Регульований перетворювач напруги Fnirsi DC-6006L

Деякий час тому я виклав інформацію про нову модель регульованого перетворювача, на яку натрапив цілком випадково. Але буквально того ж дня мені у Skype написав представник фірми й запропонував зробити огляд цієї моделі. І ось, власне, не так давно я її отримав, протестував і готовий розповісти про неї докладніше.


Оскільки в мене вже є чимало регульованих блоків живлення різної потужності, не скажу, що я аж горів бажанням розбирати ще один, і спочатку метою статті було просто розповісти про знайдену новинку. Але коли її запропонували для тестування, я вирішив: чому б і ні, тим паче виявилося, що нею зацікавилася чимала кількість читачів.
Представник фірми написав, що у моїй статті було показано, по суті, передсерійний зразок, надісланий одному з блогерів і показаний у його огляді. Мені ж мали надіслати вже остаточний варіант, причому він ще був на етапі налагодження, тож його відправлять, коли запустять у серію. Приблизно через три тижні мені його надіслали, посилка йшла близько місяця, що навіть нетипово для Fnirsi, адже зазвичай це займало набагато більше часу. І ось я забрав на пошті досить велику пінопластову коробку й чомусь одразу згадав перетворювачі іншої відомої фірми, яка теж пакує свою продукцію.


Усередині лежав жорсткий кейс, такий самий, як у комплекті з їхнім осцилографом 1C15. Під час розпакування я навіть грішним ділом подумав: а чи не надіслали вони мені випадково нову модель осцилографа замість перетворювача? Але ні, усередині лежав DC-6006L.


У магазині є чотири варіанти комплектації, у мене мінімальна, хоча могли б надіслати й повну.
1. Перетворювач DC-6006L
2. Кабель USB-microUSB
3. Гумові ніжки
4. Кейс.

У розширених комплектаціях можуть додати кабель USB-C, а також один або два комплекти силових дротів.


Спочатку перетворювач постачається без ніжок, їх просто кладуть у комплект. А оскільки без них він ковзає по столу, я відразу їх і приклеїв.
Кабель дуже м’який — мабуть, це його єдина перевага, а загалом це звичайнісінький кабель microUSB


Технічні характеристики
Вхідна напруга: 6В-70В
Вихідна напруга: 0-60 В (Примітка: переконайтеся, що вхідна напруга щонайменше в 1,1 раза більша за вихідну)
Вихідний струм: 0-6A
Вихідна потужність: 0-360 Вт
Роздільна здатність за напругою: 0,01 В, точність: ± 0.3% + 3 відліки
Роздільна здатність за струмом: 0,001a, точність: ± 0.5% + 5 відліків
Пульсації на виході: 100 мВ п-п

Коли взяв перетворювач у руки, виникло дві думки:
Який же він маленький
Як акуратно все зроблено.

Після уважного огляду друга думка трохи змінилася, бо я знайшов дрібні огріхи, але не в тому суть — вигляд у нього все одно досить симпатичний.


На сторінці товару побачив цікаве зображення для порівняння з іншими моделями перетворювачів


І чимось воно нагадало мені подібне у відомих виробників автомобілів :)
Так і хочеться запитати: твій хід, RuiDeng. Але насправді цей хід уже був — кілька років тому з моделлю DPS8005, яка хоч і має максимальний струм лише 5А, зате компактніша й видає напругу до 80 вольт.



А розмір і справді невеликий: висота 40мм, ширина 87 і глибина 103 (118)мм.



На відміну від варіанта, який я показував в анонсі, передня панель має інший вигляд: кнопки доступу до пам’яті прибрали, і, як на мене, так навіть краще.
На передню панель винесено:
1. Дисплей
2. Енкодер
3. Кнопки навігації та ввімкнення/вимкнення виходу
4. Роз’єм microUSB для підключення до ПК
5. Вихідні гнізда.

Передня панель зроблена з тонкого пластику. Крім того, під час розбирання, а точніше — збирання, можна легко подряпати фарбу.



Задня панель зроблена зі склотекстоліту, решітку вентилятора просто виточено в ній фрезою.
Також ззаду встановлено роз’єми для підключення блока живлення, причому пропонують три варіанти:
1. Два гнізда під «банан», такі самі, як на передній панелі
2. Гніздо 5.5/2.1мм
3. Гніздо USB-C

Передбачаю запитання: а що, якщо... Так, якщо подати живлення на «банани» або гніздо 5,5 мм, напруга з’явиться і на вході USB-C, тому під’єднувати можна лише щось одне.
Крім того, є зауваження: використовувати гнізда під «банани» для подавання живлення не дуже добре — можна висмикнути дроти й випадково замкнути їх між собою. Особливо ефектно це виглядатиме, якщо це дроти від акумулятора.


Далі планував розібрати пристрій, але про всяк випадок перевірив, чи взагалі працює перетворювач. Під’єднав його до блока живлення з виходом USB-C — і, власне, усе відразу запрацювало. Екран має досить яскраве й чітке зображення, а також непогані кути огляду.


Розібрати блок живлення загалом не надто складно, але й не сказав би, що це аж так зручно. Спочатку викручуємо по чотири гвинти спереду й ззаду. Цікаво, що спереду гвинти жовті, а ззаду — білі.
Але так вдасться зняти лише верхню кришку.


Компонування досить вільне. Зазначу, що вентилятор нагнітає повітря всередину корпусу, а вентиляційні отвори є лише біля радіатора, та й тих замало. Для кращого охолодження я б додав ще.


Насамперед звернув увагу на холодне паяння силових роз’ємів. Видно, що перед паянням їх зачистили, і це добре, але паяли явно малопотужним паяльником, що, звісно, погано. До того ж на самих роз’ємах є якісь шайби, через які вони не прилягають до панелі як слід. Загалом я б це доопрацював або принаймні радив перевірити після купівлі.


Щоб вийняти плату, доведеться відкрутити й вентилятор. Після цього її можна висунути з корпусу.


У вхідному та вихідному колах встановлено три конденсатори: два на 330 мкФ і один на 150 мкФ, усі на 100 В. Також побачив на платі керамічні блокувальні конденсатори, що дуже доречно.


Знизу нічого цікавого: видно мікросхему, що відповідає за роботу з Power Delivery, але маркування стерте.
Конструкція складається з двох плат: власне самого перетворювача та плати з дисплеєм, кнопками й рештою.


Щоб краще роздивитися плату й компоненти, можна прибрати дроти. Роз’єми на платі позначені: один шлейф відповідає за під’єднання екрана, другий — за керування.


Загальний вигляд плати


Коротко про компоненти
1. Вхідний стабілізатор і, ймовірно, транзистор захисту від переполюсування на вході
2. Вихідний транзистор, імовірно, працює як стабілізатор струму для швидшого розряджання вихідних конденсаторів. Поруч — стабілізатор на 3,3 В.
3. Вимірювальний шунт струму, під ним — запобіжник і світлодіод, судячи з під’єднання, найімовірніше, для індикації перегорання запобіжника.
4. Пара операційних підсилювачів: LM358 і прецизійний GS8332
5. Мікроконтролер STM32F103CBT6
6. Перетворювач UART-USB CH340N. Так, вам не здалося: гальванічної розв’язки немає, що для мене, звиклого до перетворювачів від RuiDeng, стало цілковитою несподіванкою.


1. Силовий вузол: видно досить габаритний дросель, принаймні як для заявлених 360 Вт. Поруч — радіатор із встановленими силовими компонентами.
2. ШІМ-контролер TL594, поруч якийсь допоміжний перетворювач і невідома мені мікросхема в корпусі SOT23-6
3, 4. Судячи з того, що обидва встановлені на радіаторі компоненти — транзистори, використовується синхронне випрямлення. Обидва транзистори мають маркування SKD502T і ізольовані від радіатора.


Плату дисплея припаяно до плати передньої панелі через «гребінку». Причому дисплей припаяний трохи криво, і легко виправити це не вийде.



Тепер можна перейти до опису режимів роботи й тестів.

1. Після ввімкнення на екрані з’являється логотип виробника
2. Після цього відображається робочий екран, на якому можна побачити задані напругу й струм, вихідні напругу, струм і потужність, температуру, піктограму спрацювання захисту, режим роботи CC/CV, час перебування у стані активного виходу від моменту подавання живлення та піктограму активації виходу.
3. Якщо покрутити енкодер, можна вибрати інші режими відображення, наприклад режим вимірювання відданої ємності у Вт·год, А·год і вхідної напруги
4. Також є екран, на якому відображаються вхідна/вихідна напруга, а також вихідні струм і потужність.
5. Далі йде меню налаштувань
Автоактивація виходу під час подавання живлення
Мова
Час до вимкнення дисплея
Поворот зображення
Одиниці вимірювання температури: градуси Цельсія або Фаренгейта
6. Другий екран налаштувань
Максимальна напруга
Максимальний струм
Максимальна потужність
Температура, за якої відбувається аварійне вимкнення
Таймер вимкнення виходу.

Керування, на мій погляд, не дуже зручне й інтуїтивно зрозуміле. Наприклад, щоб виставити напругу, треба натиснути кнопку V/A, потім стрілками вліво/вправо вибрати крок регулювання, а тоді обертанням енкодера виставити потрібне значення. Але тут є ще одна складність. Річ у тім, що енкодер можна обертати швидко, але швидкість перемикання становить лише близько 5 разів на секунду. Наприклад, на своїх блоках живлення я звик, що енкодер можна обертати дуже швидко, і в деяких ситуаціях навіть не перемикаюся на більший крок, а просто роблю кілька зайвих обертів енкодера. Тут теж так можна, але це займе багато часу.

Не менш незручно змінювати параметри в меню налаштувань: щоб щось налаштувати, треба натиснути кнопку вліво/вправо, а потім цими ж кнопками переміщатися меню. Щоб активувати потрібний пункт, натискаємо на енкодер, налаштовуємо обертанням і виходимо знову натисканням. Часом плутався, хоча звик працювати з різними блоками живлення.


Виробник додає пояснювальну картинку


Варіанти вибору в меню налаштувань
1. Автозапуск — увімк./вимк.
2. Мова: китайська/англійська
3. Таймер дисплея: увімк./вимк. і встановлення часу; активація — потім тривалим натисканням на енкодер
4. Поворот зображення: 0, 90, 180 і 270 градусів
5. Максимальна вихідна напруга
6. Максимальний вихідний струм
7. Максимальна вихідна потужність
8. Захист від перегрівання: увімк./вимк. (за замовчуванням вимкнено) і граничне значення, максимум 100 градусів
9. Час вимкнення виходу: увімк./вимк. і граничне значення.


Трохи згодом знайшов в інструкції опис принципу керування.


Тестування. Для зручності наведу його в тому самому порядку, що й для інших моделей перетворювачів.
Перший тест — перевірка точності вимірювання вхідної напруги.

Перетворювач запускається за вхідної напруги 5 вольт, за 4 вольтів залишається працездатним, але екран гасне. До точності вимірювання напруги в усьому перевіреному діапазоні претензій немає.


Під час тестування виявив недопрацювання. Коли я вмикав і вимикав вхідне живлення, то помітив, що автоматика мультиметра в момент подавання живлення змінює діапазон. Увімкнув режим фіксації піків і побачив, що під час запуску на виході проскакує до 11 вольт. Схоже, це дуже короткий імпульс, адже у звичайному режимі можна було побачити лише саме перемикання діапазону.


Другий тест — точність встановлення вихідної напруги й точність вимірювання власним вимірювачем.
Загалом можна було б сказати, що все просто чудово, але є невелике недопрацювання: за напруги до 0.1-0.2 вольта перетворювач правильно встановлює задане значення, але його власний вольтметр нічого не показує.
В іншому до калібрування питань немає. Перевіряв за напруги: 0.1, 0.2, 0.5, 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50 і 55.07 вольта.
Так, в останньому випадку напруга ось така дивна — це максимум, який мені вдалося встановити за вхідної напруги 61 вольт, але про це пізніше.


Третій тест — точність встановлення та вимірювання вихідного струму.
Одразу перепрошую за «багато картинок», але інакше описати побачене буде досить складно.
Зазвичай цей тест проводять у режимі, коли перетворювач навантажений на входи мультиметра, тобто фактично працює в режимі КЗ. Це дає змогу одразу оцінити і точність встановлення струму, і точність його вимірювання. Тут я зробив усе так само, як зазвичай, але в результаті отримав дещо незвичну картину.

Встановлено обмеження вихідного струму: 1, 10, 50, 80, 60, 50, 100, 200, 500мА.
Я недарма спочатку збільшував струм, а потім зменшував: видно, що перетворювач реагує по-різному. Більш-менш нормально він починає працювати за струму 200-500мА.


Але коли я поглянув на «швидку шкалу» мультиметра, більшість глюків стала більш-менш зрозумілою: у нього некоректно працює режим CC, а точніше, неправильно відпрацьовує зворотний зв’язок. Відео вийшло не дуже якісним: просто під час тесту я це побачив, перемкнув фотоапарат у режим відеозйомки й швидко зняв фрагмент для демонстрації.


Хотів подивитися, що відбувається в режимі вимірювання пікових значень, але на 500 і навіть на 400 мА тестер зашкалював, довелося виставити 300 мА — і я побачив реальні піки струму.


Вимірювання за значень струму: 1, 2, 4, 5, 5.5, 6.1 А
До струму 5 А все йшло дуже добре, але потім знову почалися глюки: у режимі 6.1 А я отримав 7.3 А!


Але ще цікавіше було, коли я знову перевів мультиметр у режим вимірювання пікових значень. Нижче — результати за встановленого струму 4 і 6.1 А


Уже після всіх тестів я перевіряв перетворювач з електронним навантаженням і звернув увагу, що загалом усе працює нормально: струм у режимі CV вимірюється коректно. Перевірив те саме не в режимі КЗ, а з навантаженням.
На мій погляд, тут справді все працює помітно краще: на мультиметрі — реальний струм, на екрані перетворювача — виміряний.


Тест четвертий: точність підтримання вихідної напруги в діапазоні струмів навантаження 50 мА — 6 А і за напруги 3.3, 12, 24, 36, 48 і 54 вольти.
Напругу вимірював безпосередньо на контактах гнізд у місці їхнього припаювання до плати, щоб виключити їхній вплив, тобто вимірювалася робота саме самої плати. У всіх режимах спостерігалося стабільне просідання на 0.1 вольта за струму 6 А.


Тест п’ятий: перевірка мінімально необхідної різниці між вхідною та вихідною напругою.
В описі було зазначено, що вхідна напруга має бути на 10% більшою за вихідну. Виявилося, що в цьому випадку це програмне обмеження, тобто фізично ви не зможете задати вихідну напругу, більшу за вхідну мінус 10%.
Причому, якщо, наприклад, без навантаження за вхідної напруги 61 вольт можна було виставити на виході 55, то під навантаженням вхідна напруга знизилася, і відповідно довелося скоригувати вихідну.


Насправді перетворювач міг стабілізувати напругу за струму 6 А і різниці між вхідною та вихідною напругою 2.5 вольта. Просідання відносно встановленого значення тут спричинене зміною напруги під навантаженням, а не її нестачею.


Тест шостий: вимірювання розмаху пульсацій на виході за різних режимів роботи.
На виході встановлено 30 вольт, вхідна напруга — 61 вольт.

1. Без навантаження
2. За струму 2 А
3. За струму 4 А
4. За струму 6 А

У характеристиках було заявлено пульсації до 100 мВ, але вже за струму 4 А вони перевищили це значення, а за 6 А розмах становив 150 мВ.
Крім того, пульсації мали чималий розмах навіть без навантаження, що трохи дивно.


Усі осцилограми знімалися за прямого підключення щупа до виходу плати. Можна було використати конденсатори паралельно щупу, як я робив у попередньому огляді, але в цієї моделі перетворювача на виході немає «голок», тож різниця в результатах вимірювання практично нульова.
Для прикладу нижче — осцилограма з конденсаторами, підключеними паралельно щупу.


Тут у всіх випадках струм навантаження становить 6 А, але вихідна напруга — 5, 12, 24,36, 48 і 54 вольти. Видно, що найбільший розмах пульсацій спостерігається приблизно посередині діапазону вихідних напруг. Власне, тому вище я й наводив осцилограми для вихідної напруги 30 вольт.


Тест сьомий: перехідні характеристики.
1, 2. Подавання та зняття напруги 5 Вольт на виході перетворювача без навантаження.
3, 4. Реакція на підключення/відключення навантаження. На виході було встановлено 12 Вольт, постійно був підключений резистор 30 Ом, а паралельно до нього підключався (або відключався) резистор 3.3 Ома. Відповідно, тут показано реакцію на зміну струму з 0.4 до 4 А і з 4 до 0.4 А.
5. Перехід із режиму CV у режим CC: напруга 15 вольт, струм навантаження 4.5 А, встановлено обмеження 3 А.
6. Ті самі параметри навантаження та налаштувань, але зворотна дія — перехід із CC у СV.

Перші чотири тести не викликали особливих нарікань, картина приблизно така сама, як у перетворювачів серії RD60хх, але останні два...
Видно, що в режимі СС на виході перетворювача просто шалений розмах пульсацій. Саме це ми бачили під час тесту точності встановлення струму. Мені навіть важко це коментувати — жах...


«Паяльниковий тест». Як навантаження підключено паяльник TS100, перевіряється реакція БЖ на постійні зміни струму.

З огляду на результати попередніх тестів я очікував, що тут буде повний морок, але, на мій великий подив, перетворювач реагує на таке навантаження навіть краще, ніж перетворювачі RD, хоча ємність конденсаторів тут явно менша. Можна навіть сказати, що цілком терпимо.


Тест восьмий — вимірювання ефективності перетворювача.
Під час тесту вимірювався ККД у різних режимах. Вхідний струм контролювався за індикатором RD6018, вхідна напруга — за вимірювачем перетворювача, який оглядаємо, вихідна напруга — мультиметром, а вихідний струм задавався електронним навантаженням.
У результаті маємо за вхідної напруги 60 вольт і струму навантаження 6 А
Вихідна напруга — ККД — втрати
5 вольт — 87.9% — 4.04 Вт
12 вольт — 93.1% — 5.26 Вт
24 вольти — 95.1% — 7.42 Вт
36 вольт — 96.0% — 8.83 Вт
48 вольт — 97.0% — 8.81 Вт

За вхідної напруги 20 вольт і струму навантаження 6 А
Вихідна напруга — ККД — втрати
5 вольт — 88.5% — 3.84 Вт
12 вольт — 94.3% — 4.3 Вт
17 вольт — 95.1% — 5.16 Вт

Загалом, як на мене, непогано; наявність синхронного випрямляча позитивно позначається на ККД.


Нагрівання перевіряв за струму навантаження 6 А та вихідної напруги 20 і 40 вольт — по 20 хвилин у кожному режимі. Найгарячіший компонент — силовий дросель (60 градусів); на термознімку також видно шлях силових доріжок, у цих місцях плата гарячіша. Радіатор був ледь теплий. До речі, вентилятор вмикається або за потужності навантаження 100 Вт чи більше, або за температури 40 градусів чи вище.
Але до охолодження є зауваження: як я писав, вентилятор працює на вдув, а отворів у корпусі мало.



Перевірка роботи з входом PD.
Для тесту використовувався блок живлення з виходом PD, а також кабель, який дає змогу блоку живлення видавати струм 5 А, тобто потужність до 100 Вт.
Без навантаження перетворювач споживає 70 мА, а за струму 6 А та максимальної вихідної напруги, яку вдалося встановити, споживання вже становить близько 5.5 А. Відповідно, блок живлення працюватиме в режимі перевантаження — за цим треба стежити.
Але такого режиму роботи й запасу за напругою цілком вистачає, наприклад, для заряджання автомобільного акумулятора.



Програмне забезпечення.
Програма гранично проста й лаконічна, сервісних можливостей мінімум. Є можливість оновити прошивку, але прошивок немає. Завантажити все ПЗ від Fnirsi можна тут.

Щоб підключитися, натискаємо «open», потім «connection». Вимикаємо у зворотному порядку.
Одразу після запуску ПЗ починає «бігти» графік. Він завжди відраховується від нуля, але працює незалежно від того, активний вихід перетворювача чи ні.
Унизу є ще пара кнопок — open і clear. Програма пропонує відкрити bin-файл, причому можна вибрати розмір пакета.



З недоліків: графіки струму й напруги відображаються на різних вкладках, тож подивитися на них одночасно не вийде.


Тут також можна задати ліміт часу роботи, але врахуйте: він задається на рівні самого перетворювача, тож якщо ліміт установлено, його буде записано в налаштуваннях блока.
Крім того, є можливість зберігати дані у файл XLSX. Дивно, що не зробили звичніший CSV.


Дані також починають записуватися одразу після підключення до перетворювача, але є кнопка скидання.
Швидкість запису — близько 4–5 значень за секунду. Записуються реальний час, номер запису, напруга, струм, потужність і температура плати.



Сьогоднішні висновки будуть відносно короткими: більшу частину я описав у ході огляду, намагаючись бути максимально об’єктивним і наводячи результати тестів. Але все ж скажу: хоча пристрій іще доволі сирий, виробник узяв досить непоганий старт. Індикацію реалізовано дуже добре, корпус акуратний, до того ж у комплекті є чохол. Навіть до компонування передньої панелі претензій не було.

Зауваження стосуються насамперед проблемної роботи в режимі CC і дуже високого рівня пульсацій. Акумуляторам байдуже, але іншим навантаженням це може не сподобатися. Крім того, це позначається і на точності вимірювання струму.
Пульсації в режимі CV вищі за заявлені, але це проявляється лише в деяких режимах роботи. Є й хороше: коротких сплесків (голок) немає, але за максимального струму й напруги 20–30 вольт загальний розмах становить 150 мВ за заявлених 100.

Є й інші зауваження, наприклад до конструкції, а точніше — до погано налагодженого техпроцесу й контролю якості, що помітно за неякісним паянням силових роз’ємів. Немає захисту від потрапляння високої напруги на вхід USB-C з боку перетворювача. Керування не дуже зручне, особливо налаштування струму й напруги. ПЗ теж варто доопрацювати, взявши за приклад ПЗ для перетворювачів серії RD60хх. Ну і, звісно, додати гальванічну розв’язку для порту зв’язку з комп’ютером.

Якщо коротко, можу сказати, що виробник трохи поспішив: на мою думку, варто було б ще попрацювати над схемотехнікою та програмною складовою (благо тут можна випускати оновлення). Користуватися можна, але для некритичних навантажень. Контроль якості складання також не завадило б поліпшити.


На сьогодні в мене все. Сподіваюся, було корисно. Якщо є запитання, із задоволенням відповім.