Регульований перетворювач напруги XY6020L

Невеличкий огляд регульованого недорогого перетворювача напруги на 60 вольт і 20 ампер. Не те щоб усе добре, але й зовсім поганим його теж не назву — загалом, за свої гроші.

Нагадую: щоб постійно бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, писатиму просто про щось цікаве — посилання на акаунт

Також підписатися на оновлення та нові статті можна в телеграм-каналі — https://t.me/KirichBlog


Нещодавно я писав, що цей перетворювач купувався для конкретного завдання — як універсальний зарядний пристрій для тестера акумуляторів, ну і як регульований блок живлення, але це вже другорядне. А раз він потрапив мені до рук, вирішив трохи його вивчити, тим паче ця інформація, можливо, стане в пригоді його майбутньому користувачеві.

Замовляв давно, здається, ще на весняному розпродажі, але тоді поклав його в шухляду стола й усе ніяк не знаходив часу зайнятися пристроєм, для якого, власне, його й купував. Крім цього, придбав ще й блок живлення на 60 вольт і 300 ват, але про нього, найімовірніше, розповім іншим разом.
Упакований у картонну коробочку, доїхав без пошкоджень.


Власне, комплект складається із силової плати та модуля керування/індикації. Є варіант, коли продають лише плату: до неї можна під'єднати змінні резистори або виставити фіксовану напругу. Є також варіант із додатковим модулем Wi-Fi, але для цього застосування він не був потрібен.


Табличка з технічними характеристиками. Загалом нічого нового тут немає, хіба що якісь незначні відмінності від інших подібних перетворювачів.


Силова плата — усе акуратно, навіть сподобалася. Єдине, одразу помітив дивину: чомусь забагато шунтів для вимірювання струму...


На вході конденсатор 1000 мкФ, 80 вольт і пристойного розміру дросель для придушення перешкод. Це, однак, непогано.


Вузол допоміжних перетворювачів для живлення електроніки плати. Ліворуч — вимикач, але особливого сенсу в ньому немає.


Власне, силова частина зібрана на контролері EG1163. Оскільки це синхронний знижувальний перетворювач DCDC, на радіаторі, відповідно, пара транзисторів, а не звична пара «транзистор + діод». Це добре, бо підвищує ККД, особливо за великих струмів навантаження.


Контролер керування й аналогова частина. Власне, тому некоректно називати це силовою платою: на ній є і силова частина, і власне керування. По суті, це повноцінний «розумний» DCDC.
Праворуч перемикач, як я розумію, для встановлення фіксованої вихідної напруги. ХЗ, навіщо це потрібно: виходить якесь надмірне ускладнення, але вже як є.


Дисплей під'єднується парою роз'ємів, причому порядок кольорів у них абсолютно однаковий. Щоб було простіше зрозуміти, куди що під'єднувати, на платах є позначення R і L.


Тепер про шунти.
По-перше, припаяні вони якось кепсько — таке враження, що припою пошкодували. Потім я їх нормально пропаяв. Тут річ не стільки в електричному контакті, скільки в тепловому, адже вони помітно нагріваються, і якщо шунт погано припаяний, то гірше відводить тепло на плату.
По-друге, для мене було загадкою, навіщо їх два: перший на 5 мОм, а другий — із трьох по 10 мОм.
Спочатку я подумав, що на першому вимірюється вхідний струм — незрозуміло для чого...


Але в даташиті сказано, що шунт стоїть на виході, тож на ньому ми бачимо вихідний струм. При цьому на платі є ще один шунт, розташований біля виходу, і саме на ньому точно вимірюється вихідний струм. Удруге...
Я подумав, що вхідний шунт встановили тому, що є схожа плата, а на ній — контролер MPPT, тож, відповідно, може знадобитися вимірювати струм до перетворювача. Загалом зробили як зробили, головне, щоб працювало.


Ще трохи про дрібниці.
1. Якийсь діод на вході — може, для перетворювача, а може, для захисту, не розбирався.
2. Запобіжник на 30 А. Розташований так, що й ворогу не побажаєш його міняти, хоча залежить від ворога...
3. Один із чипів допоміжного живлення.
4. Операційні підсилювачі на виході.
5. На виході три конденсатори по 470 мкФ, 80 вольт.
6. Якийсь діод або супресор на виході, не дивився.


Власне, дисплей. Дивитися тут навіть нема на що: це просто дисплей і не більше, ну ще кілька кнопок та енкодер. «Мізків» у ньому немає.


Вентилятор відносно тихий, на 5 вольт, розміром 40х40х10 мм. Вмикається за струму навантаження понад 2 А. Радіатор розташований дивно, на мою думку, оптимальніше було б повернути його на 90 градусів.


Знизу плати порожньо, лише табличка для перемикача.
Розміри плати 110х72х45мм.



Як зазвичай, перевірив споживаний струм залежно від вхідної напруги: 55мА при вхідних 6 вольтах і 11мА при 36, далі зміни не принципові.


Режими відображення та керування.
У вимкненому стані в рядках напруги та струму відображаються нулі, нижній рядок періодично показує встановлені значення струму й напруги. У ввімкненому стані у верхніх рядках відображаються реальні значення струму й напруги на виході, у нижньому — потужність.
Керування дуже просте й навіть по-своєму зручне. По-перше, щоб налаштувати параметр, натискаємо кнопку V/A: спочатку пропонується встановити напругу, повторне натискання перемикає на регулювання струму. Натискання на енкодер або кнопку SW перемикає крок регулювання.
Зручна річ: пристрій запам'ятовує, яким кроком ми регулювали. Тобто якщо встановлювали значення з кроком 1 вольт, то під час наступного налаштування крок також буде 1 вольт. Але, на жаль, це стосується лише регулювання напруги, для регулювання струму доведеться щоразу перемикати крок.
На екран можна вивести значення вхідної напруги — для цього достатньо натиснути кнопку SW.


Є додаткове меню налаштувань. Щоб перейти до нього, утримуємо кнопку SW кілька секунд.
1. Захист від зниженої напруги — загалом корисна річ у деяких ситуаціях. Мінімальне значення — 4.8 вольта, це значення встановлено за замовчуванням
2. Захист від підвищеної напруги, встановлено 65 вольт.
3. Обмеження максимального струму, встановлено 22А, хоча перетворювач дозволяє встановити максимум 21А
4. Максимальна вихідна потужність — дуже корисна опція. Якщо у вас, наприклад, блок живлення на 300 ватт, встановлюємо 280 і не хвилюємося, що випадково його перевантажимо.
5. Максимальне значення А·год, після досягнення якого перетворювач вимкне вихід.
6. Те саме, але для Вт·год
7. Те саме, але за часом
8. Захист від перегрівання самої плати
9. Захист від перегрівання за зовнішнім датчиком. Біля вихідної клемної колодки є білий роз'єм, до нього підключається NTC на 10кОм
10. Адреса пристрою в мережі
11. Опція автоматичної активації виходу після подавання живлення
12. Параметр, який регулюватиметься обертанням енкодера без переходу до різних меню. За замовчуванням це напруга, можна налаштувати регулювання струму.


Трохи тестів.
Перевірка точності встановлення вихідної напруги.
І скажу, що тут не все так однозначно. Я задавав значення відповідно до звичних кроків: 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2 тощо. Зрештою виявилося, що:
1. при 0.01 і 0.02 взагалі якась нісенітниця
2. при напрузі до 0.5 вольта щось намагається працювати, але так собі
3. більш-менш коректно, хоч і з невеликим заниженням, працює починаючи з 0.5 вольта.
4. Попри все це, напруги 0.01, 0.02, 0.05 він вимірює коректно. Як так — ХЗ

Загалом точність калібрування могла б бути й вищою. RuiDeng у цьому плані, звісно, кращий, але там інша ціна і, особливо, розміри.



Стало цікаво, за якої напруги точність встановлення максимальна. Зазвичай китайці калібрують при 30 або 28 вольтах, але в цьому випадку максимальну точність я отримав при 40 вольтах.


Цей тест особливо ні про що не говорить, але все ж: при вхідних 61 вольті без навантаження вдалося отримати максимум 58, тобто падіння становить щонайменше 3 вольти. З огляду на навантаження, думаю, блок живлення має мати щонайменше на +5 вольт більше за потрібну вихідну напругу.


Зі струмом картина приблизно така сама, як і з напругою. Малі струми обробляє так собі: наприклад, до 10-50мА покази починають стрибати туди-сюди, через що автоматика мультиметра навіть не може зафіксуватися на якомусь діапазоні (перше фото)
При 100-200мА покази вже більше схожі на реальні — друге й третє фото.
Більш-менш точно працює при струмах понад 500мА. Далі я перевіряв при струмах 1, 2, 5, 10 і 12А — на мою думку, похибка прийнятна.


Коли я почав перевіряти точність встановлення струму, то помітив, що струм на виході є навіть при вимкненому виході. Дуже малий, але є. Про всяк випадок перевірив напругу — 0.5мВ, просто невеликий витік, хвилюватися не варто.


Далі я вирішив перевірити ККД та оцінити теплові режими. Для цього використовувався блок живлення на базі перетворювача RD6030 і одне з навантажень. які я збираю.


ККД вимірювався, а точніше оцінювався, оскільки на нього впливало падіння напруги на вхідних і вихідних проводах, яке я не враховував, орієнтуючись лише на заданий струм навантаження та покази ватметрів обох пристроїв. Тобто реальний ККД буде трохи вищим, відповідно маємо результат із розряду «не гірше за заявлений».
Перевіряв за вхідної напруги 55 вольт, вихідної — 5, 12, 24, 36 і 48 вольт та струмів 10 і 20 А.
1. 5 вольт 10 А, вхід 61.6, вихід 48.3, ККД 78.4%
2. 5 вольт 20 А, вхід 124.3, вихід 94.9, ККД 76.3%
3. 12 вольт 10 А, вхід 132, вихід 118.7, ККД 89.9%
4. 12 вольт 20 А, вхід 266, вихід 235.6, ККД 88.5%
5. 24 вольт 10 А, вхід 252.4, вихід 239.3, ККД 94.8%
6. 24 вольт 20 А, вхід 509.3, вихід 476.6, ККД 93.6%
7. 36 вольт 10 А, вхід 373, вихід 359.8, ККД 96.4%
8. 36 вольт 20 А, вхід 751.8, вихід 717.4, ККД 95.4%
9. 48 вольт 10 А, вхід 493.3, вихід 480, ККД 97.3%
10. 48 вольт 20 А, вхід 994.2, вихід 957.8, ККД 96.3%

Загалом із ККД усе гаразд. Звісно, за низької напруги та великого струму ККД падає, і це нормально. В іншому цілком відповідає ККД синхронної схеми.


Оцінка нагрівання плати в режимах 24 вольти 10 і 20 А, а також 48 вольт 10 і 20 А.

Спочатку вгорі 24 вольти 10 А, внизу 20 А. Власне, єдиний компонент, температура якого мені не сподобалася, — це шунт на 5 мОм біля радіатора. Температура решти компонентів цілком нормальна.


І за 48 вольт 10 і 20 А.
Із шунтами картина ідентична, оскільки їхня температура залежить від струму навантаження. Температура транзисторів на радіаторах зросла, але сильного нагрівання я все ж не помітив.
Так, навантажував не дуже довго, але оскільки теплова інерційність плати не надто велика, температура далі змінювалася не сильно. І навіть попри те, що я перевіряв на потужності майже кіловат, а температура транзисторів була близько 75 градусів, навряд чи вона перевищила б критичне значення.


Оцінка пульсацій і перехідних процесів. Тут до блока живлення та навантаження додався лише осцилограф.



Спочатку вихідна напруга 12 вольт, струм навантаження 0, 7, 14 і 20 А. Щуп під'єднаний безпосередньо до виходу, без фільтра, увімкнено режим обмеження 20 МГц.
В описі заявлено 100 мВ п-п, у реальності пульсації трохи вищі. Так, є «голки», але в цьому випадку вони не критичні; основна ж частина становить 100 мВ за 14 А і близько 150 мВ за 20 А.


Тут у всіх випадках струм 20 А, але напруга 5, 20, 30 і 48 вольт. За 5 і 48 вольт усе загалом нормально, а от за 20 і 30 вольт характер пульсацій змінився, і вони перевищили заявлені 100 мВ — фактично ближче до 150 мВ. Було б добре додати на виході якийсь фільтр.
Щоправда, на результати тесту впливає те, що всі пристрої мають окремі імпульсні блоки живлення: ЛБЖ, навантаження й осцилограф. Тому можливий взаємний вплив.


Але мене цікавили також тести перехідних процесів.
1, 2. Увімкнення за 5 і 25 вольт: запуск дуууже затягнутий. Це видно й на екрані самого перетворювача, але цікаво, що на його екрані також видно невеликий вихід за задане значення, тоді як осцилограф жодного виходу за межі не фіксує.
3, 4. Вимкнення — тут узагалі капець: із 5 до 0 близько 1.5 сек, а з 48 до 0 ще довше — 13 секунд.

Поясню, що тут не так. Спочатку про ввімкнення. Не всі пристрої нормально сприймають плавне підвищення напруги живлення. Наприклад, пристрої з мікроконтролерами іноді можуть некоректно обробити сигнал скидання під час подавання живлення, тому плавний запуск — не дуже добре.
Думаю, у розробників щось пішло не так, і вони сильно затягнули плавний запуск, щоб усунути можливі проблеми.

Щодо вимкнення. Зазвичай напругу треба знімати різко, а оскільки на виході імпульсних перетворювачів є велика ємність, встановлюють спеціальний ланцюг — стабілізатор струму розряджання. Це значно пришвидшує вимкнення. Тут його явно немає або він дуже малопотужний, адже 1500 мкФ на виході — це насправді не так уже й багато.



А так виглядає процес увімкнення, вимкнення та повторного ввімкнення без навантаження за встановленої напруги 25 вольт.


1, 2. Перехідні процеси за вихідної напруги 12 вольт і режиму, коли постійно під'єднаний резистор 30 Ом, а резистор 3.3 Ома під'єднується (від'єднується). Під час під'єднання резистора все нормально, під час від'єднання є короткий викид, не критичний для більшості пристроїв.
3, 4. Перехід CV-CC і CC-CV. Тут напруга 15 вольт, встановлено обмеження 3 ампери, під'єднується (від'єднується) резистивне навантаження зі струмом 4.5 А. Загалом майже все нормально, за винятком того, що під час переходу CC-CV спочатку напруга піднімається трохи вище заданої, але майже відразу повертається до нормального значення.


Але поки я проводив тести, то помітив дивну поведінку саме під час переходів CC-CV і CV-CC, спробую розповісти.
По-перше, усі тести проводилися простим підключенням резистора, буквально дотиком дроту до вихідної клеми, а по-друге, це були вимірювання одне за одним, тобто торкнувся, зафіксував результат, зробив скриншот, перезапустив тригер осцилографа, торкнувся, зафіксував, зробив скриншот.

Але за однакових дій я отримував різні результати. Пізніше перевірю це ще раз, коли перетворювач буде встановлено стаціонарно, і додам інформацію. Уже коли все підготував, подумав: а раптом під час тесту десь був поганий контакт? Такої можливості я б не став виключати.

Отже, маємо:
1, 2. Дивний східчастий перехід, а крім того, якщо придивитися, видно, що кінцева напруга на графіку різна.
3, 4. Ще дивніша картина: це графік переходу CC-CV. Ліворуч усе нормально, але іноді виходило, як на графіку праворуч: напруга за встановлених 15 вольт піднімалася до 16.
5, 6. Ще цікавіша картина відкрилася, коли я розтягнув зображення: виявилося, що перехід відбувається східчасто. Спочатку напруга піднімається, потім блок вимикає вихід (пам'ятаємо, що вимкнення дуже плавне), а потім переходить у режим CV.
Цим пояснюється картина зі стрибком напруги. Зняли навантаження, кола розряджання немає — стрибок, ОС вимкнула ШІМ, напруга впала, ОС запустила ШІМ, і напруга встановилася на заданому рівні.
Думаю, ситуацію можна якщо не виправити, то поліпшити, додавши або просто резистор, або, ще краще, найпростіший стабілізатор струму для розряджання конденсаторів. Але, звісно, встановлювати його треба до шунта вимірювання струму, щоб він не впливав на покази амперметра.



Ну а тепер висновки.
У мене залишилося дуже неоднозначне враження. З хорошого — непогана якість складання, пристойний вихідний струм, мале нагрівання і, відповідно, нормальний ККД, функціональність, достатня для великої кількості завдань, низька ціна.
На жаль, є й недоліки: по-перше, пульсації могли б бути меншими; немає кола розряджання; ОС відносно повільна. Ну і що там ще я писав в огляді — вже не згадаю.

Зрештою, для цільового завдання, для якого його й придбали, а саме для заряджання акумуляторів, він цілком підходить. Також може працювати як звичайний регульований блок живлення, але для умовно «грубих» навантажень.
Якщо коротко: як зарядний пристрій — нормально, але щось чутливе чи «ніжне» (наприклад, плата з мікроконтролером без власного стабілізатора живлення) я б від нього не живив. Для таких застосувань краще мати блок живлення на базі RD60хх, а ще краще — RD60ххР, щоправда, ціна там зовсім інша. Якщо ж потрібен просто регульований блок живлення, щоб живити якийсь двигун, магнітолу чи заряджати акумулятор, то цілком підійде — так би мовити, «підсобний» універсальний блок живлення зі струмом до 20А.


На цьому поки все. Сподіваюся, було корисно. Як завжди, коментарі вітаються, тим паче, як я вже зрозумів, така плата є й в інших читачів блогу.