Непоганий модуль DC-DC ZXY6005S або лабораторний блок живлення власноруч.

Мав я невеликий саморобний блок живлення, який використовував для перевірки та живлення різних невеликих саморобок. Але зібрав його дуже давно, тож він застарів і морально, і фізично.
Спочатку хотів купити йому на заміну готовий, але «це не наш метод», тому вирішив знову зібрати самотужки.

Під час пошуків відповідного DC-DC перетворювача перелопатив на Ali чималу купу різних пристроїв. Але або не влаштовувала напруга, або струм, або сам принцип регулювання.
Спочатку хотів купити простенький, зі світлодіодними індикаторами, але не влаштувала потужність. Потім — без індикаторів, із регулюванням підлаштувальними резисторами (навіть купив до нього вольтметр і амперметр), але не влаштував діапазон напруг. Дійшов до просунутішого варіанта, уже з РК-індикатором і цифровим керуванням, навіть поспілкувався з продавцем щодо характеристик (до речі, продавець усе зрозуміло пояснив і розповів, аж незручно перед ним, що не купив у нього БЖ). Але все це було не те.
І ось побачив оглядуваний перетворювач. Не встояв і замовив, хоча він значно перевищував мій бюджет. Обійшовся він мені в 48.19 (допомогли знижка продавця + купон на 5 баксів).
На Майску було кілька оглядів лабораторних БЖ, але цей огляд — для тих, хто любить робити щось власноруч.
Та й якось у коментарях до одного зі своїх оглядів я написав, що планую огляд лабораторного блока живлення. Ну що ж, написав — публікую.

Перша частина — власне сам перетворювач.
Продавець довго відправляв його, тягнув до останнього. Я вже кілька разів йому писав, а у відповідь чув: не хвилюйтеся, усе відправлю. Відправив. Після цього посилка довго повзла до мене зі швидкістю равлика крізь нетрі Пошти Китаю, а потім Пошти України. Але доповзла. І навіть ціла й неушкоджена.
Думав, уже не дочекаюся.

Прийшов він у картонній коробочці, усередині обмотаний відносно невеликою кількістю пухирчастої плівки. Причому коробку заклеїли так, що можна було без проблем витягнути його, знову заклеїти коробку скотчем і відправити далі. Якщо замовлятимете в цього продавця, краще попросити запакувати якісніше.




Плата прийшла з індикатором, причому індикатор установлений на платі на металевих стійках. Такі самі стійки встановлені по кутах плати.


Силові елементи встановлені на радіаторах. Є зауваження щодо відсутності фіксації силового дроселя: він тримається лише на власних виводах. Краще закріпити його додатково.


Зворотний бік плати.


Власне, сам пристрій — це перетворювач із цифровим керуванням.
Причому керувати ним можна як із клавіатури, так і з комп’ютера. Для цього на плату виведено роз’єм RS232 з рівнем 3.3 Вольта. Регулювати параметри можна і кнопками, і валкодером.




Під індикатором встановлено центральний мікроконтролер STM8S105K4T6C
Імпульсні стабілізатори живлення логіки й процесора — xl7005, силового ключа (власне, керувальний ШІМ) — XL1509


Перше ввімкнення


Це наймолодша плата в лінійці цих перетворювачів.
Вона забезпечує —
Вихідну напругу 0-60 Вольт (регулюється до 62 Вольт)
Вихідний струм 0-5 Ампер (регулюється до 5.1 Ампера).
Крок регулювання напруги — 0.01 Вольта
Крок регулювання струму — 0.001 Ампера.
Вхідна напруга до 62 Вольт (про це розповім нижче).
Розрахунок і виведення на індикатор вихідної потужності.
Розрахунок і виведення на індикатор енергії, відданої в навантаження, в ампер-годинах (обнуляється)
Таймер роботи (обнуляється)
Індикатори CC і CV, а також індикатор, який показує, що плата працює в режимі стабілізації. Тобто якщо спробувати отримати на виході більше, ніж забезпечує вхідна напруга, індикатор нормальної роботи згасне, показуючи, що плата не забезпечує заданих характеристик.

Розшифрування позначень плат
ZXY6005 — 60 Вольт 5 Ампер
ZXY6010 — 60 Вольт 10 Ампер
ZXY6020 — 60 Вольт 20 Ампер
Індекс S — керування з комп’ютера, індекс D — є валкодер, а не змінні резистори, але немає керування з комп’ютера; без індексу — плата з підлаштувальними резисторами для регулювання напруги й струму.

Після завантаження на індикатор виводяться налаштування за замовчуванням


У меню можна калібрувати покази напруги й струму, швидкість передавання даних, вимикати пищалку на платі.






Список усіх налаштувань плати.
(1) SET U-CAL Калібрування значення вимірювання напруги.
(2) SET I-CAL Калібрування значення вимірювання струму.
(3) SET OVP(E1) Встановлення верхньої межі регулювання напруги
(4) SET OCP(E2) Встановлення верхньої межі регулювання струму
(5) SET OPP(E3) Встановлення значення захисту від перевищення потужності
(6) SET OAH(E4) Встановлення значення захисту від перевищення ємності заряду
(7) SET OFFTIME(E5) Встановлення значення захисту від перевищення часу
(8) ---SAVE DATA！--- Збереження заданих параметрів
(9) Start up：OFF Вибір, чи буде вихід увімкнений або вимкнений під час запуску
(10) System Recover Відновлення системи
(11) Sound Enable：ON Налаштування звуку
(12) Save Parameter： Збереження параметрів
(13) Set Addr. Code Встановлення адресного коду
(14) Set BaudRates Встановлення швидкості передавання даних
(15) Charge Mode：OFF Вибір, чи запускати функцію заряджання

Є невеликий недолік: вимкнення звуку працює лише протягом одного сеансу, тобто налаштування не зберігається. У поєднанні з дуже гучною пищалкою це неабияк дратує. Зрештою заклеїв пищалку — стало значно краще.
Доповнення: параметри треба зберігати з прив’язкою до певної комірки пам’яті, наприклад, М0, а не в загальній пам’яті, де зберігаються калібрування, адреса та швидкість.

Програмне забезпечення плати дає змогу встановити максимум 62 Вольта і 5.1 Ампера.


У робочому режимі з увімкненою подачею напруги на вихід екран має такий вигляд —


Під час підключення навантаження на екрані можна побачити вихідну напругу (виміряну), вихідний струм (виміряний), вихідну потужність, кількість мА·год або А·год, відданих у навантаження (якщо лічильник перевищить 1000), а також режим роботи, обмеження напруги чи струму.
До речі, під час подачі напруги на вихід (кнопка OUT) напруга зростає плавно, приблизно за 1.2 сек, залежно від установленої напруги (що вища напруга, то довше вона зростає). На мій погляд, дуже корисна функція.




Звісно, спробував порівняти покази вимірювача на блоці живлення та на підключеному приладі; вимірювання проводилися без навантаження.











На цьому етапі я вирішив призупинити вивчення плати й усе-таки перейти до практичних дій. Через велику кількість фотографій цю частину огляду я сховав під спойлером.


Під час складання я припустився кількох помилок — і великих, і маленьких, але розповідатиму послідовно.

Схема блока живлення — класичний варіант із задавальним генератором і драйвером на IR2153. Драйвер живиться через резистор від шини 300 Вольт + саможивлення від середньої точки напівмоста через конденсатор 47 пФ, частота 30КГц, силові ключі IRF740. Крім того, в колі керування польовими транзисторами встановлено додаткові транзистори для прискорення закривання силових ключів, вихідні діоди — 6 штук UF5404 у каналі 60 Вольт і 2 штуки в каналі 25 Вольт. Схема керування вентилятором на ШІМ-перетворювачі 34063. Конденсатори вхідного фільтра — 2шт 470х200 Вольт, з’єднані послідовно (замало, краще поставити пару по 680), вихідні — 2шт 1000х100В + 1шт 680х100В, у каналі 25 Вольт — 1000х35В + 220х35В.

Почав я з друкованих плат для всього цього проєкту.
Ось плати силової частини та передньої панелі


Витравив, порізав, залудив доріжки.


Підібрав майже всі комплектуючі. До слова, для фото я завжди збираю все одразу, хоча зазвичай шукаю деталі вже під час монтажу.


Змонтував плату, є дрібні недоліки, але для пристрою одноразового використання цілком допустимі.


Коли думав, який трансформатор використати, то навіть були думки поставити кілька готових трансформаторів із комп’ютерних блоків живлення, але передумав і вирішив також виготовити його сам. Нічого складного в цьому немає: потрібні лише осердя (до речі, якщо хтось шукає такі речі в Україні, можу підказати, де купити), дріт у лаковій ізоляції та лакотканина (можна ізолювати й іншими матеріалами, але мені зручніше лакотканиною).


Плату блока живлення повністю зібрано й перевірено.
Під час роботи вбив 2 транзистори: випадково впаяв IRF740 у пару з IRF3205, другий транзистор не витримав такого знущання й помер, забравши із собою свою пару. Більше ніхто не постраждав.


На зворотному боці причаївся дрібний конденсатор, якого спочатку не планувалося. З’ясувалося, що мікросхема стабілізатора 34063 погано працює з навантаженням у вигляді вентилятора, тож довелося додати його паралельно верхньому резистору дільника ЗЗ. Після складання й перевірки покрив плату двома шарами лаку Пластик 70, про всяк випадок)


Під час складання виявилися деякі косяки (і економія) виробника.
На вході плати стоїть конденсатор 1000х63В, залишати його було б небезпечно, довелося замінити на 470х100В. Також замінив конденсатор 100х50В на вході стабілізатора живлення логіки самої плати. Як розумієте, довго він там не протримався б — це вже серйозний косяк виробника. Замінив на 100х63.


Я встановив плату розміром 100х63, а не 100х100, як було б логічніше, бо вирішив трохи доопрацювати схему наших китайських товаришів. Плата перетворювача складається з двох частин: силової, зі 100-вольтовим транзистором, і низьковольтної, з ШІМ-стабілізатором на вході, максимальна вхідна напруга якого становить 65 В. Оскільки на вхід я подаю приблизно таку саму напругу (щоб мати змогу використовувати плату на повну), це може мати неприємні наслідки. З огляду на це я вирішив удосконалити схему.
Стабілізатор низьковольтних кіл був підключений через супресор 1.5КЕ13, щоб знизити напругу, що подається на малопотужний ШІМ, до 50–55 В. Але під час вивчення також з’ясувалося, що плата контролює порогову напругу близько 12 В (захист від роботи за низької напруги) і вимірює вхідну напругу. Щоб не порушувати роботу, контроль 12 В треба перемкнути на вимірювання після супресора, а вимірювання вхідної напруги залишити на попередньому місці.

Купив клеми. Їх багато, бо я вирішив додати до блока живлення кілька фіксованих напруг — поки що це 5, 9 і 12 В.
Для встановлення додаткових клем використовується окрема плата (є на загальному кресленні). Плата надягається на гвинти клем і притискається гайками. Це єдина плата, розрахована на встановлення доріжками до передньої панелі. На ній встановлені самовідновні запобіжники на струм 0.9 А, а паралельно до кожного запобіжника підключено ланцюжок із резистора та світлодіода для індикації спрацьовування запобіжника. Для отримання фіксованих напруг використовуються плати DC-DC-перетворювачів (є в одному з моїх оглядів), які живляться від каналу 25 В основного блока живлення.
Ще одна плата передньої панелі (з двома отворами) надягається на основні вихідні клеми. На ній встановлюються конденсатор 100мкФ х 100 В і плівковий конденсатор на напругу не менше 100 В; що більша ємність, то краще.


Накреслив простеньку передню панель. Компонування вийшло дуже щільним, але під час використання виявилося доволі зручним. Заодно змінив розташування перших двох кнопок: звик, що збільшення — це права кнопка, а зменшення — ліва, а на платі навпаки.
До речі, якщо використати валкодер із кнопкою, на платі розведені її контакти, тож її можна використовувати або як кнопку ОК, або SEL. Під валкодером розташований світлодіод підсвічування, який живиться через резистор 180 Ом від 5 В (є на крайніх виводах роз’єму індикації). Це єдині додані радіокомпоненти.
Огляд валкодера та підсвічування тут
Усі шлейфи розраховані на пряме підключення, тобто порядок контактів на роз’ємі плати та розташування першого контакту відповідають таким самим на платі перетворювача.


Блок живлення вирішив помістити в невеликий корпус. Власне, саме через це я й заморочився із саморобним блоком живлення (мається на увазі силова частина живлення) для цього перетворювача. Набагато простіше було б купити готовий блок живлення на 60 В, а не робити його самому.


Плати всередині встановлені зі зміщенням, щоб не торкалися одна одної та помістилися за висотою.
Плату перетворювача встановлено в нижній частині корпусу, оскільки на ній я закріпив передню та задню панелі, тож від них ідуть усі основні дроти. Плату блока живлення встановлено у верхній частині. Вентиляційні отвори розташовані спереду, а вентилятор продуває повітря крізь цей «бутерброд».


Вентилятор ззаду закритий решіткою.


Компонування всередині дуже щільне. Лабораторний блок живлення повністю зібраний і перевірений.


Ну і фото власне того, що вийшло.




Так, вам не зраджує зір. На останніх фото індикатор зеленого кольору.
Покористувавшись індикатором, що йшов у комплекті, я зрозумів, що він мені не дуже зручний.
На фото він мав гірший вигляд, ніж насправді, але коли вдома я натрапив на зелений індикатор, що лежав у шухляді, то після проби вирішив залишити його. Він підійшов майже без проблем: довелося послідовно з живленням індикатора 5 В поставити діод, бо був надто великий контраст, і встановити резистор 10 Ом у коло живлення підсвічування (у штатного він уже був на платі індикатора).
Слід сказати, що не всі плати комплектуються синім індикатором: товариш купив собі плати 6010, там були зелені індикатори. Загалом у планах замінити його на індикатор, виготовлений за технологією VATN або OLED; перший трохи дешевший. Але хотілося б знайти їх на Ali, може, хтось зустрічав.
Крім того, я вирішив заморочитися з індикатором живлення пристрою. На останніх фото видно, що він вбудований у ручку валкодера. Місця на передній панелі було небагато, а коли робив передню панель, то побачив, що вал валкодера порожнистий усередині. Поставив під валкодером яскравий зелений світлодіод 3 мм, але це на любителя.
До речі, щодо світлодіодів: китайські товариші застосували дуже мудровану схему керування світлодіодами CC і CV, у результаті вони живляться струмом лише 1-1.5мА, і збільшити його неможливо. Тож якщо виводитимете додаткові світлодіоди на передню панель, краще взяти яскраві — тоді вони світитимуть нормально, інакше звичайних буде ледь видно.

Що я отримав у підсумку? Купу приємних (майже) вражень від складання, а також непоганий лабораторний блок живлення, який забезпечує-
Основну вихідну напругу до 62 В зі струмом до 5.1 А, тобто потужність понад 300 Вт.
Зручне керування параметрами.
10 комірок пам’яті для попередніх налаштувань.
Можливість керування з комп’ютера (хоч через UART, хоч через перетворювач на USB, а якщо дуже хочеться, то можна під’єднати навіть інтерфейс 485 і керувати хоч із відстані в кілометр; ну а окремі екстремали можуть встановити модуль UART-Ethernet і керувати звідки завгодно.
У мене використано просте підключення через конвертер USB-RS232 ttl + гальванічна розв’язка — посилання
Робоче вікно програми (програму перевірено, вона гарантовано працює)


Роз’єми для підключення передньої панелі.
Пояснення — на роз’ємі світлодіодів + це +5 В, — це загальний провід плати, можна використовувати для індикації наявності живлення.
На роз’ємі кнопок другий контакт — це загальний провід плати (ось так хитро розведені кнопки), але спільним для кнопок є перший контакт роз’єму. Я для себе поміняв місцями дві перші кнопки для зручності.
У роз’ємі валкодера міг переплутати ліво і право, малював по пам’яті.


3 канали з фіксованою напругою 5-9-12 Вольт і струмом до 1 Ампера на канал.
Плавне керування обертами вентилятора залежно від температури.
Дуже компактні розміри для такого пристрою.

Отже, підсумок.
Плата дуже сподобалася, навіть попри недоліки. Думаю, тим, хто прочитав цей огляд, буде простіше.
Зараз, мабуть, уже взяв би плату на 10 Ампер — 20, на мій погляд, для домашнього використання вже забагато. Спілкувався з товаришем, який теж купив схожі плати. Власне, величезне спасибі йому за знайдену програму керування. Він сказав, що планує написати власну програму з блекджеком і дівчатами, з відображенням графіка роботи та веденням журналу подій.

Переваги.
Повнофункціональний програмований DC-DC перетворювач
Можливість керування з комп’ютера.
Досить непогані характеристики.
Можливість отримати хороший лабораторний блок живлення з мінімальними витратами.
Фактично готовий пристрій: на платі є індикатор, кнопки та валкодер. Навіть ручка для валкодера входить до комплекту (а є комплектації ще й з модулем UART-USB та кабелями для підключення передньої панелі).

Недоліки.
Вхідний конденсатор установлено зовсім без запасу, так само як і конденсатор перед ШІМом вторинного живлення (але це цілком може бути недоліком плати конкретного продавця).
У цього конкретного продавця дуже довга доставка.
Штатний індикатор мені не дуже сподобався, але, як я зрозумів, іноді комплектують іншими.
Вихід для зовнішніх світлодіодів дуже слабкий, проблему можна розв’язати встановленням яскравих світлодіодів.
ШІМ живлення схеми керування має невеликий запас, тому за максимальної вхідної напруги краще вжити заходів безпеки.
Силовий дросель не був закріплений, довелося зробити це самому.

Моя думка: чи порадив би я цю плату комусь? Без варіантів — так. Чи купив би я таку плату ще раз? Так само — так.

Огляд вийшов дуже великим і складним, напевно, є помилки й недоробки. Якщо маєте запитання чи зауваження, пишіть — що зможу, додам або виправлю.
Заздалегідь усім дякую.

Доповнення.
Зі мною зв’язався чоловік із Португалії (принаймні, так здається), який навіть спеціально зареєструвався на Мусьці для цього. Він знайшов схему цього блока живлення і попросив додати її до огляду.
Додаю. diogoc, величезне Вам спасибі.