Простенький регульований DC-DC перетворювач, або лабораторний блок живлення власноруч V2.

Напевно, багато хто пам’ятає мою епопею із саморобним лабораторним блоком живлення.
Але мене неодноразово запитували про щось схоже, тільки простіше й дешевше.
У цьому огляді я вирішив показати альтернативний варіант простого регульованого блока живлення.
Заходьте, сподіваюся, буде цікаво.

Я довго відкладав цей огляд: то часу не було, то настрою, але ось нарешті дійшли руки й до нього.
Цей блок живлення має дещо інші характеристики, ніж попередній.
Основою блока живлення буде плата DC-DC знижувального перетворювача з цифровим керуванням.
Але всьому свій час, а зараз — власне, трохи стандартних фотографій.
Плата приїхала в невеликій коробочці, ненабагато більшій за пачку цигарок.


Усередині, у двох пакетиках (пухирчастому й антистатичному), була власне героїня цього огляду — плата перетворювача.


Плата має досить просту конструкцію: силова частина й невелика плата з процесором (ця плата схожа на плату з іншого, менш потужного перетворювача), кнопками керування та індикатором.


Характеристики цієї плати
Вхідна напруга — 6–32 В
Вихідна напруга — 0–30 В
Вихідний струм — 0–8 А
Мінімальний крок установлення/відображення напруги — 0.01 В
Мінімальний крок установлення/відображення струму — 0.001 А
Також ця плата вміє вимірювати ємність, передану в навантаження, і потужність.
Частота перетворення, зазначена в інструкції, — 150КГц, за даташитом контролера — 300КГц, виміряна — близько 270КГц, що помітно ближче до параметра, зазначеного в даташиті.

На основній платі розміщені силові елементи, ШІМ-контролер, силовий діод і дросель, конденсатори фільтра (470мкФ х 50 В), ШІМ-контролер живлення логіки й операційних підсилювачів, операційні підсилювачі, струмовий шунт, а також вхідні та вихідні клемники.


Ззаду майже нічого немає, лише кілька силових доріжок.


На додатковій платі встановлено процесор, мікросхеми логіки, стабілізатор 3.3 В для живлення плати, індикатор і кнопки керування.
Процесор — 8s003f3p6
Логіка — 2 штуки 74hc595d
Стабілізатор живлення — 1117-3.3


На силовій платі встановлено операційні підсилювачі mcp6002i — 2 штуки (такі самі операційні підсилювачі є і в ZXY60xx)
ШІМ-контролер живлення самої плати — xl1509 adj


Як силовий ШІМ-контролер використовується мікросхема xl4012e1. Згідно з даташитом, це 12-амперний ШІМ-контролер, тож тут він працює не на повну потужність, що не може не тішити. Однак варто врахувати, що вхідну напругу краще не перевищувати — це також може бути небезпечно.
В описі плати вказано максимальну вхідну напругу 32 В, гранична для контролера — 35 В.
У потужніших перетворювачах застосовують малопотужний контролер, який керує потужним польовим транзистором, а тут усе це робить один потужний ШІМ-контролер.
Перепрошую за фотографії, ніяк не вдавалося досягти хорошої якості.


Силова діодна збірка mbr1060


Під час огляду плати побачив відновлену доріжку, не думаю, що це страшно.
Але це свідчить про те, що виробник принаймні вмикає плати для перевірки.


Під час першого ввімкнення плата показує встановлену за замовчуванням напругу 5 В.


А також струм — 1 А. Ці налаштування можна змінювати.
Для цього в цьому режимі потрібно встановити потрібний струм, натиснути SET — на індикаторі з'являться чотири риски, а потім повторити операцію для напруги.
Після ввімкнення плата запускатиметься з цими налаштуваннями.
Також можна налаштувати автоматичне ввімкнення виходу й автоматичне почергове відображення струму та напруги.


Вихідна напруга встановлюється досить точно…


Зі струмом ситуація дещо гірша, але не думаю, що це так критично.


Зі збільшенням напруги похибка зростає.


А ось точність установлення струму практично не змінюється.


Для перевірки підключив автомобільну лампу, виставив 13.5 Вольта




В описі плати сказано, що за струму навантаження до 6 Ампер достатньо природного охолодження, а за струму понад 6 Ампер уже необхідно застосовувати активне охолодження.
Я перевірив нагрівання за струму 6 Ампер і напруги на навантаженні близько 12 Вольт.
Після 20-хвилинного прогрівання температури були такі: ШІМ-контролер — 82 градуси.
Вихідна діодна збірка — 72 градуси
Силовий дросель — 60 градусів.

Загалом, цілком віриться в 6 Ампер із пасивним охолодженням, але плату тестували на столі; під час установлення в корпус краще застосовувати активне охолодження або обмежити струм хоча б на рівні 5 Ампер.

Плавно перейшли до практичної частини огляду :)

Описи використаних компонентів, а також інструкцію я виклав у вигляді архіву.

В інструкції, яку я знайшов в інтернеті, описано вхід у сервісний режим, де можна змінити деякі параметри. Щоб увійти в сервісний режим, треба подати живлення, натиснувши кнопку ОК. На екрані послідовно перемикатимуться цифри 0–2. Щоб змінити налаштування, треба відпустити кнопку, коли відображається відповідна цифра.
0 — Увімкнення автоматичного подавання напруги на вихід під час подавання живлення на плату.
1 — Увімкнення розширеного режиму, у якому відображаються не лише струм і напруга, а й ємність, передана навантаженню, та вихідна потужність.
2 — Автоматичне або ручне перемикання відображення вимірювань на екрані.

Також в інструкції є приклад збереження налаштувань: на платі можна встановити обмеження струму й напруги, а також є пам’ять налаштувань. Але в ці нетрі я вже не поліз.
Також я не чіпав контакти роз’єму UART на платі, бо навіть якщо там щось і є, програми для цієї плати я все одно не знайшов.

Підсумок.
Переваги.
1. Досить широкі можливості — встановлення та вимірювання струму й напруги, вимірювання ємності та потужності, а також наявність режиму автоматичного подавання напруги на вихід.
2. Діапазону вихідної напруги та струму цілком достатньо для більшості аматорських застосувань.
3. Якість виготовлення не те щоб висока, але явних недоліків немає.
4. Компоненти встановлено із запасом: ШІМ-контролер розрахований на 12 А за заявлених 8 А, конденсатори на вході й виході — на 50 В за заявлених 32 В.

Недоліки
1. Екран зроблено дуже незручно: він може відображати лише 1 параметр, наприклад —
0.000 — Струм
00.00 — Напруга
Р00.0 — Потужність
С00.0 — Ємність.
Для двох останніх параметрів десяткова крапка плаває.
2. З огляду на перший пункт, керування досить незручне, енкодер тут дуже не завадив би.

Моя думка.
Цілком гідна плата для створення простенького регульованого блока живлення, але блок живлення краще й простіше взяти готовий.

Цю плату для тестування й огляду мені безкоштовно надав магазин gearbest.

Це мій п’ятдесятий огляд, майже ювілейний (коли це я стільки встиг написати?), сподіваюся, він буде корисним та цікавим. Пишіть у коментарях свої запитання, спробую відповісти.