Як вибрати регульований перетворювач

Серед радіоаматорів, як, зрештою, і серед професіоналів, дуже популярні так звані лабораторні блоки живлення, які здебільшого є універсальними регульованими джерелами напруги та струму. Деякі, крім звичних регуляторів, можуть мати додаткові функції, наприклад тригерний захист від перевантаження, пам’ять режимів, можливість дистанційного керування з ПК або смартфона. Але в будь-якому разі вони все одно залишаються регульованими блоками живлення.

Як завжди, 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 обліковий запис

Звісно, якщо у вас достатньо грошей, можна просто купити щось із продукції Rigol, ITECH, UNI-T, Siglent та подібних виробників, але часто це не лише дорого, а й іноді надмірно, особливо якщо йдеться про «домашнє» використання або невеликий бюджет радіоаматора-початківця.

Для початку варто розібратися з топологією блоків живлення — це допоможе не помилитися під час вибору.
1. Лінійні. Як регулювальний вузол використано лінійний стабілізатор.
Переваги — швидка реакція на зміну навантаження, мала вихідна ємність, майже повна відсутність пульсацій на виході.
Недоліки — значне тепловиділення, не дуже велика вихідна потужність, а оскільки в них зазвичай використовують трансформатор на 50 Гц, додаються вага і, відповідно, ціна.
2. Імпульсні. Це регульований імпульсний блок живлення або перетворювач напруги з ШІМ-регулюванням.
Переваги — хороше співвідношення потужності, об’єму та ціни, високий ККД, а оскільки такі БЖ активно розвиваються, легко знайти навіть складні програмовані моделі.
Недоліки — підвищений рівень ВЧ-пульсацій, велика ємність вихідного конденсатора і, як наслідок, можливий стрибок струму під час підключення деяких навантажень.
3. Гібридні. Блок, у якому основне регулювання здійснюється імпульсною схемою, але на виході встановлено лінійний стабілізатор. Схему налаштовано так, що напруга на виході імпульсного перетворювача завжди трохи (на 1–3 вольти) вища, ніж на виході лінійного.
Переваги — ККД лише трохи поступається імпульсним пристроям, рівень пульсацій і швидкість реакції майже такі самі, як у лінійних
Недоліки — складніша конструкція і, як наслідок, вища ціна, що стримує поширення таких блоків живлення.

Лінійні та гібридні блоки поки що відкладемо вбік, а сьогодні поговоримо про імпульсні. Тим паче, їхній асортимент дуже широкий і дає змогу як зробити майже все самостійно, так і купити майже готовий пристрій, який потрібно лише встановити в корпус.

Почнімо з найпростіших варіантів.
На деяких платах перетворювачів напруги ви побачите один, два або три регулятори. Зазвичай, якщо регулятор один, це регулювання напруги, а якщо два — додано регулювання струму.
Перший перетворювач дуже популярний серед радіоаматорів-початківців, коштує недорого, підлаштувальні резистори можна винести на дротах. А якщо додати ампервольтметр і блок живлення, вийде простеньке регульоване джерело для тестування різних саморобок, причому струм навантаження може сягати 8–10 А.
Якщо ж використати плату на базі LTC3780, можна отримати те саме, але вибір блоків живлення буде ширшим, оскільки перетворювач універсальний.
Іноді виробники одразу випускають перетворювачі із зовнішнім змінним резистором, а бувають моделі й із вбудованим індикатором струму та напруги — залишається лише знайти відповідний блок живлення і якийсь корпус.



А ось пара цікавіших моделей. У ZK-SJVA-4X просто додали індикатор, а регулювання все одно здійснюється підлаштувальними резисторами. Натомість модель, показана праворуч, цікавіша.
У D3806 повністю цифрове керування, а ще є не менш важлива особливість: плата з індикатором і кнопками знімна, тож її можна без жодних труднощів винести на передню панель вашого майбутнього блока живлення. Крім того, це підвищувально-знижувальний перетворювач. Мабуть, єдиний суттєвий недолік — неможливо одночасно бачити значення струму й напруги.

Саме час пояснити відмінності в принципах регулювання:
Аналогове — за допомогою змінних резисторів. Щоб встановити струм, спочатку треба замкнути клеми, виставити потрібний максимальний струм і лише потім підключити навантаження.
Цифрове — за допомогою кнопок або енкодера. Можна встановити напругу й максимальний струм, коли вихід блока живлення неактивний, що в більшості ситуацій набагато зручніше.


Наступний крок — перетворювачі з розширеним функціоналом, які останнім часом стали дуже популярними. Причому часто їх роблять з універсальним входом: наприклад, можна використовувати 19-вольтовий блок живлення від ноутбука й отримати на виході як 5, так і 35 вольт. Але, на жаль, перетворювачі з топологією SEPIC можуть мати підвищений рівень пульсацій, тому рекомендується вживати заходів для їх придушення. Для некритичних навантажень це цілком нормально.
Як приклад відомої моделі — XYS3580, вихідна напруга до 36 вольт, струм до 5А, потужність 80Вт.

Також у цьому сегменті дуже популярна продукція молодої фірми Fnirsi, яка випускає компактні перетворювачі.
DC-580 — характеристики подібні до моделі XYS3580, тільки мінімальна напруга становить 1.8 вольта, а не 0.6. Такі моделі зазвичай мають стандартні розміри, тому за бажання пристрій легко переробити на потужнішу модель, не замінюючи передню панель пристрою.
Водночас є й перетворювачі, призначені для роботи без корпусу.

Але об’єднує їх не схожість характеристик, універсальне живлення чи стандартний корпус, а те, що тут, окрім простого регулювання струму й напруги, значно розширено функціональність. Наприклад, уже можна вимірювати вихідну потужність, віддану ємність, повертати зображення на екрані, налаштовувати поріг спрацьовування захисту тощо.


Серед популярних є й менш відомі моделі перетворювачів, про які, мабуть, можна сказати, що їх несправедливо забули, хоча вони зручні й надійні в роботі:
DPX6012S від YIYIELECTRONIC, 60 вольт, 12 ампер, але, крім неї, є варіанти 60В 5А і 32А 3А. Індекс S означає можливість керування з ПК. У мене навіть є огляд цього перетворювача.
ZXY-6005S виробництва MingHe, з напругою 60 вольт і струмом 5А, але, як і в перетворювачів DPX, є три моделі — усі на 60 вольт, зі струмом 5, 10 і 20А. Так само, як і в DPX, індекс S означає підтримку керування з комп’ютера. І цей я оглядав понад 8 років тому — як давно це було! До речі, він досі активно використовується. Також був огляд версії 6022.


Але найвідомішим виробником регульованих перетворювачів без перебільшення можна назвати фірму RDtech, яка не лише виробляє широкий асортимент моделей, а й постійно випускає щось нове. Ба більше, добре видно, що розробники намагаються враховувати побажання користувачів і також пропонують оновлення прошивок своїх пристроїв.

Про перші моделі, на яких виробник, схоже, «тренувався», розповідати немає сенсу, а ось про наступні варто розповісти докладно, тим паче що вони того варті.

Перетворювачі серій DPS і DPH. До них належать три основні моделі та кілька їхніх модифікацій:
DPS3005, DPS5005 і DPS8005 — компактні, а радше навіть надкомпактні знижувальні перетворювачі, вихідний струм до 5А, напруга відповідно 30, 50 і 80 вольт. Оскільки ціна відрізняється незначно, найбільший інтерес становить DPS8005; у мене також був його огляд.
DPS3012, DPS5015 і DPS5020 — знижувальні перетворювачі з вихідним струмом 12, 15 і 20А та напругою відповідно 30 і 50 вольт. Перша модель вважається застарілою, друга коштує майже стільки ж, як третя, тож знову має сенс узяти старшу модель — DPS5020. Ця плата була в моєму огляді, сподобалася.
DPH3205 і DPH5005 — підвищувально-знижувальні перетворювачі з вихідним струмом 5А та напругою 32 і 50 вольт. Ці моделі не надто потужні, але дають змогу простіше підібрати відповідний блок живлення. Щоправда, слід враховувати, що для отримання повної потужності в першому випадку потрібно використовувати блок живлення на 19–20 вольт, а в другому — на 30–32. Огляд версії 5005 я робив, плата виявилася дуже цікавою, але ніша її застосування помітно менша, ніж в інших.



Попри все розмаїття моделей, вони мають багато спільного:
Розмір модуля передньої панелі
Інтерфейс керування та вибір налаштувань
Термозахист і режими обмеження струму/напруги/потужності
Підключення через USB або Bluetooth (опційно)
Єдина програма для керування з ПК або смартфона

Програма дає змогу не лише керувати перетворювачем і будувати графіки, а й задавати нескладні алгоритми роботи, наприклад автоматичне ступінчасте підвищення напруги або струму.


Але справжнім проривом став випуск знижувальних перетворювачів серії RD60xx, до якої наразі входять чотири «звичайні» моделі — RD6006, RD6012, RD6018 і RD6024; усі вони мають вихідну напругу до 60 вольт і струм 6, 12, 18 та 24 А. Крім того, є дві моделі лінійки Pro — RD6006P і RD6012P, які відрізняються підвищеною точністю вимірювання та встановлення параметрів, а також, мабуть, головним — вони гібридні! Гібридний перетворювач поєднує імпульсний і лінійний принципи роботи, тому має ККД майже як в імпульсного, а динамічні характеристики — як у лінійного.
Усі пристрої можна підключити до комп’ютера через USB; моделі з індексом W комплектуються модулем WiFi, а за бажання можна докупити й адаптер для підключення через промисловий інтерфейс RS485.

Не наводитиму посилання на огляди кожної моделі: усі шість побували в мене, тож наведу посилання на огляд версії RD6024. Це була остання модель у цій лінійці, а на початку огляду я наводив посилання на огляди всіх пристроїв цієї фірми — рекомендую.


Виробник знову не став розмножувати варіанти корпусів і випустив усі моделі не лише в однаковому дизайні та розмірі, а й з однаковим принципом керування.


Звісно, корпус тут помітно більший, ніж у попередньої серії, але дисплей став значно більшим, а також з’явилася можливість безпосередньо вибирати значення струму й напруги.
Також усі моделі цієї серії мають досить незвичну функцію заряджання акумуляторів, причому із захистом від підключення з неправильною полярністю. На відміну від звичайних лабораторних блоків живлення, під час підключення акумулятора до окремої клеми вмикається режим заряджання з повним вимкненням, коли струм падає до 10 мА в моделі RD6006 або до 100 мА в моделях RD6012 і RD6018.


Але RDTech пішла ще далі й пропонує придбати не лише сам перетворювач, а й корпус до нього.
Загалом є чотири варіанти корпусу: два для лінійки DPS/DPH, які мають незначні відмінності, і два для лінійки RD60xx, що різняться розмірами. Наявність корпусу дає змогу зібрати досить якісний лабораторний програмований блок живлення буквально «з кубиків».


Окремо варто згадати фірму Juntek, яка також випускає цілу серію перетворювачів напруги з різними характеристиками. Загалом концепція знайома, але є суттєві відмінності.
Річ у тім, що поширені моделі мають верхню межу напруги 60 вольт; частковим винятком є, мабуть, DPS8005, у якого вона становить 80 вольт, і серія ZXY60xx, яка, хоч і має 60 у назві моделі, насправді видає 62 вольти. Щоправда, була ще модель ZXY12010 на 120 вольт і 10 ампер, але, схоже, наживо її ніхто не бачив і навряд чи вже побачить, а шкода — перетворювачі хороші.

До асортименту продукції Juntek входять моделі:
DPM8605, 8608, 8616, 8624 і 8650; вихідна напруга — 60 вольт, струм відповідно 5, 8, 16, 24 і 50 ампер.
DPH8909 і DPH8920, з напругою до 96 вольт і струмом 9 та 20 А відповідно.

Як бачимо, лінійка DPM примітна моделями на 24 і 50 ампер, а серія DPH — вихідною напругою до 96 вольт.

Перетворювачі мають вкрай аскетичний вигляд: кілька кнопок, пара семисегментних дисплеїв і чотири світлодіоди. Причому дизайн усіх моделей однаковий, невелика відмінність — лише в місці встановлення вентилятора.


Але оскільки ми живемо в епоху комп’ютерів, виробник у цьому випадку вирішив «не відбиватися від колективу», тож усі перетворювачі можна підключити до ПК. Водночас моделі без індексу мають лише порт TTL, з індексом 485 — відповідно RS485, а якщо зазначено RF, то тут додано зовнішню панель із великим дисплеєм, кнопками, енкодером і бездротовим підключенням.


Може здатися, що на цьому вибір обмежується, але це не так: іноді здається, що якщо почати перелічувати всі регульовані перетворювачі, які є на ринку, то поки дійдеш до кінця списку, встигнуть випустити ще пару нових моделей.
Наприклад, можна згадати компактний, але застарілий перетворювач на базі XL4005E1 із парою індикаторів і регулюванням струму та напруги.
Також є старенька, але цікава модель DP30V5A-L від RDtech: її характеристики нічим не вирізняються, але хитрість зі знімними індикаторами виглядає незвично.
І як не згадати про цілу окрему серію різних регульованих SEPIC-перетворювачів із живленням від USB, та ще й із підтримкою QC, як-от ZK-DP2F. Цей перетворювач уміє регулювати напругу й обмежувати струм — по суті, це «лабораторник у кишені».
І, звісно, ще дві цікаві моделі від фірми Juntek: це досить потужний підвищувальний перетворювач B900W зі струмом до 15А та компактний знижувальний B3603. Як і показаний раніше D3806, обидва мають знімну плату з індикатором і кнопками.



Що важливо знати й пам’ятати, вибираючи регульований перетворювач.
Усередині це звичайнісінький перетворювач з усіма притаманними йому тонкощами й нюансами. Вони бувають знижувальні, підвищувальні та універсальні, але перші трапляються набагато частіше.
Крім того, слід пам’ятати, що знижувальним потрібен запас вхідної напруги близько 4-5 вольт, а підвищувальні й універсальні можуть віддавати повну потужність лише за вхідної напруги не нижче певної межі.

Також під час вибору варто визначитися з такими параметрами:
1. Діапазон вихідної напруги. У простих моделей мінімальна напруга часто починається не з нуля, а з 0.5-1.5 вольта; верхня межа зазвичай становить 30-35 або 60 вольт, рідше — 50 або 80. Для більшості завдань вистачає 35, але якщо різниця в ціні невелика, краще взяти 50-60.
2. Вихідний струм. Тут усе залежить від сценарію використання: найчастіше вистачає 5-6А, іноді потрібно 10-12, а більший струм потрібен значно рідше.
3. Максимальна потужність. Зазвичай вона обмежена потужністю блока живлення, від якого живиться перетворювач. Якщо блок живлення у вас уже є, під час вибору можна відштовхуватися від його характеристик. Для знижувальних усе просто: вихідний струм у них не перевищує вхідного, а за напругою потрібен запас щонайменше 10%. До речі, у деяких моделей можна задавати максимальну потужність, наприклад RD6018 тощо, і тоді навіть із малопотужним блоком живлення на виході можна отримати повний струм або повну напругу, але в будь-якому разі потужність не перевищуватиме встановленого значення.
4. Індикація. Великий дисплей — це добре, але для епізодичного використання вистачить і звичайного семисегментного. Якщо ж плануєте користуватися часто, краще все-таки вибрати модель із повноцінним дисплеєм; головне, щоб він був добре читабельним і не гальмував.
5. Додаткові функції. Тут краще орієнтуватися на власні потреби: комусь потрібен захист із тригером, комусь — можливість заряджати акумулятори з подальшим автоматичним вимкненням..
6. Підключення до ПК. Тут так само, як і з попереднім пунктом, але практика показує, що ергономіка «місцевого» керування важливіша, адже ним користуються значно частіше.

На цьому все. Далі вибираємо відповідну модель і пам’ятаємо: ваші пристрої краще «годувати» хорошою «їжею».