GOPHERT CPS-3205实验室电源，或者说，那种难得一见的情况……

有时候我觉得，不管我评测什么，最后写出来的总还是电源评测。
不过这次一开始计划的就是评测一台电源。我之前就见过它，所以这次能亲手摸一摸，再把自己的感受分享给大家，就更让我感兴趣了。
测试、拆解、分析，一切照旧，还是在老地方 :)

有时可能会觉得，我给商品的评价都太好了。部分原因并不是我特别想夸商品，而是我总会认真挑选评测对象，有些商品还是我自己要求加入商品目录的。
这款商品正好属于我要求上架的那一类，所以后来我决定写篇评测也就不奇怪了 :)
不过这只是题外话，咱们还是进入正题，也就是检查、测试以及其他有意思的环节。

开箱部分照例放进折叠栏里，留着给想看的人看，也不打扰其他人 :)

这就是全部配件了。实验室电源本来就不需要一大堆附件，给的这些基本够用。
电源线
负载连接线
说明书
电源


说明书是英文的。里面的信息不算多，但必要的内容都有。毕竟买这类东西的人通常都知道它是做什么的，说明书往往只在刚开始时用一下，或者当作简单的参考。


这款电源有很多种型号（理论上应该有六种左右）。
其中三种的输出电压和最大电流各不相同，另外还有两种分别配备三位或四位电流显示屏。
我这台是CPS-3205，最大输出电压32 V，最大电流5 A。
在说明书的参数说明中，它对应中间那一列。提醒一下，评测里的所有图片都可以点击放大。


套装里还附了一根负载连接线。说实话，这线真不怎么样。我拿到这台电源后，自然很想赶紧试一试 :)
我用一只12 V、45 W的汽车灯泡当负载。不过它就放在桌上，所以我没让它长时间点亮，桌子以后还得用呢 :) 玩完之后，线也没比灯泡凉多少。不过要说明的是，我没有把线展开，而是就这么直接试的。
线的截面积小得可怜，最好一拿到手就换根好点的。
不过接头和鳄鱼夹都还不错，所以只换线就行。


电源线没什么可挑剔的，除了我不小心收到（或者是我不小心下单了）一根美式插头电源线这件小事 :(
好在普通电脑电源线也能用，所以这不算什么问题，我只是从抽屉里随手拿了一根。


好了，我知道没人对线缆感兴趣，下面就来看看这台电源。
首先映入眼帘的是它小巧的尺寸。我想大家都明白，这种功率和体积的电源通常都是开关电源。
开关电源有自己的优点和缺点。就实验室电源而言，优点是功率大而体积小；此外，这台电源采用被动散热（不过测试时我们还会再说到这一点）。
缺点通常是纹波较大、输出端电容容量较大，不过这两点我们之后也会再谈。
这台电源的尺寸为192×120×58 mm，包含所有凸出部分。


前面板布局相当方便，不过也并非没有缺点。我不太喜欢输出端子和电源开关都放在背面。输出端子的位置还可以适应，但电源开关放在背面确实不太方便。
前面板上除了控制部件，还有用于显示设定值和实际输出电压、电流的指示器。这款型号采用四位电压显示器和三位电流显示器。
还有一款电流显示器为四位的型号，用起来稍方便一些，不过价格也更贵。
这款型号在电流低于1 A时以xxx.mA格式显示，超过1 A时则以x.xx A格式显示；切换到第一种测量模式时，显示器右侧的小数点会亮起。


前面板上还有几个指示灯：
电压稳定模式
电流稳定模式。这台电源在电流超过设定值时不会断开负载，而是进入限流模式，将电流限制在设定值。
控制锁定模式。

通过编码器设定电流和电压。旋转可减小或增大数值，按下则可选择调节步进。
由于只有一个编码器，因此还配有调节选择开关，用来选择调节电流还是电压。
右下方有两个按钮，分别用于锁定控制和开启输出端子的电压输出。


背面很简单，也很朴素：两个输出端子、输入电压切换开关、电源开关和电源接口。
要特别留意电源电压切换开关的位置。如果电网电压是230 V，却把开关拨到110 V档，后果会很严重。
输出端子相当不错，承受5 A电流绰绰有余。


整个外壳由阳极氧化铝制成，本身就是一块大型散热器。
这种结构不仅散热效果不错，而且相当坚固，整台电源给人一种浑然一体的感觉。


底部没有散热鳍片，但有四个小脚。这些脚让我想起了老式苏联跳棋，外形很像，而且一样滑。我建议贴上几块橡胶垫。
脚垫应该是软塑料或硬橡胶制成的，用指甲似乎能稍微按下去一点，但在光滑的桌面上还是会打滑。


开机后，电源会直接进入“关闭”模式，不会自动向输出端供电。这一点本身挺好，不过如果还能选择上电后是否自动开启输出，那就更好了。
更正一下，原来可以选择上电后是否向输出端供电。
按住on/off按钮并转动编码器，直到出现dON字样（不会马上显示），即可开启此功能；要恢复原状，同样操作，直到出现dOF字样。


最大可调到略高于标称参数的数值：32.3 V和5.1 A。
切换调节步进时，显示屏上对应的数位会亮得更明显。也就是说，调节0.1 V时，最右边的数位会亮起。
停止调节后，显示屏亮度恢复均匀，并切换到显示当前输出电压；如果输出端没有供电，则显示00.00。
实验过程中我发现，相邻数位会对其中一位产生轻微的串光，照片里可以看到。这不算严重，但确实存在。


首先，我决定检查电源的电压表显示输出电压是否准确。我让它在整个范围内运行，从1 V到32.30 V，每隔5 V测一次。
只有量程两端有些偏差：电压为1 V和32.30 V时如此，其余测试点的显示都非常准确。




测量时，我先设定相应的电压，之后电源便切换到输出电压显示模式。为了避免电源完全空载运行（对开关电源来说，这种工况比较棘手），我在输出端接了一个1 kΩ电阻作为小负载。顺便说一句，照片里也能看到小电流时的电流测量效果：以mA为单位的输出电流，数值等于以V为单位的输出电压。
测量过程中，电阻有点烧焦了，因为32 V对它来说实在太高了。


测完输出电压显示精度后，我想检查开关电源最关键的指标之一——输出电压纹波。
我决定直接在标称最大电流5 A下测试，并测量不同电压下的情况，范围从5 V到最大值。
示波器探头设为1:1，垂直档位为每格50 mV，输入耦合模式为AC。
负载使用电子负载。
实际看起来大概是这样。


在低电压下，我完全没注意到有什么明显的纹波，直到电压达到10 V，示波器波形才开始显出一点“生命迹象”。
顺便也可以从照片中看看电源在负载电流接近最大值时的电压表现（左侧的电压表）。


将输出电压提高到15 V和20 V，情况几乎没有变化，纹波仍然和10 V时处于完全相同的水平。


我又试了25 V和30 V，感觉自己根本什么都没改，甚至开始检查示波器的连接接口，不过一切都接得好好的。


最后，我把输出调到了电源几乎能达到的最大值：32.3 V和5.08 A。没再往上调，是因为电子负载会稳定电流；电源切换到恒流模式时，输出电压会降到零，负载也会自动断开。这不是故障，而是这套设备组合的工作逻辑所致。


不过我总觉得自己一直在截同一张图。幸好示波器波形都编了号，不然我肯定会搞混。
不仅10 V和32.3 V时的纹波水平完全没有差别，而且纹波本身也非常低。标称纹波为30 mV峰峰值，电源实际能做到约10 mV，结果相当出色，比标称指标好3倍。


检查完输出电压显示精度和输出电压纹波后，我开始检查另一个参数：输出电流显示精度。
小电流时，测量精度稍有不足。这是因为仪器的ADC位数不高，在小电流下显示值会以3～4个末位数字为步进变化，而不是只变化1个末位数字。
下面的照片可以看到具体表现。


负载电流增大后，显示就恢复正常了；负载电流超过1 A时，读数的精度相当出色。


直到最大输出电流，显示读数都能逐位吻合。
测试时的输出电压为15 V，选这个电压是因为它大致处于最大值的中间位置。


以前在评论里看到过有人问：为什么要用这么多测量仪器？
下面的照片就是同时使用多台仪器的直观例子。


拆解这台电源是我了解它的第二部分内容，同样让我很感兴趣，甚至可能比第一部分还要感兴趣。当然，接下来就是拆机了。
之前我已经在照片上看过它的内部结构，但看照片是一回事，亲手摸一摸又是另一回事。
仪器前面板用内六角装饰螺钉固定，后面板则用普通的十字螺钉固定。


一开始我拿了内六角批头，准备拆前面板，但实际上，要进行部分拆解，拆后面板更方便。


拧下固定后面板的四颗螺钉，再把底板朝后面板方向滑开。


这就是中国开发者的工程杰作。虽然实际情况表明，这类设备大多是知名厂商产品的克隆版，但对于这台设备，我就不妄下结论了。
第一印象：做工整洁；第二印象：非常整洁！
内部电路板没有占满整个空间，甚至还留有空余，这很好。


接下来会有不少内部照片，有些人可能觉得没必要放这么多，但说实话，我准备材料时已经尽可能删减照片了。不过东西做得这么好，就忍不住想从各个角度展示一下。就当这是我的一点小癖好吧：）
另一方面，我也想按照自己希望看到的方式，来展示这类设备的评测。


可以清楚地看到里面有不少变压器和电感。
这台设备总共有7个绕线组件，我逐一列一下。
两个输入电感
电子电路的供电变压器
用于驱动高压晶体管的隔离变压器
功率变压器
逆变器输出电感
输出滤波电感。


装配质量很高，我甚至可以说，几乎达到了工业设备的水平。


当然，也有一些小瑕疵。我首先注意到，输入电压范围切换开关的导线离输出电流测量分流器太近了。这个问题稍后再处理。除此之外，目前给我的印象都很好，内部布局也比较宽松。
顺便说一下，我测了5 A电流时分流器上的压降，正好是75 mV，由此算出分流器的电阻为15 mΩ。


输入端安装了一组由4只电容组成的电容组，其中2只为100 µF，另外2只为180 µF。有意思的是，一对是Capxon生产的，另一对是Samxon。说不上顶级，但也绝不能算是无名杂牌，属于相当不错的中档产品。
采用这种电容组合，是因为开发人员想把所有东西都塞进小巧的机箱里，而机箱高度是关键限制。
容量较大的电容通常也更高。我最近试着找680 µF、200 V的矮型电容，目前还没找到。
不过开发人员完全可以装4只180 µF的，那样只会更好。
这些电容的实际容量符合标称值，总容量相当于140 µF（100+180）/2。
这个容量足以支持160 W的输出功率。
顺便说一句，这台电源的自身功耗很低。断开输入电源且负载断开后，它还能靠电容供电继续工作约10秒。


输出端也采用了大致相同的品牌搭配：2200 µF的Capxon和1000 µF的Samxon。
让我有些失望的是，电容的耐压只有35 V。在我看来这偏低了，换成50 V的电容会更合适。
为开发人员辩护的话，只能说按照这款电源所采用的拓扑结构（这是半桥电源），电压尖峰较小，而且电源并非总是在最大输出电压下工作。
照片中还能看到一个抑制干扰的电感。


几个局部的照片。
高压晶体管采用绝缘封装，而且封装与晶体管之间还垫有绝缘导热垫。整流桥也固定在散热器上，虽然对它来说这并非必需。
输出整流二极管组件套有专用绝缘套，整个封装都被包住了。
设备外壳与电路板上的接地触点相连，因此也与电源接口的接地触点相连。
更进一步说，我继续拆解时还发现，他们没有忘记加一片专用垫圈。而且不只是随便垫上了，位置也放对了，就在接线片和外壳之间！

有人可能会说，一片垫圈或一个额外的绝缘套有什么了不起的。我想说，任何工程师都会告诉你，这种做法体现了设备的生产工艺水平。因为一旦开始省成本，通常就是从这些小地方下手：觉得绝缘套多余，或者漏装垫圈，又或者垫圈装错位置。
也就是说，光从检查结果来看，我就能说生产质量管控确实存在，而且发挥了作用。


拧下所有将元件压紧在外壳上的螺丝后，我就能把电路板从外壳里取出来了（取出方式和底板类似）。


现在可以开始更仔细地检查了。
不过在此之前，我先处理一个小瑕疵：那根从分流电阻旁边经过的导线。
前面我提到过，分流电阻旁边有一根导线通往输入电压范围选择开关。
在我们这里，这个开关不仅没用，有时还会带来麻烦。哪怕是不小心拨动一下，也可能在几秒钟内烧毁电源，所以我干脆把这个开关从电路中去掉。
这种改装不适用于电网电压为100–120 V的国家和地区，那里的用户需要给这根导线做好绝缘。


改装电源非常简单。先找到选择开关的导线接在什么位置。


直接把它们拆焊掉就行了 :)
好了，问题从根本上解决了：没有电线，就没有问题。


输入滤波器值得单独说说。
我评测过不少不同的电源，但这款的输入滤波器设计得很规范，完全可以作为范例。


输入端装有保险丝，后面是用于防止输入电压过高和浪涌的压敏电阻。压敏电阻的额定电压为470 V，这是这类电路中压敏电阻的标准电压；也有430 V的，但比较少见。
1. 可以挑个毛病：当供电电压为100–120 V时，压敏电阻不会起作用，更合理的做法是装两个，并联在高压电解电容两端。不过我们这里的电网电压是230 V，所以目前这种配置完全够用。
2. 输入端装有一只MKP X2级电容，旁边还有一只小型双绕组电感。
3. 设备使用了合适的Y1级电容。这正是我检查廉价电源时经常会吐槽的地方，而这里做得很好。
4. 电源滤波器用了两只双绕组电感，还能看到一只用于限制电容充电电流的热敏电阻。
电源滤波器这一项值得给厂家大大的加分。很多产品只用一级滤波，而这里采用了由两只双绕组电感组成的规范滤波器；我以前只在品牌设备上见过这种设计。


输入电源滤波器电路图。


1. 逆变器采用了高压场效应晶体管f13nk50z，内置稳压二极管，可保护栅极免受电压尖峰冲击。
2. 输入端装有GBU407整流桥，额定参数为4 A、700 V（峰值1000 V）。
3. 输出整流二极管组件为MUR1640CT，参数为16 A、400 V。它们的接法有些特别，但也确实正确。正确之处在于，它们并没有像通常那样并联使用，而是一组充当一个整流二极管，另一组充当另一个。这样接能改善二极管的工作状态，因为并联的是同一器件、同一芯片内部的二极管。
4. 绕制组件似乎还试着浸过清漆，也可能没浸，只是明显尝试涂覆了清漆。


输出整流器和滤波器电路图。值得一提的是，滤波器和电流检测分流器的接法都很规范。


1. PWM控制器，这里用的是经典的TL494。开发者走了常见且正确的路线，采用“硬件”PWM控制器，再由处理器控制它。这样既能准确稳定电压和电流，也能更快响应负载变化。
PWM控制器位于次级侧，由独立电源供电。
2. 电源中的所有电子电路都由一个独立电源供电，该电源基于TNY274构建。
让我很高兴的是，开发者选用了相当常见的元器件，在本地实体店就能买到，而不是只能在eBay或Ali上买到的中国仿制品。


我没有绘制原理图，因为那会耗费相当不合时宜的时间，不过画了一张大致的设备框图。


电路板有些地方不太令人满意。安装部分电容后，助焊剂没有清洗干净。
这甚至让我有些意外，尤其是考虑到整体装配非常整洁。我不认为这是严重问题，但确实让人不舒服。
也许负责监督工艺流程的控制员出去抽烟了，正好那会儿在焊我的电路板。:(
电路板全貌。


由于电路板全貌照片看不清所有元件的标号，接下来我会展示几张局部照片，也许能对维修有所帮助。
由于逆变器采用了场效应晶体管，而这个电路最初是按双极型晶体管来设计的，工程师对驱动电路做了一些改动，增加了几个小晶体管。据我理解，它们是为了更可靠地关断场效应晶体管。


这台电源使用的隔离变压器与ATX电源中的标准变压器不同（尽管电路有部分相似）。用于驱动双极型晶体管的标准变压器绕组更多，有两个初级绕组和三个次级绕组；而这里用的则是纯粹的隔离变压器。
初级绕组连接到由四个小晶体管组成的桥式电路，这些晶体管由TL494控制。变压器有两个输出绕组，分别用于驱动上、下两个高压晶体管。
这一切都是因为逆变器采用了场效应晶体管，同时也让逆变器能够在很宽的PWM占空比范围内工作，直至完全关断。


TL494外围电路（右侧）以及高压回路中的部分缓冲电路元件（右侧）。


输出次级电源电路（上方）和分流器信号放大电路。
为内部电子电路供电的电源输出两路电压。一路为PWM控制器供电，另一路为控制和显示电路供电。


奇怪的是，厂家竟然给这个电路涂了保护漆。为了弄清楚这里用的是什么芯片，我只好把芯片上的漆洗掉。
这里用的是普通的LM358。它的性能算不上理想，但完全够这个用途使用。可以换掉，不过我不认为这样能带来什么改善。


检查之后，我把电路板上的助焊剂稍微清理了一下，又给它涂了一层保护漆。
一方面是为了补上被我洗掉的漆，另一方面也只是想多一层整体保护。


电源板检查完毕，接下来看看控制板。
控制板装在前面板上，助焊剂也有一部分没清洗干净（看来控制器经常跑出去抽烟，该戒了），不过这里倒不是什么大问题。


拧下将控制板固定在前面板上的三颗螺丝。


唉……指示屏其实可以装得更正一些。我一眼就注意到了，所以拆开整机，部分原因也是为了把它摆正。好在拆装指示屏不难，前面板上四颗螺丝，再加上固定电路板的三颗螺丝就行。
说到底，大多数人恐怕根本不会注意到这一点，而且这肯定丝毫不会影响电源的工作和性能。不过俗话说得好，“心里还是有点膈应”。
除此之外倒没发现什么问题，整体看起来还算整洁。




1. “大脑”是一颗8位微控制器STM8S105K4T6。
2. 它通过两颗寄存器74HC595控制显示，用来增强驱动电流并扩展引脚数量。
3. 这套“家伙”由一颗3.3 V线性稳压器供电。
4. 这块板上还装了另一颗运算放大器，同样是LM358。


板上还发现了一颗温度传感器。根据说明书，这台设备有过热保护，不过在正常工作状态下，我没能把它弄过热。


前面板检查完了，没发现其他有意思的东西 :)
我都准备把东西装回去了，才想起来还没看后面板。
后面板上也有些零件 :)
不过也少了一个必不可少、很有用的零件：输出保险丝。不小心把电池反接到电源上，至少会烧掉输出线，最好自己加装一个保险丝，电流选6-7 A。


输出端子正后方装着一块小电路板，上面有一颗输出电容。
另一块电路板焊在电源开关的触点上。值得一提的是，他们不仅单独装了一块小板，开关还同时切断了两根市电线，这样做才是正确的，尤其是对开关电源来说。


顺便测了一下输入滤波电容的实际容量。
没骗人，数值完全吻合。前面我算过为什么应该是140 µF，这里再重复一下：并联电容为100 µF + 180 µF = 280 µF。
由于电容耐压为200 V，它们还采用了串联连接，因此容量为280/2=140 µF。


把这一切都装好之后，我决定检查一下电源内部元件的温升。
其他参数我都已经测过了，所以这次测试的“参与者”少了很多。
电源
电子负载
非接触式测温仪
笔和纸。


测试持续了1小时40分钟。每隔20分钟测一次温度，电流按1.25 A的整数倍逐步增加。
最后还额外以最大电流和电压运行了20分钟。


所有测量结果都汇总到了表格里。
二极管一开始的温度稍高一些，不用觉得奇怪：电源放在桌上，上方有一盏装着卤素灯泡的台灯，把机壳这一侧稍微烤热了。
总体结果不错，不过最大电流下的额外测试表明，环境温度较高时变压器可能会过热。比如环境温度为25度时，变压器温度是88度；到了35度，温度就会升到98度，已经接近临界值。我不建议在高温环境下长时间让电源满功率运行。
可以在底板和变压器之间垫一小块导热橡胶，稍微改善一下情况，不过这样一来，底板会很难推回去。
这些问题都和电源采用被动散热有关，正所谓凡事都有两面性。
其他部件的温度都在允许范围内。满载时机壳温度升到了约55度，拿在手里没问题，但不太舒服。
顺便在最后测了一下为电子电路供电的PWM控制器（TNY274）温度，结果是67度，相当不错。


作为一种用途，我决定给电池充电。显然，实验室电源可以当充电器用，虽然这么做多少有点不太对劲 :)
接上电池后……触发了输出过压保护。原因是输出电压设为10 V，而电池电压明显更高，电源便将其判定为故障情况；我甚至还没打开输出。
要解除这个错误，必须先断开电池，拨动一下电流/电压选择开关，然后把输出电压设得高于电池电压。


好了，开始充电了。充电电流设为1 A，电源工作在恒流模式。
顺便说一下，我试过在输出开启时短接端子（当然没有接电池），只听到轻轻一声咔哒，电源就切换到了恒流模式。


如果把电流调高，电池端子上的电压就会升到设定值（这块电池已经有些年头了），电源随后切换到恒压模式。
可以按下控制锁定按钮，然后让电池继续充电。


简单说说这台电源的操作体验。
我大约用了一个半星期，主要是按常规方式使用，因此可以好好谈谈使用感受。
电源开关——电源放在桌上时很方便，放在架子上就不太方便了。
输出端子——没什么特别需要说的，接上就不用管了。
发热——正常用来给各种设备供电时，发热不大；只有测试时温度才最高。
指示灯——照片里看起来比实际效果差，LED指示的可读性更好，用起来很方便，不过我觉得可以加个滤光片。
操作方面嘛，这话题可就大了，我试着说说。
一开始我不太习惯它的操作和显示逻辑。这台电源只有两个显示器，按理说应该有四个，甚至五个（第五个用来显示功率）。
调节既方便，也有不方便的地方。
方便之处在于，实际使用中通常只需要调一个参数，一个编码器就够了，而且切换模式也不麻烦。
不方便之处在于，如果电源退出了调节模式，要返回调节就得多转一下编码器（先切换到显示设定值的模式），再转一下才开始调节。
调节时，两个显示器都会切换到显示设定值。不过这也没办法，极简设计总得有所取舍。
最不方便的是，切换到显示输出参数的模式后，如果想再次修改参数，电源会以最小步进进入调节模式。
比如我之前按0.1 V的步进调节，松开旋钮后，电源回到正常模式；之后如果我想再调高或调低，步进就变成0.01 V了，除非按一下编码器。这点让我挺烦，不过也能习惯。我觉得开发者完全可以记住上一次的调节模式，这样会方便些。

总结一下。
优点
整体做工相当不错。当然，除了些小问题，比如助焊剂清洗不干净、显示器安装歪了，但这些都不影响可靠性和工作质量。
整体设计考虑周全。
元器件质量不错
电路设计优秀
纹波非常低
在整个输出电压和电流范围内都能保持出色的性能
少数没有偷工减料的电源之一，至少几乎没有偷工减料：）

缺点
电源开关在后面板上
输出端没有保险丝
装配上有些小瑕疵，前面优点里已经提到了。
操作有些不方便，也可能只是习惯问题。
随附的输出线太细，肯定得换。
输出端电容容量很大，因此如果被测元件的输出端已经带电，不建议直接接到电源上（例如小功率LED等）。不过这几乎是所有开关电源的通病。应先接好负载，再打开输出。

我的看法：这是一台做工扎实、技术指标不错的电源。
当然可以批评它助焊剂没清干净之类的问题，但和电源本身确实设计得很合理相比，这些都是小事。输出纹波低得让我很惊喜，完全没想到。
电流和电压测量也有不错的精度。电压在量程两端有些小问题，电流则只在低端有一点；但在我看来，对于这个级别的设备，精度已经相当不错了。
总的来说，我很喜欢这台电源。它确实是一款很有意思、质量不错的业余无线电爱好者用电源。当然，真要挑毛病，哪里都能找出一些，但这台设备的优点显然远远多于缺点。
总之，这是难得的情况……几乎没出什么岔子，而且实际性能还超过了标称指标。

希望这篇评测对你有帮助，能帮你做出正确的选择。
如果有问题或补充意见，我很乐意回答，也可以再做一些其他测试。

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