów, a także instrukcję, zamieściłem w postaci archiwum.

W znalezionej przeze mnie w internecie instrukcji opisano sposób wejścia do trybu serwisowego, w którym można zmienić niektóre parametry. Aby wejść do trybu serwisowego, należy włączyć zasilanie przy wciśniętym przycisku OK. Na ekranie będą kolejno wyświetlać się cyfry 0–2. Aby zmienić ustawienie, trzeba puścić przycisk, gdy wyświetlana jest odpowiednia cyfra.
0 — Włączenie automatycznego podawania napięcia na wyjście po podłączeniu zasilania do płytki.
1 — Włączenie trybu rozszerzonego, który wyświetla nie tylko prąd i napięcie, ale także pojemność oddaną do obciążenia oraz moc wyjściową.
2 — Automatyczne lub ręczne przełączanie wyświetlanych pomiarów na ekranie.

W instrukcji jest też przykład zapisywania ustawień. Płytka pozwala ustawić limity prądu i napięcia oraz zapamiętywać ustawienia, ale w te szczegóły już się nie zagłębiałem.
Nie sprawdzałem też styków złącza UART na płytce, bo nawet jeśli coś tam jest, i tak nie udało mi się znaleźć programu do tej płytki.

Podsumowanie.
Zalety.
1. Całkiem spore możliwości — ustawianie i pomiar prądu oraz napięcia, pomiar pojemności i mocy, a także tryb automatycznego podawania napięcia na wyjście.
2. Zakres napięcia i prądu wyjściowego jest w zupełności wystarczający do większości amatorskich zastosowań.
3. Jakość wykonania nie jest może rewelacyjna, ale nie ma wyraźnych niedoróbek.
4. Zastosowane komponenty mają spory zapas: układ PWM na 12 A przy deklarowanych 8 A, kondensatory na 50 V na wejściu i wyjściu, przy deklarowanych 32 V.

Wady
1. Ekran jest bardzo niewygodny — może wyświetlać tylko 1 parametr, na przykład —
0.000 — prąd
00.00 — napięcie
Р00.0 — moc
С00.0 — pojemność.
W przypadku dwóch ostatnich parametrów położenie przecinka jest zmienne.
2. W związku z pierwszym punktem obsługa jest dość niewygodna; enkoder bardzo by się przydał.

Moja opinia.
To całkiem przyzwoita płytka do zbudowania prostego regulowanego zasilacza, ale lepiej i łatwiej użyć jakiegoś gotowego zasilacza.

Płytkę do testów i recenzji bezpłatnie udostępnił mi sklep gearbest.

To moja pięćdziesiąta recenzja, prawie jubileuszowa (kiedy tyle się tego nazbierało?), mam nadzieję, że okaże się przydatna i interesująca. Piszcie w komentarzach, jeśli macie pytania — postaram się odpowiedzieć.