RuiDeng RD6006P混合型可调转换器

RDtech的新产品终于到我手上了。这款产品我确实期待已久，甚至还发布过它的预告。
它到底有多有意思，是否真的不负期待，我自己也很好奇。

我已经评测过此前的三款产品：6006、6012和6018。除了细节上的小改动，它们之间的主要区别只有最大输出电流，以及相应的功率。
不过，之前已经不止一次有人提到，最好能提高电压和尤其是电流的分辨率，只是当时讨论的是功率更大的型号。也有人建议和抱怨，为什么厂商至今还不采用独立的DAC/ADC。前不久，这款新型号终于问世，除了这些改进，还加入了同样令人期待的混合模式。
不过，咱们还是按部就班，照例先从包装说起。

包装方面一如既往无可挑剔：一个大泡沫箱，里面装着我订购的所有东西。
转换器和之前一样装在独立的纸盒里。与之前版本相比，区别只有颜色，以及底部标注的参数略有不同。


除了转换器，包装内通常还包括一个温度传感器、一对接线端子、一个10 A备用保险丝；我这套还带了WiFi适配器。


外观上还是大家从RD6006开始就很熟悉的那款机壳。不过拆解时我注意到，它好像稍微浅了一点，但实际差别几乎难以察觉。


这是商品页面上的模块参数。翻译有些错误，不过我想应该不难看懂。
主要区别：
电流和电压的测量分辨率提高了一个数量级。
电流和电压的设定误差不知为何也更大了，这多少有些不合逻辑。
纹波明显更低。


与RD6006相比，外观上真正的区别只有型号名称末尾多了一个字母P。


内部结构的变化就大得多了：现在有两个散热器，元器件也明显多了不少。


输入电源电路和基础PWM控制器都沿用了原来的设计，但这里没有同步整流器。据我记得，RD6006上是有的。


1. 为电路板上的电子元件供电的辅助电压转换器。
2. 输入共模电感、输入反接保护晶体管和大功率电阻，这部分看起来和普通的6006差不多。
3. 主DC-DC转换器的功率级采用了普通二极管组件和P沟道场效应晶体管。
4. 两个散热器之间有一个接口，用于连接外置温度传感器。


而电路板的另一半元器件明显多了不少，实际上，这款型号的所有“亮点”都集中在这里。


1. DC-DC转换器后面有一个470 µF电容，线性稳压器后面则是220+47 µF。
2. 这里还有一个分流电阻，以及并联稳流器的晶体管，用来给输出电容放电——至少我是这么猜的。


要把电路板从机壳里取出来，得先把三个接线端子焊下来。不过之前所有版本也都是这样。



微控制器及其外围电路。


UART-USB电路。


功率板底面只有线性稳压器的TIP35C晶体管。左侧可以看到一个预留位置，用于在辅助转换器下方安装散热器，但实际上并没有装散热器。 顺便说一下，线性稳压器的晶体管散热片不是用螺丝固定的，而是通过双面胶粘在电路板上，这种做法值得商榷。


这是负责测量和调节电流/电压，以及控制线性稳压器的部分。


最有意思的部分，放大给大家看看。
这里可以看到：
三个光耦
122U31——数字隔离器
TM7707——24位ADC
DAC8562S——16位DAC
Stm8s003f3——微控制器
GS8592——运算放大器。

总体来说，原理和我在评测RPM-416记录仪时展示的很相似。它有一个主微控制器，还有一个通过电气隔离连接的辅助微控制器，DAC/ADC和模拟部分都连接在辅助微控制器上。主控几乎负责所有事情，辅助微控制器则负责测量和调节，并与主控“通信”。


1. 从另一个角度看输入部分。
2. DC-DC功率电感和电池充电部分的继电器
3. 15 mΩ分流电阻。有一点很有意思，也非常重要：与之前所有版本的转换器不同，这里的分流电阻串在输出线上，而不是接在地线上。因此，如果需要，可以用一个电源给两个共地的转换器供电。
4. 为测量/控制部分供电的隔离式转换器。


这里我想特别感谢用户UniSoft提供设备原理图。他提醒说图纸可能有错误，不过我看了一遍，目前还没发现什么严重问题。

功率板——链接


控制与显示板——链接


再来对比一下6006Р和普通版6006的电路板。


测试使用的是一台600 W电源，来自这篇评测。当时它装在带有RD6006电路板的机箱里。也就是说，测试条件完全普通、标准，没有使用任何低噪声电源。


控制菜单经过了明显改版，新增了输出功率限制选项，就像6018型号那样；此外还加入了我多次提过的功能：选择温度单位，以及设置充电结束电流。
不过也有些小问题：可以调节充电器判定充电结束时的电流，但调节步进只有0.0001 A，而且不能选择调节步进，所以得转很久。我调到216.9 mA就懒得继续了。
还可以选择关机温度，范围是0到+100度，用起来很方便。
连接接口和时间设置都和以前一样。


新增了俄语界面，不过这里也“出了点问题”，具体来说应该是发生了偏移，结果部分菜单项名称错位了。


1、2. 新增了几种屏幕参数显示布局。
3、4. 两种“数字”显示模式，可以只显示左侧部分，也可以显示左右两部分，均采用七段数码管样式。
5、6. 也可以一次显示所有可用信息，不过在我看来，屏幕会显得太拥挤。
7. 和以前一样，也可以显示曲线图。
8、9. 存储单元写入菜单，以及模块和固件信息。


我决定跳过输入电压测量精度测试，这方面一向没什么问题，我只是用另一台可调电源快速检查了一下。

第一项测试：输出电压的设定精度和测量精度。有意思的是，虽然6006Р的显示分辨率更高，但标称精度为0.5% + 4位，而普通版6006是0.3% + 3位。不过，6006Р的末4位代表0.004 V，而6006的末3位就代表0.03 V，所以在这方面6006Р应该更准确。

测试时，我依次将输出电压设为0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10、20、30、40、50和61 V。实际设定精度相当高，最大误差出现在最高输出电压时，约为0.15%，低于标称的0.3%。

不过有个“小问题”：测量过程中，倒数第二位会“跳动”。比如有时显示5.006 V，有时又显示5.016 V。作为测试结果，我取了一个中间值；如果某个读数出现得更多，则取更接近较差结果的那个。 无论空载还是带载，都能观察到波动。



第二项测试：电流设定与测量精度。
这里标称误差为1% + 6个字，普通版6006标称误差为0.5%和3个字。不过，关于最低位的情况，与电压测量时完全一样。

测试电流分别为0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、4.0、10、20、50、100、200、500 mA，以及1、2和6.1 A。

在极小电流（0.1和0.2 mA）下，电源虽然能将输出设定到接近目标值，但内置测量仪表完全没有显示。不过这仍在标称误差范围内（正好是最低位的6个字）。
之后电流设定明显更准确，但在电流达到10 mA之前，内置测量仪表的读数都有明显偏差，当然也还是在标称误差范围内。
在其余范围内，精度大致符合标称误差，不过考虑到它采用了独立的DAC/ADC，我原本还期待结果能更好一些。


第三项测试：输出电压随负载变化时的稳定精度。这部分表现很漂亮，不过6006的表现也一直不错。



当然，也可以重新校准转换器，但我不认为结果会有明显改善。而且，如果你手头没有足够精确的仪器，最好还是别这么做。以防万一，我附上厂商演示这一过程的视频。


第四项测试：转换器仍能保持稳压时，输入与输出之间的最小压差。
1、2. 输入电压约为35.6 V，电流约为6 A时，压差为2.5 V。
3、4. 输入电压为55.6 V，同样电流下压差为3.6 V。

两种情况下，随着温度升高，压差都会略微增大。

我觉得这个压差不算大，尤其考虑到它是混合式转换器。要在整个范围内正常工作，需要使用输出电压不低于66 V的电源；转换器标称的最大输入电压为70 V。



顺便说说线性稳压器部分。我很好奇它上面到底有多少压降。由于不方便探测晶体管，我测量了功率电感的一个引脚以及分流电阻前端，因此会有一点测量误差。
下面是输出电压为2、5、30和50 V时，电流分别为1和6 A的测量结果。
输出电压为2 V、电流为6 A时，压降约为1.5 V；输出电压为50 V时，压降约为1.4 V。总体来说还不错。这里压降越大越好，但压降越大，晶体管发热也越严重。在我看来，1.5 V算是相当合理的折中。



第五项测试：评估输出电压纹波。

测试电流分别为0、1.25、2.5、3.75、5和6 A，输出电压为30 V，也就是最大值的一半。探头直接接在输出端子上，没有额外并联电容。

标称峰峰值为20 mV，实际测得主要纹波约为4–5 mV，另有15–20 mV的“尖峰”，显然比标称值好得多。正如我之前所说，转换器由一台非常普通的电源供电，而这台电源的输出本来就不算干净。此外，负载和示波器也各自使用电源供电，同样可能带来少量测量误差。


这里电流始终相同，为6 A，但输出电压依次设为3.3、5.0、12、25、40和60 V。输出电压为12 V时，峰峰值最大，但即使算上“尖峰”，也没有超过标称的20 mV。


第六项测试：瞬态响应。

和之前一样，测试在不同工作状态下进行：
1、2. 输出端施加/撤去5 V电压。
3、4. 接入/断开负载时的响应。输出设为12 V，始终接有一个30 Ω电阻，并联接入（或断开）一个3.3 Ω电阻，因此这里测试的是电流从0.4 A跃变到4 A，以及从4 A降至0.4 A时的响应。
5、6. 在CV模式和CC模式之间切换。电压为14 V，负载电流为4.5 A，限流值设为3 A。

整体表现相当漂亮。只有在空载时接通电压，会出现很小的过冲，约为0.2 V。除此之外，波形明显优于所有“普通”系列型号。


第七项测试：使用TS-100烙铁作为负载。之前测试的所有型号，在加热器接通或断开时都会出现明显波动。
原则上，我本来就觉得表现会更好，但没想到能好这么多。实际上，转换器能及时应对所有电流突变，因此输出电压非常稳定。


第七项测试：评估转换器的效率。
输入电压约为60-61 V，负载电流为6 A，输出电压分别为5、12、24、36、48和56 V。转换器在60 V供电、空载时的自身功耗电流在20-30 mA之间波动。

输出电压 — 效率 — 损耗
5 V — 60.0% — 20.1 W
12 V — 78.3% — 20.0 W
24 V — 87.7% — 20.27 W
36 V — 91.6% — 19.84 W
48 V — 93.8% — 18.9 W
56 V — 94.6% — 19.1 W

效率低一些是意料之中的事，可以看出损耗来自线性稳压器。这是为了获得更干净的输出和更快响应负载变化而不可避免的代价。


为了评估温升情况，我让转换器以约350-360 W的功率运行了一个小时。期间它散热片朝下放在桌面上，散热条件因此变差。
最终温度都相当正常，只有电路板上功率最大的电阻例外，温度几乎升到了120度。顺便说一下，普通的6006上这个电阻也明显发热。
1. 整体外观
2. 输入部分，功率电阻处温度最高
3. 输出端子、分流器以及测量部分


测试过程中，我经常给模块接通/断开电源，也会接入/断开负载，有时还会产生一点火花，期间遇到了几次“小故障”。
第一个比较明显的问题是频繁切换输入电源引起的，比如通电后马上断电，再重新通电，就会出现输出电压测量错误。
也就是说，输出电压设置正常，但转换器的电压表显示的数值莫名其妙。重新开关电源就解决了。

第二个异常是，某次负载电路产生火花后，屏幕显示界面发生了变化：从照片里看到的界面“跳”到了完整界面，显示所有参数。不过我无法确认这是否完全是自行发生的，尽管我不记得测试过程中改过什么设置。

这两种“小故障”都只出现过一次。



除了转换器，我还订购了一个S12D型号的短款机箱用于评测。其实在此之前我就想买一个，不过既然正好有机会，何不买来试试。
原因是我已经有的两种机箱都适合安装电源，但使用起来不方便，因为算上电源线后整体深度至少有40 cm，实在太长了。

小款机箱短得多，自身深度为110 mm，算上电线约170 mm，不到原来的一半。

机箱是通过这个链接订购的，机箱本身不贵，只要$11.40，但运费要另付，而且很贵，要$19.72 :(

外面包着薄膜，没有损坏，里面粘着一个装有配件的袋子。


除机箱外，套装还包括：
1. 四个橡胶脚垫，里面嵌有金属垫圈，另有四颗小螺丝。
2. 电线、端子、开关
3. 端子质量还不错，我用过这种，没有遇到过问题
4. 但这个开关没有品牌，而且有个问题：用它切换电压超过30 V的直流电，对开关来说并不安全。我就遇到过一次，在50-60 V电压下，开关第一次接通就粘住了。


机箱背面留有安装50 mm风扇的位置，但套装不含风扇和控制板。
机箱上有很多进风孔，一部分在底部，一部分在侧面。


组装过程非常简单：拧上四个脚垫，装好端子和开关，接好线，再连接到转换器上。
唯一麻烦的是，电线末端是“叉形”端子，因此接到转换器原装接线端子上既不方便也不安全，因为可能会碰到旁边的电阻。


不过我不喜欢让转换器和它的电源分开放置，而且我觉得这种设计走不通，尽管在某些情况下也并非毫无意义。
可以看到，里面还是有空余空间的。理论上可以装下电路板尺寸不超过165х80х60 mm的电源，空间相当充裕。当然，这还没算上风扇和开关。


我家里放着一个300 W的中国电源，我之前已经介绍过它。


结果发现，这个电源不仅能塞进去，还留出了安装开关和风扇的空间。
这里确实需要风扇，因为它得给相当热的电源散热。

缺点是电源只有24 V。好像有36 V的版本，但还是不够。我想试着把它改到72 V。改装时要么重绕变压器，要么重新连接它的输出绕组；相应地，次级部分几乎都得更换，包括输出电感，何况它工作时本来就会过热。输出二极管倒是很可能不会那么热，而且可以把它们固定在铝板上，再把铝板拧到机壳底部。
我想，改装并加上散热后，输出功率应该能超过300 W。


所以，用这个机壳做出一台功率360 W的可调电源，完全有希望。如果不需要这么大的功率，也可以用功率较小的电源，并在设置中限制功率，这样就能得到61 V或6.1 A。
我已经在琢磨怎么把一切都做得整齐些了。对了，还得开孔装一个电源接口。



我把两种机壳并排放在一起作比较。可惜没有一种尺寸介于两者之间的机壳：一个实在太紧凑，另一个又显得太长了。


简单说说软件。它更新到了1.0.0.9版，但我没发现和上一版有什么区别。我猜只是把一款新型转换器加入了支持列表。


曲线窗口还是没法正常缩放，希望他们最终能把这个问题解决。


好了，我来总结一下上面测过的内容。
电流和电压的设定／测量精度：符合标称误差，不过我原本以为精度会再高一些。当然，对于一款可调转换器，尤其是面向业余用户的产品来说，这已经完全够用了。
纹波、负载变化响应：在我看来表现相当不错，肯定比上一代所有型号都好。光凭这一点，我个人就愿意多花点钱。
效率、电压余量：当然差一些，不过这在意料之中，尽管我原本以为结果会更差。线性稳压器上的压降是1.5 V，总的来说还不错。唯一一点，我大概会在这个部分用场效应晶体管，这样就能增加调节余量，让DC-DC转换器进入相应的工作状态。

固件也改了不少，还增加了几种界面样式。但对我来说，最重要的变化是可以选择充电截止电流。只是开发者有点过于认真了，把调节步进做到了0.1 mA，实际上10 mA的步进就绰绰有余。

我会买这款转换器来替换上一代吗？大概会。之所以说“大概”，是因为我更想要一款电流为10–12 A的型号，单纯是为了“留点余量”。

再说说机壳。我把它翻来覆去地看了看，觉得只要设计得当，把一台300–400 W的电源塞进去完全可行，不过肯定得主动散热，因为转换器本身也会产生高达20 W的热量。
一开始我拆拆弄弄时，总觉得小机壳有点……寒酸，像个残缺的小玩意儿。但它已经在桌上放了快一周，我也看习惯了，现在反倒觉得它看起来很方便，而大机壳似乎变得巨大无比……可惜小机壳不太适合功率更大的型号，不过只要愿意，还是能塞进功率更大的电源。

暂时就写到这里，希望这些内容对你有帮助。和往常一样，欢迎提问。