Не так давно я в своих видео несколько раз засветил новый силовой модуль, предысторию появления которого вы также могли видеть и в некоторых других обзорах. И вот могу сказать, что на текущий момент проект дошел до некоего логического завершения. Хотя что есть завершение, для меня это возможность улучшения предыдущего и начало чего-то нового, возможно еще более интересного.

Напоминаю, чтобы быть постоянно в курсе новых тем в блоге, рекомендую подписаться на мой инстаграмм, где я буду выкладывать уведомления о всех новых темах и возможно писать просто о чем-то интересном - ссылка на аккаунт

Также подписаться на обновления и новые статьи можно в телеграм канале - https://t.me/KirichBlog

Сходу скажу, что этот проект задуман не для себя, а на продажу и тому есть несколько причин. Ну первая банальна, чтобы иметь возможность разрабатывать что-то новое надо иметь деньги, потому да, причина в деньгах. Вторую я частично озвучил в начале видео о транзисторах, мне просто надоело смотреть как люди пытаются сделать мощную нагрузку и делают это кардинально неправильно. Причем многие мои читатели знают, что я публиковал всю необходимую информацию и пояснял как именно надо делать.
В общем здесь сегодня будет относительно кратко, без разжёвывания очевидных вещей, хотя полезная информация для тех, кто умеет паять и имеет опыт, будет все равно.
Ну а те, кто тоже хочет такую нагрузку, но не хочет влезать в дебри, заказывать комплектуху, собирать, пилить, сверлить, паять, ругаться, могут просто купить ее в готовом виде, дополнительные пояснения будут в конце обзора.

Начну с предыстории, в 2015 году я собрал себе относительно мощную электронную нагрузку, после сборки было несколько доработок, но по большей части они были программными, и помогал мне один из моих читателей. С 15 ампер ток был поднят до 30, добавлен термодатчик на базе чипа 18B20, введена программная термозащита, ну и косметические мелочи. Также за вот уже около 8 лет она отработала не знаю сколько часов/дней/недель и за это время я ее ни разу не ремонтировал.


Выполнена они была в том же формфакторе что и мой тогда основной блок питания, для меня этот формфактор показался максимально оптимальным.


Внутри пачка транзисторов со схемой балансировки тока между ними, принцип прост и надёжен, причем применены транзисторы из Китая, вероятно даже подделка, но в процессе тестов я иногда доводил ее до мощности в 600 ватт, правда относительно кратковременно, пока силовой модуль не перегреется и его не отключит защита.
Кстати насчет защиты, на радиаторах вы можете видеть термореле. Увы, такой метод аппаратной защиты себя не оправдал по ряду причин:
1. Ток, реле банально его не могли держать, особенно после доработки на 30А
2. Напряжение, рвать питание при напряжениях более 30 вольт чревато выходом из строя этих термореле, прям как на Апполоне (здесь есть рассказ об этом), один в один.
3. Сама концепция, термореле должно отключать оба силовых модуля, а не один, потому как в случае отключения одного второй будет пытаться работать за двоих.


Но вот сам принцип построения зарекомендовал себя весьма хорошо и новые нагрузки я решил делать также как и старую, но уже с учетом накопленного опыта, понимания ошибок при конструировании старой. Думаю что 8 лет активной эксплуатации, это хороший опыт.



Плюс у меня есть уже много вариантов собранных нагрузок на разной базе, потому здесь по сути компиляция наилучших решений.



Начинаем конечно со сборки силового узла, схему я уже как-то приводил, здесь она не сильно отличается, ключевое это то, что применен четырехканальный ОУ вместо двухканального. Печатка позже будет доступна для скачивания моим спонсорам в патреоне (в варианте для самостоятельного изготовления при помощи ЛУТ), хотя на самом деле страссировать ее самому также не сильно сложно. В будущем в планах заказать платы на производстве, двухсторонние, с маской, потому вполне есть шанс что они также будут доступны в собранном виде.

Я же для начала изготовил пару тестовых плат, для одного силового модуля соответственно. Расчетный ток силового модуля до 40 ампер, но в принципе никто не мешает довести его до больших значений, например удвоить.



В готовом виде выглядит как-то так, единственно что мне не нравится, так это конденсатор, который приходится ставить навесом, раньше я его ставил с обратной стороны платы, но там его греет радиатор, потому поставил сверху.


С монтажом платы возникла дилемма, сначала хотел по центру, но зная что тогда получится неравномерный отвод тепла (дальше от вентилятора температура будет выше) решил сместить немного левее, хотел на 5мм, но для первого раза остановился на 2.5мм.
Сверлим радиатор, крепим плату, на этом этапе даже не использовал термопасту.


Первая проверка, для начала проверил зависимость тока от напряжения управления. Я рассчитывал на то, что при 5 вольт на входе модуль (целиком) будет нагружать на 40 ампер. В принципе так и вышло, половинка при 0.5 вольта имеет ток 2.04А, при 5 вольт 20.85А, неравномерность вызвана прогревом шунтов, но это нормально, потому как они здесь отвечают только за балансировку тока, измерение происходит на общем шунте нагрузки.
На половинке я в таком режиме отводил 300 ватт.


В таком режиме конечно всё быстро перегревается, потому как ни нормального охлаждения ни термопасты я не использовал, но видно что транзисторы нагреваются относительно равномерно.


Дальше собираю радиаторы в пакет, сверлю дополнительные отверстия, как для крепления, так и для установки дополнительных компонентов.
Итого получается 38 отверстий с резьбой (плюс одно без резьбы), местами сверлить очень неудобно, на втором силовом модуле я в итоге сломал два метчика, первый потому, что его перекосило на ребре при выходе (до этого пользовался им много лет), второй по своей глупости, нарезал глухое отверстие метчиком для сквозных. Ничего, уже купил новых метчиков :)
Расположение крепежных отверстий унифицировано, т.е. во всех силовых модулях одинаковое.


Для улучшения теплоотвода купил в оффлайне термопасту ARCTIC COOLING MX-4 (Теплопроводность: 8.5 Вт/(м*К)), хотел купить Honeywell PTM7950 с фазовым переходом, но цена выше в три раза, а заявленная теплопроводность те же 8.5 Вт/(м*К). Может как разбогатею, куплю для теста и сравнения.
Паста оригинальная, по сайту и коду бъется без проблем, на Али не рискнул покупать.


Нанес, прикрутил транзисторы, может показаться что нанес много пасты, но это нет так, лишней вылезло совсем немножко.


В черновом варианте можно переходить к проверке и здесь я решил сравнить несколько вентиляторов при примерно одной отводимой мощности.
Для начала это была Дельта. Проверять было не очень удобно, мощный блок питания питал и саму нагрузку и плату и вентилятор, потому там было выставлено 15 вольт, мелкий блок питания работал в качестве источника опорного напряжения.


Мощность на силовом модуле около 350 ватт, подавалось больше, но часть рассеивалась на проводах, которые грелись более 80 градусов.


С Дельтой я получил около 78 градусов на транзисторах ближе к выходу воздуха, первое и второе фото обоих сторон модуля. При этом транзисторы установленные ближе к вентилятору были холоднее примерно на 7 градусов.


Вентиляторы Sunon с алиэкспресса не пробовал, так как они очень тихоходные, зато проверил с теми что покупал в оффлайне, для начала PMD1207PTV1-A.
72-73 градуса на крайних транзисторах и 67 на том что ближе к вентилятору.


Потом с менее мощным PF70201V1-000U-A99, здесь конечно температура подросла, 77 у крайних и 71 у ближнего к вентилятору.


И тут мне стало интересно, а что будет, если поставить оба, как я и думал. Более мощный PMD1207PTV1-A стоял в качестве нагнетающего, а PF70201V1-000U-A99 как вытяжной. Общая мощность потребления системой охлаждения составила более 12 ватт, потому в тепло на модуле шло чуть меньше, но буквально на несколько ватт.


Шум конечно словами не передать, зато я получил 65-66 градусов на крайних транзисторах и 62 на ближнем.


Ради любопытства поднял немного напряжение, до 15.5 вольта, мощность увеличилась, но на температуру это особо не повлияло, потому как пропорционально увеличилась мощность вентиляторов.


Вентилятор AVC проверялся в двух вариантах, сначала просто прикрутил его к радиатору, получил 76 на крайних и 71 на ближнем к вентилятору, в принципе неплохо.


Но в обзоре этих вентиляторов я рассказывал, что они имеют термодатчик и в данном случае он давал команду на подъем оборотов, но возможно температура была недостаточна, потому как измерялась температура ребер которые охлаждались самим же вентилятором.
В итоге я просто закоротил его.


Мощность потребления вентилятора без закоротки была около 2.7 ватта, после закорачивания выросла до 7.5 ватта.


Зато этот вентилятор в одиночку обеспечил 69-70 градусов на крайних транзисторах и 65.6 на ближнем к вентилятору. Фактически сейчас этот модуль работает с перегревом около 40 градусов (70-30=40), соответственно при 110 градусах на корпусе транзистора он может отводить двукратную мощность, или около 650-700 ватт и это будет вполне штатным режимом работы.
Да, очень шумно, но как говорится, вам шашечки или ехать? Тихую нагрузку такой мощности тоже можно сделать, но количество денежных знаков придется значительно увеличить.



Сразу после этого собрал второй комплект плат, здесь внесены небольшие изменения в номиналах, но как показала практика, особо ничего не изменилось, считаем это просто экспериментом.


На модулях сверху разместил переходную плату для удобства подключения, да и выглядит так заметно аккуратнее.


Теперь переходим к мозгам. Принцип подключения силового модуля по сути предельно прост. Выпаиваем родной транзистор, минус силового модуля к истоку транзистора (на плате нагрузки), плюс на сток, питание берем от платы нагрузки, управление подключаем к затвору транзистора. Вентилятор подключаем к родному разъему.

Да, потом надо вносить еще изменения, но по сути они касаются шунтов, диода и т.п.


Подаем питание и вот уже 300 ватт можно снимать.


Но 300 ватт это несерьезно, надо брать блок помощнее.


И без проблем сначала снимаем почти 600 ватт, а потом и около 670, дальше я уперся в мощность блока питания, ну и не забываем, что здесь я питал плату и вентилятор от 12, а не от 15 вольт, как рассчитывал изначально.


Так, предварительно всё работает, а значит берем штангенциркуль, размечаем, потом ножницы и... режем плату пополам. Кто-то скажет что это вандализм, я скажу, что мне надо плату всунуть в корпус, а сделать нормально с полным размером просто нереально.


Но на самом деле начать решил не с пайки, а с передней панели. Дисплей надо было как-то установить, панель имеет толщину около 2мм, лепить изнутри, не вариант, резать отверстие по всему размеру, еще хуже, совсем колхоз будет. В итоге пришлось фрезеровать окошко так, чтобы наружу была только видимая часть дисплея, а остальное было внутри. Углублял примерно на 1.5мм, почти получилось, в одном месте случайно неправильно задал координату и фреза уехала не туда, пропахав борозду, благо изнутри.
Да, резать пришлось в ручном режиме, непосредственно управляя из ПО (очень долго и нудно), потому как пластик мягкий и фреза в любой момент могла намотать на себя пластик, но думаю что потом буду делать это в автоматическом режиме.

Но я получил то, что хотел, пусть не промышленное исполнение, но явно лучше чем могло бы быть. В качестве подопытного использовался битый дисплей, просто ни с того, ни с сего начал просто светить белым, новый уже заказан и лежит на почте, надо забрать, а так как плат у меня несколько, то это никак не помешало сборке.



Еще одной задачей, над которой пришлось подумать, это защита от переполюсовки. Изначально на плате стоит диод, по моему на 100 вольт, но мало того что он всего на 100 вольт, так он еще и греется. В родном исполнении он частично обдувается вентилятором, хотя перегревается даже так.
В моем случае родной диод вообще никак не подходил, надо ставить внешний, причем либо один сверху, либо два по бокам, чтобы тепло распределялось равномерно.
Мало того, порывшись в запасах обнаружил, что подходящих диодов у меня и нет. Что делать. А идея пришла внезапно, у меня есть некоторое количество полевых транзисторов, а каждый такой транзистор содержит внутри еще и паразитный диод, причем с параметрами самого транзистора.
А значит берем транзисторы, замыкаем им затвор и исток, и получаем диод, в данном случае на 200 вольт 30 ампер. Диоды пришлось разместить около вентилятора, потому как с другой стороны они бы больше подогревали и так более горячие транзисторы, неаккуратно, но что делать.
Кстати, в данном случае нам все равно какое падение на этих диодах, потому как мы все равно все переводим в тепло.


Вентилятор также был доработан, термодатчик вынес наружу. Разъем вентилятора перенес в более удобное место, кстати, здесь он управляется по шине питания, а не по минусу, что может быть иногда полезно.


Теперь снимаем с платы родной дисплей, он приклеен двухсторонним скотчем вверху и внизу. Сразу используем родные отверстия для крепежа платы.


Вторая задача, шунты. Здесь они полный отстой и работать могут только при активном охлаждении. Помните обзор преобразователя, где у шунтов плавился припой при 25 ампер? А ведь там они были в два раза меньше сопротивлением и рассеивалось на них в два раза меньше.
Здесь же я планирую ток поднять до 30А, а охлаждения нет.
В общем выпаиваем родные шунты, ради сравнения оцените насколько они тонкие в сравнении с более правильными шунтом, которые применяю я.
Но здесь мы пойдем дальше и поставим "шунт здорового человека", да, пусть двухпроводный, но фирменный. Точность заявлена как 5%, но не стоит пугаться, дело в том что согласно даташиту они есть 1, 2 и 5%, но ТКС для всех одинаков, а абсолютная точность меня вообще не волновала, так как есть калибровка.
Здесь я на шунт поставил радиатор, во второй версии без радиатора, были некоторые изменения и расчеты, после которых стало понятно, что смысла в нем нет, плюс он немного обдувается.


Слева подготовленная плата, справа обычная.


Монтируем всё в корпус, опять пилим, сверлим, режем и паяем, в общем куча стружки и мусора на столе. Радиатор сзади закрыт решеткой, но здесь есть проблема, на радиаторе присутствует не только тепло, а и потенциал входного напряжения, увы, простыми способами это не убрать, разве что использовать для решетки пластиковые винты, подумаю...


Теперь очередь передней панели, хотелось если не красиво, то по крайней мере аккуратно.
Для этого была заказана самоклейка, декларируют белый цвет, нормальную плотность и т.п. Вышла около 350грн с доставкой, сама бумага 100 листов 253грн.


С обратно стороны есть насечка, у печатных плат я бы сказал что скрайбирование, как оно называется у бумаги, понятия не имею.
Кстати это весьма важный нюанс, иногда сзади делают печать, чтобы понимать что это нерабочая сторона, иногда ничего не делают (я так уже накололся), а здесь насечки, о них позже.


Дальше печать, скотч, скрапбукинг и вот это вот всё. Забегая вперед, скажу, да, скотч конечно решение так себе, но практика показала, что даже спустя 8 лет панель выглядит почти как новая, потому это решение проверено временем.
А вот насчет насечек с обратной стороны выругаюсь. Не знаю кто такое придумал, но мало того что нижний слой сложно подцепить для снятия, так еще и снимается он частями, соответственно насечке. Пожелание производителю - не делайте насечки, делайте просто печать чего нибудь, логотипа там или еще чего.

Сама бумага кстати классная, не просвечивает, чистый белый цвет. У меня как-то попадалась слишком тонкая, черная панель давала в итоге сероватый оттенок.



У первого, "опытного" экземпляра дисплей припаял просто проводами, хотя понятие что это "просто", несколько преувеличено, шаг 1мм, а провода не то чтобы тонкие, МГТФ зашел бы получше, но подходящий у меня дома закончился.


Пайку промываем, чтобы было хоть немного аккуратнее.
Силовой минус подключал с использованием сквозной перемычки, для надежности и жесткости, измерительные просто в родные отверстия, плюсовой силовой на эту плату теперь вообще не заходит.


Примеряем в корпусе. Кстати, там внутри стоит блок питания Sanmim на 15 вольт, он имеет мощность 6 ватт, реально потребляется в максимуме до 8 ватт, но я эти блоки проверял, они реально тянут и больше, плюс здесь есть обдув.
Так вот, блок питания включен в сеть всегда, коммутируется питание по выходу. но добавил предохранитель, а на плате есть варистор, так что всё нормально.
И здесь у меня пробегала мысль, коммутировать питание вентилятора дополнительно от термореле, т.е. вы выключаете горячую нагрузку кнопочкой, но вентилятор продолжает работать пока температура радиатора не опустится ниже 35 градусов. Но пока решил это не делать.


А вот эту проблему я так пока решить и не смог. Дело в том, что плате надо знать температуру транзисторов, для защиты от перегрева.
Родной термодатчик вы видели в обзоре этой нагрузки, я его снял с платы, припаял провода, из алюминиевой трубки изготовил держатель, залил внутрь теплопроводящий клей Kafuter, установил, но реально температуру занижает примерно на 15 градусов.
Не, защита отработает, запас также есть, так как транзисторы нормально могут работать до 120-130 градусов, а защита настроена на 100, но как-то хотелось поточнее. Во втором экземпляре я сделал лучше, к терморезистору припаял тонкие проводочки, а изолировал не термоусадкой, а специальным скотчем, но разницы особо не заметил.

Пока думаю над решением, не люблю когда что-то работает не так как задумано, но вариантов не вижу.


Вот собственно почти и всё, дальше настройка платы силового модуля, калибровка и проверка.


Ну и с закрытым корпусом, по моему хоть и не идеально, но вполне аккуратно.


Немного проверки.
Для начала мощность, я декларирую 500 ватт и это та мощность которую при нормальной комнатной температуре можно рассеивать долго.
Но эксперимент показал, что нагрузка вполне толерантно относится и если рассеивать больше, например 670 ватт.


По току я указал 25 ампер, не был уверен что получится вытянуть 30, но она абсолютно нормально работает и при 30 ампер.


Ток в 24 ампера нагрузка обеспечивает начиная от 1.4 вольта на входных клеммах, при максимальном токе этот порог конечно поднимется, но незначительно. Дальше все зависит от сечения проводов к источнику.
Это позволяет полноценно тестировать одиночные элементы LTO, где минимальное напряжение составляет 1.8 вольта.



Вторую конечно собирать было проще, меньше надо было думать над мелочами и нюансами, потому она получилась чуть более оптимальной. Думаю что третья, четвертая и т.п. будут также немного более отработанными.


Например у второй я применил уже шлейф, он конечно имеет свои недостатки, но имеет и преимущества. На плату самой нагрузки установил разъем, в будущем планирую ставить два разъема, на плату и дисплей и делать соединение без пайки, тем более что полкдючать шлейф к плате очень неудобно.


Также здесь более оптимизирован монтаж проводов. Кстати, плата USB в обоих вариантах подключена при помощи штекера, по сути получился небольшой удлинитель, сейчас стоит microUSB, но можно ставить и Type-C.
Кроме того, обе платы силового модуля, а также верхняя, покрываются защитным лаком, чтобы не пробило по пыли и для повышения стабильности работы.


USB выведен на заднюю панель. У второго экземпляра назад вывел также и разъем подключения внешнего термодатчика, хотел расположить его спереди, но получался реально колхоз.
Кстати, лично на мой взгляд смысла во внешнем термодатчике ноль, по крайней мере мне он за много лет ни разу не пригодился. Дело в том, что по хорошему измерять надо бесконтактно, а измерять температуру тестируемого БП подобным датчиком вообще бесполезно, потому скорее всего буду делать в виде доп опции.


Ну и собственно два первых экземпляра уже почти серийного устройства :)


Теперь о разном.
Завтра-послезавтра возможно сниму видео по этим нагрузкам, если есть интерес, задавайте сейчас вопросы, в видео отвечу и возможно продемонстрирую если что-то надо.
Видео снял, может будет полезно


Добавлена модель с током до 40А, мощность 500(600) ватт, из недостатков только то, что нет возможности подключения к ПК кабелем, только блютус.
Меня кстати как-то спрашивали, почему я указываю именно 500(600) ватт. Дело в том, что длительная мощность 500 ватт, но некоторое время нагрузка может рассеивать и 600 ватт и это критично для тех, кто тестирует аккумуляторы. Как известно, напряжение на аккумуляторе по мере разряда снижается, а следовательно снижается и мощность. Т.е. вы можете подключить заряженную батарею, нагрузить ее на 600 ватт, относительно быстро напряжение снизится и мощность упадет до штатных 400-500 ватт. Суть в том, что нагрузка даст возможность начать разряд на мощности больше чем 500 ватт.

Данная модель идет на базе платы DL24M, а так как данная плата уже не выпускается, то в таком виде она будет одна, дальше будут устройства на базе DL24, DL24MP, DL24EW в зависимости от требуемой конфигурации.
В дополнение к кнопкам установлен энкодер, дублирующий кнопки "Режим", "Больше", "Меньше", пользоваться так гораздо удобнее.



Также уже опробованы два более мощных варианта, подробнее позже, а кратко:
1000 ватт модель на базе DL24. Вариант без корпуса, возможно соберу как минимум еще одну в корпусе.


И пока самый "продвинутый", на текущий момент, вариант. 1500(1800) ватт, ток до 40А, возможность подключения зарядного с током до 40А, соответственно с возможностью проведения автоматического теста. Двухскоростное управление вентиляторами, отдельное управление дополнительным вентилятором. Управление на базе DL24EW, дополнительная аппаратная термозащита.

Дальше планы, создание более мощных моделей, например 3000 ватт и больше.

На фото промежуточный вариант, сейчас она уже облагорожена, заказчик предложил собрать как показано на фото, дальше установка в корпус его силами, собственно потому и все собрано для более удобной установки.



Уже знаю один вопрос, что с шумом и нагревом. Греется, сильно шумит, кто знает как в компактном корпусе снять 500-600 ватт без шума, буду рад выслушать :) Но реально шуметь начинает примерно после 150-200 ватт нагрузки, до этого шум умеренный, возможно в будущем оптимизирую.
Кстати, иногда удобно когда вентилятор начинает разгоняться раньше, при тестировании на мощностях выше максимальной это дает запас времени до перегрева, проверено, я так на свой старой нагрузке проверял блоки питания 600 ватт, хотя нагрузка может максимум 300-350.

Цена. Планирую 150$, согласен, недешево, но количество механосборочных работ, подгонки всего и прочие мелочи это реально долго и нудно, когда заканчивал первый экземпляр то в какой-то момент хотел уже забросить, второй пошел легче, плюс я всё проверяю и провожу калибровку, плюс техподдержка и т.д. Пока максимум что могу, это сделать небольшую скидку на первый экземпляр (с зелеными кнопочками).

Планы. Море, например оптимизация уже существующего, но оптимизация в нормальном плане, а не в "китайском", т.е. улучшение существующего, а не за счет удешевления.
Далее возможно более мощные версии, 1000 и 1200 ватт, но естественно уже в другом корпусе, возможно в металлическом, также рассматривается вариант нагрузки 1500 ватт. Естественно речь идет о реальной мощности, а не PMPO. Также продумываются модели 800-1600 ватт с подключением к ПК, током до 60А и т.п. но это пока в идеях, хотя изучить спрос было бы интересно.

Кстати, случайно в запасах обнаружил инструкцию к одному из устройств, которое мы когда-то с товарищем разрабатывали, сможет кто-то угадать год, когда писалась эта инструкция? :)




Ну и собственно на этом вроде пока всё, очень буду рад видеть ваши комментарии и еще больше, вопросы и мнения.