ZXY6020S, або розвиток історії саморобного потужного лабораторного блока живлення

Приблизно півтора року тому в мене вже був огляд із застосуванням молодшої плати DC-DC перетворювача сімейства ZXY60xxS.
Блок живлення справний і працює абсолютно нормально. Але досвід експлуатації показав, що хочеться чогось іншого. Тому близько року тому я задумав конструкцію більш оптимального (принаймні для мене) блока живлення.
Загалом, кому цікаво, що я врешті-решт наколхозив, прошу під кат.
Увага: великий трафік, багато фото.

Для початку скажу, що в цьому огляді я часто посилатимуся на серію з кількох оглядів півторарічної давнини, де я розглядав менш потужний варіант цієї плати, її застосування, а також додаткові модулі й компоненти, які тоді використовувалися.
Крім того, цю плату додали до асортименту магазину на моє прохання. Тобто ідея цього огляду виникла задовго до замовлення цієї плати, а тим паче до її отримання.

Досвід експлуатації попереднього варіанта плати показав, що з нею досить зручно працювати, характеристики доволі непогані, діапазон регулювання вихідної напруги широкий, але вихідний струм дуже малий.
Так, максимальна вихідна потужність БЖ становила 300 Вт, це цілком нормально: зазвичай недорогі блоки живлення мають потужність 150-200 Вт.
Але максимальний струм був обмежений п'ятьма амперами, а точніше — 5.2 Ампера.
Мені часто доводиться ремонтувати різні блоки живлення, а також автомобільні підвищувальні інвертори. І при цьому потрібно мати змогу регулювати напругу живлення цих інверторів, щоб виявляти несправності.
А оскільки вихідний струм становить лише 5.2 Ампера, то при напрузі 14 Вольт я можу отримати всього 73 Вт. Це мало, дуже мало.

Коли замовляв попередню плату, я не знав про особливості її роботи, але під час експлуатації з'ясувалося, що вона має дуже зручну функцію.
Вона полягає в можливості встановити максимальну вихідну потужність.
Наприклад, мені потрібен великий струм за низької напруги, але це зовсім не означає, що такий самий струм потрібен мені за максимальної напруги. Я вирішив, що за напруги 60 Вольт мені цілком вистачить і 5-10 Ампер.

Власне, саме ця ідея й спала мені на думку рік тому.
Цей БЖ дає змогу отримати понад 300 Вт за напруги 14 Вольт при максимальній вихідній потужності 700 Вт, а це набагато більше, ніж 73 у попередньому варіанті. Крім того, він дає змогу отримати понад 600 Вт за напруги 28 Вольт (інвертори на 24 Вольта).

Так, щось я сильно забіг наперед, мабуть, час перейти до огляду, а про решту розповідатиму вже в процесі.

Усередині все ретельно перекладено пухирчастою плівкою, зверху лежить конвертер USB-RS232 ttl, якого я навіть не очікував побачити.


А ось і перетворювач. Не сказав би, що він великий для заявленої потужності, радше навіть навпаки.


На відміну від попереднього варіанта ZXY6005, цей складається з двох плат, утім, у середнього варіанта ZXY6010 конструкція точно така сама.
На одній платі зібрана силова частина, на другій — керування, індикація та вимірювання струму.


Заявлені технічні характеристики перетворювача.
Насправді максимальна вихідна напруга становить 62 вольти, а струм — 22 Ампера, що дає понад 1300 Вт.


Конструкцію дуже добре продумано: плати з’єднуються двома лініями — силовою та керування. Плати можна легко від’єднати одна від одної, це справді зручно.


Спочатку покажу, що являє собою плата керування.
Загалом вона дуже схожа на плату ZXY6005, я б навіть сказав — більш ніж просто схожа.
Процесорний вузол, схемотехніка аналогової частини, керування та індикація повністю ідентичні, за винятком кількох дрібниць. Ну і, звісно, трохи відрізняються номінали в колі вимірювання струму.
Основна відмінність полягає в тому, що на окрему плату винесли майже всю силову частину та вузол попереднього стабілізатора напруги, який видає 12 Вольт.


Приємно потішили конденсатори Jamicon. Не скажу, що вони вирізняються якимись видатними характеристиками, але цілком надійні, набагато кращі за безіменні варіанти.
Вузол керування — кнопки та енкодер — повністю ідентичний вузлу на платі молодшої моделі.
Клемники, щоправда, стали «потужнішими», але це й зрозуміло: струм до 22 Ампер висуває свої вимоги до компонентів.


Зі зворотного боку плати порожньо — взагалі жодних компонентів, лише доріжки друкованої плати, і все.


Оскільки плати призначені для встановлення одна над одною, розміри обох плат однакові й становлять 130х85мм.


У нижній частині плати розташовані кнопки керування, їхні функції однакові для всіх плат.
1, 2 — збільшення/зменшення, а також вибір режиму індикації.
3 — вибір комірки пам’яті або переміщення курсора під час налаштування параметрів
4 — вибір параметра для регулювання
5 — увімкнення/вимкнення подавання живлення на вихід плати, а також підтвердження вибору параметрів.

Як і в попередньому варіанті, є два незручні моменти:
1. Кнопки ± розташовані незвично для мене: збільшення ліворуч, а зменшення праворуч.
2. Кнопки підключені до входу АЦП, але вибрано дуже малий діапазон зміни напруги від натискання кнопок, тому не забуваємо про наявність режиму калібрування клавіатури.
Калібрування: вимкнути живлення, натиснути кнопку ОК, увімкнути живлення, а коли з’явиться калібрувальне значення — відпустити кнопку.


Праворуч від кнопкової клавіатури розташований енкодер, який, по суті, дублює кнопки ±, за винятком вибору режиму роботи.
Ліворуч розташований роз’єм для підключення до комп’ютера — доволі корисна опція.


Частина компонентів прихована під дисплеєм, який можна зняти, відкрутивши чотири гвинти.
Оскільки перетворювач досить складний, а монтаж односторонній, компонування щільне.
Одразу впадає в око велика кількість роз’ємів.
Ліворуч угорі — роз’єм для з’єднання плати із силовим модулем, під ним — роз’єм, що дублює вимикач живлення.
Ліворуч унизу — роз’єми для підключення до комп’ютера та зовнішньої клавіатури.
Праворуч унизу — два невеликі роз’єми: триконтактний для підключення зовнішнього енкодера, двоконтактний для підключення зворотного зв’язку за напругою.
Праворуч угорі — роз’єм для підключення світлодіодів індикації режиму роботи.


1. У цій платі використано мікроконтролер STM8S105K6T6C, у молодшій моделі стояв STM8S105K4T6C
2. Мікроконтролер живиться від лінійного стабілізатора AMS1117 із вихідною напругою 3.3 Вольта
3. Аналогова частина хоч і зроблена так само, як у попередній платі, але операційні підсилювачі використано інші. Минулого разу були ОП від Майкрочипа, тепер встановлено прецизійні TLC272 від Тексас Інструментс.
4. Замість керувального ШІМ-контролера XL1509 встановлено потужніший LM2596S.
Цей контролер керує потужним транзистором, установленим на силовій платі.
Робоча частота — 150кГц.
5. На платі є три світлодіоди індикації режиму роботи.
Напругу на вихід подано.
БЖ працює в режимі обмеження напруги
БЖ працює в режимі обмеження струму.
6. Усе це живиться від лінійного стабілізатора на 5 Вольт (операційні підсилювачі розраховані на живлення 5 Вольт).

Загалом варто зазначити, що пристрій повністю функціональний «із коробки», тобто на платі є всі необхідні елементи керування та індикації.


Окрім «тонкої» електроніки, на платі керування встановлено конденсатори вихідного фільтра силового живлення та шунт для вимірювання струму.
Ємність конденсаторів — 2200мкФ, розраховані вони на напругу до 63 Вольта.
Напругу вибрано впритул: за вихідної напруги 62 Вольта ставити конденсатори на 63 Вольта трохи небезпечно.
На фото також видно великі клемники для підключення силових проводів. Клемники хороші, зауважень немає.


Судячи з маркування та моїх прикидок, опір шунта становить лише 2.5мОм.
Я не був упевнений у маркуванні, точніше — у порядку цифр, тому зробив невеликий розрахунок нагрівання.
За опору 2.5мОм на шунті виділиться потужність близько 0,0025х22х22=1.21 Ватта
За 25мОм було б близько 12.1 Ватта, а оскільки шунт трохи теплий, підходить перший варіант — 2.5мОм.

Роз’єм для підключення силової плати має лише шість контактів, два з яких — земляні (пізніше поясню чому).
Решта контактів — це:
12 Вольт для живлення плати керування
ШІМ-сигнал для керування потужним транзистором
Керування вентилятором
Сигнал із термодатчика.


Силовий модуль.
Тут компонування явно вільніше. Найімовірніше, за основу просто взяли розмір друкованої плати керування, а потім у такому самому розмірі зробили силовий модуль.


Плату прикручено до радіатора чималого розміру, на який винесено транзистори та діодні збірки.


Варто окремо сказати про одне з корисних удосконалень плати.
Річ у тім, що в попередніх версіях плати живлення реалізували перетворенням вхідної напруги на вторинні 12 або 5 (у платі 6005) за допомогою ШІМ-контролера.
До такої схемотехніки було багато зауважень, оскільки надійність була дуже низькою. Я вже неодноразово зустрічав згадки про вихід із ладу цих перетворювачів.
Річ у тім, що на вхід плати бажано подавати щонайменше 65-70 Вольт, а це вже досить важкий режим роботи для недорогих ШІМ-контролерів. У своїй 6005 я замінив контролер на дорожчий і використав деякі доопрацювання для зниження напруги, але це дорого й складно.
Тут виробник спочатку встановив лінійний перетворювач на 54 Вольта, вихід якого для зменшення кидка струму підключено через резистор до конденсатора фільтра, а далі вже стоїть перетворювач на 12 Вольт.
Тобто схема така: вхідна напруга — лінійний стабілізатор на 54 Вольта — ШІМ-стабілізатор на 12 Вольт (вентилятор і силова електроніка) — лінійний стабілізатор на 5 Вольт (операційні підсилювачі) — лінійний стабілізатор на 3.3 Вольта (процесор).

За це окрема велика подяка. До речі, у даташиті є ще стара фотографія, без лінійного стабілізатора.


На силовій платі також є роз'єм із таким самим розташуванням контактів, як і на платі керування, а поруч із ним — силова клемна колодка.


1. Як ШІМ-контролер, що знижує напругу з 54 Вольт до 12, використано XL7005. Його максимальна вхідна напруга становить 65 Вольт, тож 54 Вольта для нього — із великим запасом.
Але слід врахувати, що максимальний вихідний струм — 0.5 Ампера, тому не варто підключати до цього джерела потужні споживачі. Також у нього не надто надійний захист від КЗ, який я перевірив на попередній платі з поганим результатом :(
2. Живлення вентилятора комутується біполярним транзистором MJD122.


На платі також встановлено драйвер потужного польового транзистора. Тобто це, по суті, каскад для керування силовим ключем, увімкненим у позитивний провід живлення.
Я не розібрався у схемі, але скажу лише, що тут застосовано дещо нестандартне рішення: зазвичай у таких вузлах я використовую звичніші драйвери верхнього плеча.
Призначення світлодіода для мене також залишилося загадкою.


У драйвері використано два широко відомі таймери NE555. Один стоїть перед імпульсним трансформатором і керує транзистором, до якого підключено трансформатор.
Другий таймер встановлено вже у «верхній» частині драйвера.
Дивно, незрозуміло, але працює :)


Дросель виглядає дуже маленьким, особливо з огляду на те, що максимальна вихідна потужність плати становить 1200 Ватт.
Хоча, зважаючи на те, що виробник рекомендує використовувати активне охолодження, можливо, це й нормально. Але я все-таки збільшив би його розмір (за незмінної індуктивності) і використав дріт більшого діаметра — це однозначно поліпшило б тепловий режим роботи.


Тут конденсатори встановлено із запасом: минулого разу вхідні конденсатори також були на 63 Вольти.
Тут же встановлено два конденсатори на 100 Вольт ємністю 1000мкФ.
Поруч із ними розташована клемна колодка для подавання живлення на плату.
Ліворуч від конденсаторів стоїть діод, увімкнений паралельно входу для захисту плати від переполюсування. На великих струмах користі від нього небагато, але в крайньому разі він згорить і закоротить живлення, захистивши таким чином електроніку.
Біля силового дроселя є другий діод, увімкнений паралельно силовому транзистору.


Знімаємо плату — для цього потрібна лише хрестова викрутка, зручно :)
Усі елементи встановлено через теплопровідні прокладки, тобто радіатор не має електричного контакту з елементами, і його можна кріпити до металевого корпусу.


На радіатор виведено:
1. Датчик температури
2. Дві діодні збірки STPS20H100C, кожна розрахована на струм до 20 Ампер (для всієї збірки) і напругу до 100 Вольт. Оскільки збірок дві, максимальний струм становить 40 Ампер — без запасу, адже за правилами струм діода має бути вдвічі більшим за вихідний.
3. А ось як потужний ключ несподівано використано транзистор виробництва IXYS. Ця фірма випускає дуже хороші силові компоненти, тому наявність компонента цієї фірми дуже тішить.
Встановлено транзистор із маркуванням IXFH160N15T2. Це потужний N-канальний польовий транзистор із максимальним струмом 160 Ампер, напругою 150 Вольт і опором відкритого каналу 9мОм.
4. На жаль, ідентифікувати транзистор лінійного стабілізатора на 54 Вольта мені не вдалося: маркування або не було від самого початку, або його повністю стерто :(

Оскільки не всі елементи вдалося відігнути, транзистори довелося випаяти. Заодно помітив, що польовий транзистор впаяний у плату «до упору» і навіть трохи її відгинає.


Звісно, не обійшлося й без доопрацювань.
Загалом доопрацювань плати було зроблено дуже багато, і я опишу їх усі.
Але також скажу, що плата повністю працездатна й без цих доопрацювань.
Мета доопрацювань — підвищити надійність і якість роботи, причому надійність була на першому місці. Та й просто, раз уже взявся, не міг утриматися, щоб щось не змінити на краще.

Насамперед я взяв провід перерізом 0.75мм.кв і підсилив силові доріжки на платі, попутно залудивши їх великою кількістю припою.
Середній струм через ці доріжки може сягати 22 Ампер, а імпульсний — усіх 44 Ампер, тому, збільшивши їхній переріз, ми отримаємо невелике, але все ж покращення. Тим паче, це нескладно.


Діодні збірки підключені через невеликі вирівнювальні резистори. Я не можу виміряти їхній опір, але те, що ці «перемички» встановлені навіть там, де можна було просто провести доріжку, свідчить про те, що це все-таки низькоомні резистори у вигляді перемичок.
Це правильне рішення, але в деяких місцях ці перемички були не дуже добре пропаяні — принаймні мені так здалося, тому згодом я додатково їх пропаяв.


Наступне доопрацювання стосувалося заміни конденсаторів на якісніші: я використав хороші конденсатори Capxon серії KF.
Було замінено 4 конденсатори 220мкФ 25 Вольт на конденсатори з аналогічними параметрами.
Після цього я підготував додаткові елементи, яких спочатку на платі не було, але з ними буде краще.


Деякі доробки, які варто внести до схеми силової плати.
Спочатку покращимо «захисні» властивості плати.
1. Перерізаємо доріжку біля вхідної клемної колодки. Доріжка йде від невеликого захисного діода, який не пропускає живлення, якщо на вході переплутати полярність.
2. Впаюємо запобіжник у розрив перерізаної доріжки.
3. Я використав запобіжник на струм 315 мА. Струм споживання плати змінюється залежно від вхідної напруги й становить приблизно 200–80 мА. Що більша напруга, то менший струм.
4. Заодно для захисту я придбав супресор 1.5KE13A — по суті, потужний стабілітрон на 13 В.
5. Цей супресор впаюється паралельно вихідному конденсатору, встановленому в колі 12 В, після ШІМ-стабілізатора.
Його завдання — не допустити підвищення напруги в разі пробою ШІМ-контролера живлення 12 В, а також при цьому спалити запобіжник. Це зроблено, щоб захистити «мізки» плати в нештатній ситуації.
6. Також я встановив конденсатор 220 мкФ 100 В паралельно силовому виходу плати.
Річ у тім, що провід від дроселя до конденсаторів фільтра довгий, тому можливі завади від великих стрибків струму.
У попередній ревізії плати тут був конденсатор, але згодом його перенесли на плату керування. Я вирішив зробити по-своєму й установив додатковий конденсатор на силовій платі. Ємність у нього невелика, але він точно не завадить.


Ну а ця доробка вже радше з розряду «чому б і не зробити, якщо є можливість».
Я замінив теплопровідні гумові прокладки на слюдяні.
Деякий час тому я робив огляд, у якому порівнював теплопровідність різних прокладок. Слюда показала себе краще за гуму, тож вирішив замінити.
Прокладку під транзистором лінійного стабілізатора на 54 В не міняв, оскільки тепловиділення там невелике.
Додатково наніс пасту КПТ-19. Наскільки я зрозумів, її характеристики трохи кращі, ніж у популярної КПТ-8.


Ось такий вигляд усе має після доробок, перед тим як стягнути плату й радіатор в один блок.
Тоді я ще не думав, що доведеться розбирати конструкцію ще раз.


1. Один із виводів силового дроселя є перемичкою між шарами плати.
Тобто доріжка йде по верхньому боці плати, але біля виводу переходить на інший бік. Я вирішив пропаяти це місце, щоб зменшити струмове навантаження на металізацію отворів плати.
2. Вигляд замінених і доданих компонентів.


Загальний вигляд плати після першого етапу доробок (я й не думав, що етапів буде більше одного).


Плату керування також доопрацював, хоча й меншою мірою.
1. Сюди теж придбав супресор, але цього разу це 1.5KE6.8A, розрахований на 6,8 В.
2. Цей супресор увімкнений паралельно шині 5 В, щоб захистити якщо не операційні підсилювачі, то хоча б процесор.
Цей супресор установлено на випадок, якщо перший ступінь захисту не допоможе.
Річ у тім, що операційні підсилювачі, ШІМ-контролер, транзистори й діоди можна замінити, але якщо вийде з ладу процесор, плату однозначно доведеться викинути. А оскільки плата недешева, мені б не хотілося цього робити. Минулого разу в мене вже пробило стабілізатор: процесор вижив, але сивого волосся в мене точно побільшало.


Пробне ввімкнення після перероблення.
Взагалі я трохи випробовував плату й до перероблення, але через те, що огляд готувався дуже довго, порушилася хронологічна послідовність фотографій, тому публікуватиму їх не зовсім у правильному порядку, вже вибачте.

Уперше ввімкнув її від попереднього БЖ — просто для зручності.


Під час увімкнення на екрані на мить з’являється інформація про модель і виробника плати, а також номер версії прошивки.

Після цього з’являється меню вибору напруги та струму.
За замовчуванням плату налаштовано на 12 Вольт і 5 Ампер, але за бажання це можна змінити на будь-які інші значення.
Точніше кажучи, спочатку плата вмикається з налаштуваннями, записаними в комірці пам’яті М0, а далі можна або вибрати потрібні параметри, або потрібну комірку пам’яті (усього 10 комірок) із уже налаштованими параметрами (спочатку решта комірок порожні)
Максимум можна встановити 62 Вольти й 22 Ампери, тож правильніше було б назвати плату 6222, але виробник вирішив округлити параметри в менший бік і назвав модель 6020.


Переконавшись, що плата працює, я перейшов до подальших доробок.
На платі керування також посилив силові доріжки, але тут варто зробити важливий відступ.
Річ у тім, що через малий опір шунта на точність вимірювання струму впливає також збільшення перерізу доріжок у місцях (а точніше, в одному місці) біля шунта.
Один із контактів шунта (ближній до виходу з плати) під’єднаний правильно: знизу плати проходить силова доріжка, зверху — сигнальна, тому пропаювання майже не впливає на точність вимірювання.
А от другий контакт чутливіший до доробок. Якщо не хочете займатися перекалібруванням, краще не пропаювати ділянку ближче ніж за 5 мм від шунта.
Взагалі пропаювання впливає не на точність вимірювання, а на опір. Можна пропаяти як завгодно, але потім доведеться відкалібрувати встановлення струму й покази амперметра. Я вирішив не калібрувати, тож просто не пропаював цю ділянку.


Подальша переробка полягала не в заміні компонентів, а в їх перестановці.
Для цього довелося випаяти великі конденсатори, заодно я виміряв їхню ємність — недоливу не виявилося, усе чудово. На фото погано видно: ємність 2290мкФ за заявлених 2200.
Якщо робити як слід, їх треба замінити на конденсатори з напругою 80 або 100 Вольт, але це буде зроблено іншим разом, коли підберу щось підхоже.


Переробка полягала в тому, що конденсатори встановили «лежачи». Це була вимушена міра через особливості корпусу, у який я збирався все це встановити.
Конденсатори закріпив стяжкою в отворах, просвердлених у платі. Доріжок там мало, тому просвердлити отвори можна без проблем.
Заодно стер маркування із шунта — довелося нанести його заново маркером :)


Щоб закріпити плату в корпусі, я використав чотири маленькі кутики. Щоправда, різьба в них була під кріплення діаметром 2.5мм, а вдома знайшлося лише кілька кутиків під стандартні гвинти 3мм.
А оскільки в кріпленні одного вузла правильно використовувати кріплення одного типу, я вирішив узяти всі чотири кутики під 2.5мм


Кріплення зроблено так, що радіатор трохи піднятий над поверхнею. Це дещо покращує проходження повітря й полегшує прикручування. Кутики встановлені поличкою всередину, щоб не займати зайвого місця з боків радіатора. До того ж так трохи підвищується безпека (гвинти не стирчать) і естетичність.


А от на стійках, якими одна плата кріпитиметься до іншої, я вирішив трохи заощадити.
Можна було поставити звичайні монтажні стійки з різьбою М3, але в мене в запасах валялися трубочки з внутрішнім діаметром 3 мм. Трубочки були від логоперіодичних антен польського виробництва, такі трапляються на ринках.
З одного боку трубочки вже встановлена шпилька з різьбою М3, це полегшує завдання.
З іншого боку я вкрутив стійки від комп'ютерних корпусів. У них зовнішня різьба трохи більша за 3 мм, а внутрішня — М3.
Думаю, з фото зрозуміло, як це робиться: затискаємо трубку в патроні шурупокрута, стійку тримаємо плоскогубцями й на малій швидкості вкручуємо. Дуже зручно.


У результаті вийшли такі акуратні (ну, майже акуратні) стійки :)


Вкручуємо стійки замість кріпильних гвинтів силової плати.


Далі встановлюємо плати «бутербродом».
Висоту стійок підібрано так, щоб між верхівками конденсаторів і нижньою поверхнею верхньої плати була невелика відстань (5-6 мм).
Був варіант складання, коли плату керування встановлюють навпаки, компонентами донизу. Тоді конденсатори можна не перепаювати, але я хотів зробити пристрій, який легко обслуговувати, а за потреби й ремонтувати.


Так конструкція виглядає збоку. Видно відстань між великими конденсаторами силової плати й платою керування.
Коли порався з доопрацюванням силової плати, то забув виміряти індуктивність силового дроселя, тож поки є можливість, вирішив виправити цю помилку.
Для вимірювання я відпаяв конденсатор, підключений до виходу, щоб він не впливав на результати.
Прилад показав 139.6 мкГн. Думаю, ця інформація може стати в пригоді під час доопрацювання плати із заміною силового дроселя.


Конструкцію зібрано, час переходити до електричних з'єднань.

Рідні силові дроти мені не сподобалися: переріз близько 1-1.5 мм², та й якість не дуже, тому вирішив замінити.
Для цього (і не тільки) я купив гнучкі дроти різного перерізу — по метру кожної пари (червоний і чорний), 2.5-4-6 мм². Уже не пам'ятаю, скільки вони коштували, але загалом вийшло недешево.
І хоча я купив м'які дроти, міжблочне силове з'єднання зробив жорстким дротом перерізом 6 мм²: його було зручно зігнути під потрібну конфігурацію, і для цього він виявився навіть придатнішим.
Для підключення блоків живлення я взяв дроти перерізом 2.5 мм², струм у цьому колі не перевищуватиме 11 А навіть за максимального навантаження.
І насамкінець закріпив дроти керування, просто щоб не бовталися абияк :)


Думаю, варто трохи відволіктися й розповісти про вибір корпусу, адже він вплинув на зміни конструкції силового модуля та й на вибір компонентів.
Оскільки пристрій планувався потужним і досить важким, я відразу відкинув думку про пластиковий корпус.
Хотілося металевий корпус, бажано міцний і гарний.
Вибір таких корпусів дуже обмежений, а підібрати корпус під конкретне завдання виявилося майже неможливо. Тому першою думкою було купити старий осцилограф чи якийсь інший несправний прилад, викинути начиння й навести марафет, щоб усе мало гарний вигляд.
Пошук на барахолках і форумах показав, що вибір є, але або корпуси зовсім страшні, або не підходять за габаритами, або коштують непідйомно дорого.

Зрештою поліз на Ali й досить швидко знайшов відповідний корпус, але ціна не тішила. Воно й зрозуміло: купувати такі речі в Китаї дуже дорого через вартість доставки.
Яким же було моє здивування, коли я вирішив пошукати такий самий корпус у наших інтернет-магазинах і знайшов його в Одесі за помітно нижчою ціною, ніж у Китаї :))))
Тоді він обійшовся мені приблизно в 30 доларів з урахуванням вартості доставки Україною, зате отримав я його за пару днів.


Корпус справді шикарний.
Розміри — 220 x 275 x 120 мм — посилання на цей корпус і на усі варіанти.


Що цікаво й дуже зручно: корпус розділяється несиметрично, верхня кришка вища за нижню, що полегшує монтаж. Корпус міцний, передня й задня кришки щільно фіксуються, нічого не хитається.
У комплекті дали купку чорних шурупів. Верхня кришка прикручується на 8 шурупів, нижня — на 6, ще 4 шурупи дали про запас.
Зручно, що передню й задню панелі можна легко зняти: вони знімаються не вгору, як у пластикових корпусах, а вперед або назад.


Також я зробив невеликий набіг на радіоринок, де накупив різних роз'ємів, дротів, вентилятора, сітки до нього та просто всілякої дрібноти. На фото — частина покупок, решту докуповував уже «по ходу п'єси».


Однією з покупок була купка конденсаторів, потрібних мені для доопрацювання блоків живлення.
Я вже робив огляд цих блоків, це БЖ на 36 Вольт, 10 Ампер, 360 Ватт.
БЖ самі по собі непогані, але раз уже взявся за складання, вирішив одразу доопрацювати й їх — про всяк випадок.

Для них купив 6 конденсаторів 1000мкФ 63 Вольта і чотири на 220мкФ 25 Вольт.
Також удома знайшлася пара конденсаторів 100мкФ 400 Вольт.


Перші два типи конденсаторів (220мкФ і 1000мкФ) просто встановив замість тих, що були, а для встановлення конденсатора 100мкФ 400 Вольт довелося видалити роз'єм перемикання діапазону вхідної напруги.
Встановлений конденсатор видно на фото вгорі.
Мінусовий вивід довелося зігнути, але все вийшло нормально. В огляді цього БЖ я писав, що було б непогано збільшити ємність вхідних електролітів, адже виробник установив їх із заниженим номіналом.
Цей конденсатор під'єднується паралельно до виходу діодного моста.


Для встановлення конденсатора в платі просвердлив пару отворів, зачистив доріжки й припаяв до них виводи.
На фото показано, куди паятися. Не думаю, що в інших БЖ є якісь принципові відмінності.


Але це були ще не всі переробки.

Увага. При послідовному з'єднанні будь-яких БЖ у металевому корпусі переконайтеся, що мінусовий вихідний контакт не з'єднаний із корпусом блока живлення, інакше на вас чекають неприємні сюрпризи!

Оскільки БЖ з'єднані послідовно, для їхнього захисту рекомендується встановити діоди паралельно виходу БЖ.


Я вибрав діоди ще зі старих запасів, 2Д213, щоправда, кріпильні шайби мені не знадобилися.
Довго думав, куди їх прилаштувати. В принципі, можна було встановити їх на місце відсутнього діода у вихідному випрямлячі (місце під два діоди, встановлений один).
Але хотілося розбірну конструкцію.
Тому встановив діоди знизу друкованої плати, причому за задумом діод має притискатися до алюмінієвого корпусу самою платою.
Оскільки знизу БЖ прокладений пластиковий ізолятор, у ньому вирізав отвір.


Усе зробив, проклав слюдяний ізолятор, прикрутив плату й з'ясував, що діод притискається недостатньо щільно, точніше, майже не притискається.
Довелося дістати із запасів товсту теплопровідну гуму (1.5мм), яку я вже колись оглядав, і використати її.
Оскільки цей діод працює короткочасно (у разі форс-мажору) і навіть у найгіршому випадку розсіює не більше 10 Ватт, такий варіант допустимий.


Усе зібрав назад докупи, але в останню мить згадав, що в одному з БЖ цієї фірми (48 Вольт 5 Ампер) діодна збірка була притиснута криво.
Тут особливих проблем не було, але вирішив перестрахуватися й проклав невеликий шматочок металу, щоб поліпшити притискання.


Перше примірювання блоків живлення та плати перетворювача в новому корпусі.
Думаю, тепер зрозуміло, навіщо я переробляв плату керування й клав конденсатори набік.
Взагалі, можна було цього й не робити: весь вузол нормально встановлювався або коли плата керування стояла «догори ногами» — але це незручно, — або коли вона стояла, як зараз, але з конденсаторами, встановленими вертикально. Та це було небезпечно, бо все було буквально впритул.

З огляду на наведені вище причини я й вирішив покласти конденсатори набік, а заразом трохи підняти модуль над дном корпусу — так мені здалося краще.


Під час примірювання з'ясувалося, що блоки живлення не можна встановити близько до задньої стінки: заважають ніжки корпусу, які виступають усередину.
Місця в мене хоч і було достатньо, але витрачати його не хотілося, тому за допомогою бокорізів я трохи доопрацював корпуси БЖ.
Якщо будете доопрацьовувати так само, не викидайте відкушені шматочки — вони потім можуть стати в пригоді.


Далі все йшло вже за звичним планом: розмістив блоки живлення та модуль перетворювача в корпусі так, щоб було зручно й нічому не заважало, розмітив отвори, насвердлив їх, прибрав задирки. Один отвір трохи не збігся, довелося потім розсвердлити, а загалом усе чудово.


Змонтував блоки живлення та модуль у корпусі, сподівався, що не доведеться їх виймати.
Для кожного блока живлення достатньо двох гвинтів — тримаються намертво.

Конструкцію було продумано так, щоб вентилятори блоків живлення забирали повітря біля вентиляційних отворів корпусу, а самі корпуси БЖ утворювали своєрідний «коридор», яким проходив потік повітря, створюваний витяжним вентилятором на задній стінці корпусу.
БЖ не дістають до верху корпусу приблизно на 5 мм. Конструкцію можна вдосконалити, проклавши щось еластичне вздовж верхньої стінки корпусу БЖ, тоді повітря проходитиме краще, але я цього робити не став.


Під час експериментів із модулем я з'ясував, що він може показувати температуру радіатора: принаймні, є функція T-SNS, а в меню налаштувань — опція аварійного вимкнення за заданої користувачем температури.
Але на екрані було лише значення 48, і не було написано, чого саме 48 (прямо як у відомому анекдоті).

Я ж, довго не думаючи, розкрутив усю конструкцію та встановив її в корпус, гадаючи, що нічого страшного — потім підрегулюю. Навіть зробив фото до регулювання та фото місця, де збирався змінювати номінали резисторів.


Але реальність виявилася водночас суворою й цілком безглуздою — кмітливість китайських інженерів іноді вражає.
Поясню.
Я підключив замість одного резистора підлаштувальний і спробував регулювати: виставивши приблизно температуру навколишнього повітря, почав нагрівати радіатор.
Але значення на екрані змінювалися максимум на пару одиниць. О_о
Перша думка — несправний датчик, друга — взагалі не той датчик, який потрібен.


Але виявилося, що я просто неуважно прочитав даташит.
А тепер увага: спробуймо зрозуміти, що вигадали китайські інженери.
На екрані відображаються абстрактні цифри в діапазоні 0–255.
Ба більше, ці цифри обернено залежать від температури, тобто що вища температура, то менше значення.
Змінюються вони в дуже вузьких межах.
Але в даташиті написали, мовляв, це особливість: щоб дізнатися температуру, треба перерахувати її від базових 50, а далі врахувати обернену залежність, розрахувавши певну кількість значень на градус.

Уявляєте цей процес? Сидить людина й намагається дізнатися, скільки градусів на радіаторі. Для цього вона, знаючи залежність значень від температури, виконує розрахунок.
А на цьому ж зав'язане й автоматичне вимкнення — я був шокований.
Ну гаразд, пошкодували нормальний датчик, нехай навіть терморезистор, але чому не внести все це в програму?

Розбираючись із вимірюванням температури, я з'ясував, що для зміни значень на екрані в діапазоні 0–255 треба змінити напругу на вході від 0 до 3.3 Вольта.
Тобто просто вимірюється повна напруга на вході АЦП і перераховується з урахуванням роздільної здатності 8 біт.

Після цього я почав шукати якийсь зручний датчик температури.
Спочатку хотів використати той самий діод або терморезистор, але хотілося залишити датчик увімкненим між входом АЦП і землею, а це означало, що треба застосувати інвертувальний масштабувальний підсилювач зі зміщенням. Це й вимовити важко, не те що застосувати.
Усі варіанти були невдалими й категорично мене не влаштовували.
Хотілося простого, зручного і, головне, відтворюваного рішення.

Вихід знайшовся: існують спеціальні аналогові датчики температури, які видають на виході напругу в діапазоні 0–1 Вольт при зміні температури в діапазоні 0–100 градусів. Як на мене, у цьому випадку це було надзвичайно зручно.

Ще один похід на ринок, ще одна покупка всілякої дрібноти.
1. Купив датчик (трохи дорожче за долар), пару операційних підсилювачів і підлаштувальний резистор.
2. Виводи датчика розташовані так: крайні — живлення, а середній — вихід.
Про всяк випадок припаяв конденсатор паралельно до живлення датчика, паяв просто до його виводів.
3. Впаяв датчик двома ніжками в плату, а на третю подав 12 Вольт від конденсатора на платі (до цього я припаяв туди захисний супресор). Живлення подав через резистор 10 Ом, щоб хоч трохи зменшити завади від ШІМ 12 Вольт.
4. Розсвердлив наявний отвір для датчика до діаметра 5.5мм, заповнив його пастою й установив плату на місце.


Спочатку я не хотів публікувати фото невдалого варіанта, але оскільки під час переробки робив фото, доведеться додати й їх.
Перша спроба була з ОП TL071 — це одноканальний підсилювач, він був для мене зручнішим, але не запрацював.
Я хотів просто збільшити напругу з датчика в довільну кількість разів, наприклад у 5 разів, а потім за допомогою подільника з підлаштувальним резистором отримати потрібне значення.
Причому ОП розташовувався біля датчика, а подільник із підлаштувальним резистором — біля процесора.

До речі, для з'єднання плати керування із силовою платою використовуються два дроти землі: один силовий, а другий — лише для датчика. З погляду точності вимірювань це дуже правильне рішення. Падіння напруги на силовій землі не впливає на сигнал із датчика.

Отже.
1. Підготував мікросхему підсилювача, припаяв пару резисторів.
2. Перерізав сигнальну доріжку на силовій платі
3. Припаяв мікросхему, живлення взяв просто з виводу найближчої мікросхеми NE555, вихід під'єднав до перерізаної доріжки.
4. Підлаштувальний резистор припаяв замість подільника з резисторів на платі керування, конденсатор залишив (до нього паяв виводи підлаштувального резистора).
Третя ніжка підлаштувального резистора під'єднана через постійний резистор до виходу із силової плати.
Якщо встановити підлаштувальний резистор, як на фото, то під час обертання вправо покази збільшуватимуться, вліво — зменшуватимуться.


І отримав на виході незрозуміло що. Причому напруга навіть на контактах датчика температури не відповідала дійсності.
Перевірив монтаж — усе нормально, перевірив ще раз — знову все нормально.


Після цього вирішив застосувати класику — LM358.
Загальна схема вийшла такою.
Невикористаний ОП увімкнений просто в режимі одиничного підсилення, але в майбутньому думаю задіяти і його.


Резистори знову припаяв просто до виводів мікросхеми.


Припаюємо отриману конструкцію на те саме місце, підключаємо до тих самих контактів, що й попередню мікросхему.


Усе працює :))))
Спочатку показало щось абстрактне, але це нормально.
Процес регулювання дуже простий: підключаємо мультиметр до виходів термодатчика й за допомогою підлаштувального резистора виставляємо на екрані перетворювача ті самі значення.
Наприклад, на мультиметрі 0.3 Вольта — це означає 30 градусів. Якщо буде 0.26 Вольта, то це означає 26 градусів.
Практика показала, що датчик хоч і споживає дуже мало, але все одно трохи самонагрівається: за короткий час температура підвищується на 2-3 градуси. Загалом нічого страшного в цьому немає: можна або скоригувати покази підлаштувальним резистором, або забити.

А тепер про вільний елемент операційного підсилювача.
Я сподівався, що плата вміє керувати вентилятором залежно від температури, але вона просто вмикає його за активного виходу (подачі напруги на вихід плати), а також запускає на кілька секунд під час самого ввімкнення.
Автоматичне регулювання обертів начебто є, але працює воно зовсім незрозуміло — принаймні я не збагнув як. Наприклад, оберти вентилятора можуть трохи змінюватися під час зміни параметра захисту від перегрівання, тому в майбутньому планую доопрацювати схему, додавши регулювання обертів залежно від температури за даними встановленого датчика.


.

Переходимо до продовження епопеї зі складання блока живлення.
Перед з’єднанням блоків живлення бажано встановити на їхніх виходах однакову напругу.
Я вирішив не використовувати їх на штатних 36 Вольт, а трохи знизити напругу — до 34.
Разом це дає 68 Вольт, чого цілком достатньо за максимальних 62.
Загалом можна взяти й інші блоки живлення, наприклад на 48 — 60 або 72 Вольта.
Як варіант, можна використати блоки живлення EATON — їх іноді продають на аукціонах, зняті з АТС (якщо не плутаю).


Завершив налаштування, я під’єднав усі потрібні дроти й стягнув їх стяжками, надавши їм більш-менш пристойного вигляду. Та й оскільки поруч із ними розташований вентилятор, краще, коли дроти зібрані в джгути: так менше шансів залізти куди не треба.


Дуже потішили панелі корпусу: на них уже нанесено сітку з кроком 5 мм, зручно користуватися під час встановлення різних елементів і деталей.
Вентилятор я встановив майже в самому низу, точніше, за 5 мм від нижнього краю, але краще підняти його ще на 5 мм, бо джгути дротів не дуже добре поміщалися під ним.
До речі, у корпусі знизу по центру вкручується шуруп, але я його не використовував, щоб не проткнути дроти.


У блоці живлення я використав звичний для мене вентилятор SUNON на 12 В, моделі EE80251S1-A99 з продуктивністю 68 м³/год і заявленим рівнем шуму 33 дБА.
Загалом, досить якісний вентилятор вартістю близько двох доларів.

Оскільки для вентилятора я придбав чорну захисну решітку, та й задня панель теж кольорова, кріплення вибирав чорного кольору.
Спеціальні саморізи закінчилися, довелося імпровізувати. Взяв кріплення для жорсткого диска, а замість гайок використав стійки корпусу з відповідною різьбою.
Також на задній панелі встановив роз’єм живлення на 230 В і роз’єм USB.


Трохи про роз’єми.
1. Для підключення до комп’ютера я використав такий самий роз’єм, як у цьому огляді, та й саму систему кріплення застосував точно таку саму, тож не бачу сенсу повторювати опис.
2, 3, 4. Для підключення мережевого вимикача використано стандартні клеми 6,3 мм із засувкою. Для ізоляції я взяв силіконові ізолятори, а оскільки кабель зачищався на досить велику довжину, після всього відновив захисну оболонку за допомогою прозорої термоусадки.


Із мережевим вимикачем теж не все було гладко.
Купивши за звичкою знайомий мені невеликий мережевий вимикач, я вже потім виявив, що він розрахований лише на струм до 3 А, а для моєї потужності це явно замало.
Довелося заодно купити новий вимикач. Продавець порадив вимикач фірми Arcolectric як дуже якісний — ще мінус півтора долара.
Але водночас із ним купив і третій, щоб був вибір. Теж якісний, але натискного типу, а не клавішний. З підсвічуванням, гарний, тож я витратив ще приблизно півтора бакса. Він мені не дуже сподобався — досить тугий.


Пробне ввімкнення вже в корпусі. Поки що все працює, ну або вдає, що працює :)


Далі мав іти опис продовження процесу складання блока живлення, але чомусь під час чергового збереження мені видало —
Помилка: опис має містити від 200 до 15000 символів:(
Словом, огляд довелося розділити на два.
Скажу чесно: я не ставив собі за мету писати великий огляд і тим паче не очікував побачити цей напис. Просто описував плати й процес моєї боротьби з інженерною думкою Китаю, але несподівано для мене огляд вийшов ну дуже великим.

Але вже на цьому етапі я можу підбити підсумки щодо цього товару.
Плюсів і мінусів не буде, просто коротко викладу своє бачення цього пристрою.

Плата цілком нормальна, ціна чудова (принаймні дешевше я ніде не бачив).
Крім того, плата повністю працездатна «з коробки», навіть перетворювач USB-RS232 поклали в комплект, чого я не очікував.
Дуже потішила доопрацьована система живлення, надійність має зрости порівняно з попередніми варіантами.

Але, звісно, не обійшлося й без деяких «косяків», зумовлених, найімовірніше, економією під час виробництва.
Вище я описав, яких доопрацювань зазнала плата. Частину з них краще зробити відразу, наприклад:
Збільшити переріз силових доріжок друкованої плати (майже безкоштовно)
Пропаяти виводи деяких компонентів (тут кому як пощастить, можливо, вже буде нормально пропаяно)
Бажано замінити вихідні конденсатори на 63 В на конденсатори на 80 або 100 В. Мабуть, це єдині компоненти, встановлені зовсім без запасу.

Деякі доопрацювання мають радше «косметичний» характер, наприклад:
Заміна всіх дрібних електролітичних конденсаторів на якісніші.
Встановлення додаткового конденсатора на силовій платі
Додавання захисних елементів, що запобігають пошкодженню аналогової частини та процесора в разі пробою вхідного ШІМ-стабілізатора.

З відвертих недоробок можу назвати лише вкрай непродуманий датчик температури. Як таке взагалі можна було зробити — мені незрозуміло.
Щодо вихідної потужності мені важко щось сказати, адже фізично я не маю змоги перевірити роботу цієї плати за таких потужностей. Але раніше я час від часу зустрічав в інтернеті згадки, що плата працює нормально, та й попередній БЖ досі працює.
Хоча я б не став надовго навантажувати її на повну потужність.

Я не збираюся нікого переконувати купувати цю плату, мені це ні до чого, але хочу лише сказати, що поки що я нею задоволений. Як вона працюватиме далі — покаже час.

Оскільки мені не вдалося вкластися в межі одного огляду, то
Далі буде


Товар надано магазином для написання огляду.