可调DC-DC转换器DPS8005 + USB + Bluetooth

评论区和私信里都有人问过我很多次，能不能评测一下这类转换器。我看过不少类似设备的评测，但这些设备本身一直没怎么进入我的视野，部分原因是我手头已经有不少不同的可调电源，另一部分原因是我大致知道它是什么、怎么工作。不过事情就是这么巧，有个项目正好需要这样一台转换器，于是我决定买一台来评测。
这篇评测不会太长，主要聊聊我对这台转换器本身、结构、操作方式的看法，以及和ZXY型号相比的整体感受。


先说说我为什么需要这台转换器。
我之前提过，我有个朋友在做各种电池相关的工作，包括维修电池组。另外，在评测电子负载套件时，我也说过打算搭建一个测试和均衡大型电池组的工作台。不过电子负载只能给电池放电，还得有东西给它们充电，这就是我买这台转换器的原因。

接下来聊聊为什么选了这个型号。
电流方面，我只需要1-2 A。据我所知，DPS系列里5 A是最小的型号，所以基本没什么选择余地。
电压方面情况就不太一样了。DPS系列大多是50 V，ZXY的范围更大，可到62 V。我还见过120 V版本的介绍，那款正好适合我，但它已经停产了（而且很可能从未量产）。
ZXY6005S评测，以及两篇ZXY6020S评测——一、二。

顺便回答一个问题：为什么需要这种高压转换器？先不说还有400 V甚至更高的型号，但它们不是套件形式，所以不适合我。我需要做一台设备，用来测试从1S到……至少15S、最好更多串的电池组。但光是15S就已经是63 V了，而我很快就发现，ZXY6005也不太够用。
这张照片之前在我的一篇评测里出现过，图中是一个2×15S2P电池组，我当时需要给它做均衡。


总的来说，最合适的候选型号是DPS8005，输出电压范围最高可达80 V，电流最高5.1 A，可以给最高19S、也就是79.8 V的电池组充电。当然，20S听起来更漂亮，不过我和朋友觉得这样也够了。
先说明一下，这篇评测不会展示成品，下一篇也不会，因为还需要不少独立模块，之后我会逐一介绍。不过每篇评测都会让我们离最初的目标更近一步。

我经常看到这类套件装在泡沫塑料盒里寄来，但这次的包装明显简单得多：塑料包装，加一个发泡聚乙烯托盘。


我订的是“全套配置”，里面包括：
1. DPS8005转换器
2. USB-RS232 TTL模块及连接线。
3. Bluetooth模块。
4. 说明。

店里有不带配件的版本，也有带转换器和USB的版本，但我当时不知道自己会需要什么，就全都下单了，反正我的额度还没用完。


说明书总体来说很容易看懂，只要有一点英语基础就能明白大意，后面再通过实际操作摸索就更容易了。
ZXY的说明书只有PDF版，而且还得自己找，所以这方面DPS更胜一筹；不过ZXY提供了控制协议的信息，可以自己编写软件。


每块扩展板都单独装在一个小袋子里。


扩展板用于将转换器连接到电脑。如果不需要这项功能，也可以不买，不过我建议至少买一块USB板以备不时之需，肯定用得上。


说白了，接口板就是把RS232转换成USB或蓝牙的转换器，其中USB板通过光耦实现了电气隔离。
我用ZXY板制作电源时，曾用ADuM专用芯片实现接口隔离。不过数据传输速率很低，用光耦完全够用。
之后可以接任意一款RS232转USB转换芯片，也可以接蓝牙模块（如果手头有的话），因为转换器的接口引出了标准的四个引脚：电源、地、RX、TX。



如果想同时使用两个接口，我之前做过这样的连接：第一个接口（2-3-4-5）用于连接ZXY模块，第二个接口（1-2-3-4）连接蓝牙适配器，ADuM则用于RS232转USB的电气隔离。
电路图取自ZXY6020的评测，不过这里的原理并没有变化。请注意，没有电气隔离时，不能连接这类设备。


转换器模块本身非常紧凑，安装开孔尺寸为76×40 mm，外形尺寸为79×43×42 mm（不含编码器旋钮）。


前面板上有：
1. 三个按键
向上——在菜单中移动、修改参数、进入电压调节模式。长按可激活第一个存储单元。
SET——进入/退出设置模式；长按时显示M0存储单元，并将设置恢复为默认值。
向下——在菜单中移动、修改参数、进入电流调节模式。长按可激活第二个存储单元。

2. 屏幕，用于显示参数和控制菜单。
3. 编码器，用于调整参数。编码器带按压功能，按下可切换调节步进（主屏幕）或激活菜单项（设置模式）；长按可锁定/解锁控制。
4. 输出启用按钮

我不太喜欢它的控制逻辑，后面再说。


实际上，接线就是两根线接输入、两根线接输出。不过要注意，输入地和输出地并不等同，因为电路板上两者之间串接了测量分流器，也就是说不能用三根线连接转换器。准确地说，不是不能接，而是接了之后无法正常工作，还可能损坏。
接线端子是合适的可拆卸式，使用方便，但不实用。原因是设备通常只在安装时接一次线，而多出来的触点却会一直带来影响。


转换器的布局非常紧凑，后面的电路板上装有功率部分、 电容、功率晶体管、输出二极管、电感和分流器。


1. 两只容量为330 µF、耐压100 V的输入电容并联，品牌我不认识，总容量为660 µF。耐压余量几乎没有，因为这块板的输入电压最高可达90 V。
2. 输入电容与外壳之间是用于连接电脑通信接口的插座。位置不太方便，不过这个插座只在安装时连接一次，所以还算可以。
3. 功率半导体安装在散热器上：
晶体管HY18P10，80 A、100 V、28 mΩ。从型号标记就能看出，这是P沟道晶体管，和ZXY板上的一样。这不是最理想的方案，因为P沟道晶体管的性能通常不如N沟道晶体管，不过驱动起来更简单，不需要专用的高侧驱动器。
二极管组件VF40100C，100 V、40（20+20）A。这方面没什么问题。
4. 在我看来，和ZXY6005相比，这个散热器有点小。 还要指出的是，ZXY6005使用的是IRF9540N，其电流额定值只有23 A，导通电阻为117 mΩ，而本次评测的这款为28 mΩ。此外，ZXY用的是普通快恢复二极管，而这里用的是肖特基二极管。
5. 不过电感非常紧凑，大约只有ZXY6005的一半大小。ZXY6005标称功率为300 W，而本次评测的这款为400 W。电感尺寸与输出功率直接相关，同时也受频率影响。电感绕线的线径相当粗，这方面没什么问题，至于温度，我会在测试过程中检查。
6. 由于这是一款开关电压转换器，输出端也配有一颗容量不小的电容，这里是150 µF、100 V。输出电容当然不太理想，因为接入负载、以及电源进入CC模式时可能会出现电流冲击，尤其是设定电压与负载实际电压相差较大时。
遗憾的是，这里少不了这颗电容。开发者通常会面临两难：容量大，转换器的性能更好；容量小，则能减轻进入CC模式时的电流冲击。在我看来，150 µF已经相当不错了，ZXY6005装了2×1000 µF。关键是它不能影响转换器在最大负载电流下的稳定性。


我想，即使猜得不太准，推测它的电路设计与ZXY6005系列相似也不会错：微控制器负责设定基准电压，再由运算放大器将其与输出电压和电流进行比较，运放输出的信号则送入普通PWM控制器，后者再通过一个简单的高侧驱动器控制功率晶体管。
ZXY6006电路图


不过从结构上看，ZXY显得更扎实。



依次掰开四个卡扣，同时抬起电路板，就能把整个组件从外壳中取出。另外，首先要拆下编码器旋钮。


我本来想说这款设备拆起来很简单，但虽然模块很容易从外壳中取出，实际上这并没有什么用，因为其余部分基本无法拆解。
最后我们得到一个集成了屏幕、编码器和功率部分的模块。


这就是这款设备最大的缺点：几乎无法维修。电路板像三明治一样焊在一起，现在想把整个组件拆开几乎不可能，至少很难做到不损坏。电路板之间通过两排排针连接，每排8个触点。
虽然我了解这类转换器的电路设计，但还是很想至少画出功率部分的一部分电路，回答大家常问我的两个问题：
1. 如何引出反馈信号，实现三线连接
2. 如何将CCCV信号引出，连接外部LED。

唉，这种情况下只能硬拆。此外，即使只是更换功率晶体管或电容这样的小事，也可能变成一场大工程。总之，结构设计只能打两分。
不过，问过我上面这些问题的朋友暂时不用失望，因为我手头还有一个5020模块，它采用相同的电路设计，由两块电路板组成。我会试着更深入地研究一下。


电路板上还能看到微控制器和其他元件，其中包括一只TPH8R8场效应管。我不知道它具体起什么作用，但显然是功率器件，而且有资料提到，在功率更大的型号中它会损坏。遗憾的是，我不知道它接在哪条电路上。


1. 转换器由输入电压供电，因此电路板上有一颗标记为7472的小型DC-DC转换器，但我无法确定它的具体型号。
2. 此外，电路板上还发现了一只额外的保护二极管SS5200。


很遗憾，后面已经没什么可看的了，接下来我会做一些测试，并介绍这款转换器的操作方法。
我还没收到这款设备配套的电源，所以先把它接到了我熟悉的ZXY6005上。这台设备一直可靠地为我服务，已经有将近4年了；它的参数与本次评测的DPS8005非常相似，我也会时不时拿它来对比，尤其是操作方面。


操作和指示项目简要翻译如下。



下面说说操作方法和一些特点。
1. 开机时会显示启动画面和固件版本号，这里是V1.5。
2. 随后屏幕切换到主界面。 我个人觉得，屏幕上显示的信息很多，但屏幕又很小，所以远视的人看小字会比较吃力。
另外，我直到写评测时才注意到这里缺少一个我很需要、而ZXY却有的功能：安时计。没错，虽然ZXY的显示很简单，但屏幕上也会显示流经它的容量，单位是Ah。这虽是个小细节，却挺让人不爽。
3、4. 控制菜单乍看之下选项很多，实际上都非常简单：
U-SET——设置启动时采用的电压
I-SET——设置开机时采用的电流。
S-OVP——最大输出电压，超过后输出会自动关闭
S-OCP——最大输出电流，超过后输出会关闭
S-OPP——最大输出功率，超过后输出会关闭
B-LED——背光亮度
M-PRE——将设置保存到相应的存储单元。保存上述所有设置。
S-INT——接通电源时自动开启输出
5、6. 之前的版本没有自动启动选项，现在有了，而且工作正常，只要把模式设为开启即可。
7、8. 亮度有0到5共六档，不能自动调暗，不过可以为每个存储单元分别设置亮度。
9. 选择用于保存设置的存储单元。我确实试着弄明白了，但这个模式实在不够直观，在我看来它弊大于利。当然，这只是个人看法。

简单说说操作、显示和一些特点。
我那台基于ZXY的电源几乎也有这些功能，但操作起来可比DPS方便多了。
先说菜单操作：要调整菜单中的参数，先按SET，再用按键选择所需参数，按下编码器，然后旋转编码器选择参数值，最后按SET返回主菜单。
最让我恼火的就是这一步——按SET，用按键选择所需参数，再按下编码器。我总是下意识地又按一次SET，想进入参数设置模式，结果自然就退回主屏幕了，简直莫名其妙。
再说显示。ZXY屏幕上总共显示5个参数，外加一个附加参数（从启动或复位开始计时）：
电压
电流
功率
容量
CCCV

这里则显示11项：
设定电压
设定电流
输出电压
输出电流
输出功率
输入电压
锁定状态
故障状态
CCCV
存储单元
输出开启指示

那么，为什么ZXY显示的参数更少，却还能测量容量呢？
ZXY会在调节时显示设定电流/电压；停止旋转编码器后，约一秒钟就会切换为显示测量值。而且，如果你调节的是电压，电流指示仍会显示测量值。方便吗？非常方便。
两款转换器的功率显示方式相同。
输入电压显示嘛，这里显示它有什么用？输出电压无论如何都不可能设得比输入电压低1 V还高，根本做不到，因为有软件保护。
锁定状态显示大概还是有用的，我就不争论了，存储单元显示也是如此。
两款转换器都有CCCV指示，但ZXY还用LED重复指示，远比屏幕上的文字方便。ZXY不会在屏幕上显示输出开启状态，不过输出断电时，它的显示格式完全不同；此外还有一个单独的第三颗LED，标注为“输出”。
过流/过压/过功率保护触发指示，ZXY没有，当然它本身也没有保护功能。

总的来说，虽然ZXY的屏幕只有2行、每行16个字符，但用起来比这款评测产品方便，尽管后者配备了时髦的TFT屏幕。我知道这听起来很奇怪，但事实就是如此。而且我上面还忘了说，DPS的屏幕每秒只刷新2次，ZXY则至少每秒刷新10次。有时刷新太快确实会让人烦，但操作起来流畅得多。比如我可以快速转动编码器，在ZXY上看到数值依次经过4-5-6-7-8-9，而在DPS上却是3-7-12-15-19-24。


1. 要设置电压，按“向上”键，然后旋转编码器改变数值，按下编码器则切换调节步进。
2. 电流的设置方法相同，只需按“向下”键即可。两种情况下，步进都是从小到大切换；ZXY则相反，不过这大概只是习惯问题。
3. 如上所述，屏幕会显示输入电压，但没有任何指示告诉你它已经低于设定的输入电压，那显示它又有什么意义？比如ZXY就不显示这个电压，但会提示电源已经无法稳压。
4. 长按“向上”或“向下”键，可启用第一个或第二个存储单元。
5. 长按SET键，可启用第0号存储单元。
6. 在最后一种模式下旋转编码器，存储单元编号会从M0变到M9。


上面我提到过，设置中有S-OVP、S-OCP和S-OPP选项。 这些参数分别用于设置最大输出电压、电流和功率。


1、2. 以上面的例子来说，我把功率限制设为2 W。输出功率为2.03 W时，输出仍然有效；再调高一点，就会显示OPP提示并关闭输出。
3、4. 电流和电压的情况也类似。

这一切看起来都挺漂亮、挺有意思，可惜有个问题——不对，这里其实有两个问题。
1. 这款转换器不仅有CCCV功能，还有触发关断功能，确实很方便。但为什么我把电流设为3 A后，即使没有负载、也就是完全没有电流，只要用编码器把输出电流设到3 A以上，输出就会关闭？这是什么逻辑？我明明可以把输出电流设到5 A，但保护应该在预设的3 A处触发才对。
2. 不过这些都只是小问题。真正让我在意的是功率限制功能。我之前问过DPS有没有这个功能，对方说有，但它的工作方式和ZXY完全不同。
DPS在超过设定值时会关闭输出，起到保护作用。
ZXY的控制器则会自动调整电流和电压参数，使输出功率始终不超过设定值，同时不会关闭输出。比如功率限制设为50 W，电压为10 V，电流为5 A。只要我尝试把电压设为20 V，输出电流就会自动限制在2.5 A。

这个功能是用来保护电源的。举个具体例子：我需要最高80 V、最高2 A，也就是160 W的输出。我打算买两台48 V、100 W的电源并联？不，是串联起来，最终得到96 V、200 W。用ZXY的话，我只要把OPP设为200 W，转换器就绝不会输出超过200 W，同时所有功能都能正常工作。而这台设备就得不停地按开机键，因为转换器会关闭输出。




简单测试一下。

转换器有三个测量单元，两个主要单元和一个辅助单元。主要单元测量输出电流和电压，辅助单元测量输入电压。
首先测了辅助单元。在我看来，测量精度非常出色，给5分。顺便说一下，输入电压达到9 V时转换器就能启动。


输出电压的设定和测量精度方面，我依次设定了0.1、1、5、10、15、20……55、61.38 V。可以说精度相当不错：0～40 V范围内非常出色，量程后半段稍差一些，但仍然不错。而且更“拖后腿”的不是测量精度，这方面没问题，而是设定精度。


电流设定和测量精度测试值：2、10、50、100、200、500 mA，以及1、2、3、4、5、5.1 A。
总体来看，情况和电压差不多。当然，它不是测量仪器，但表现相当不错。


接下来是在负载下测试。目前我不太方便在输入端提供所需的90 V，所以决定用60 V电源作为输入，其他结论都将根据这些测试数据得出。


为了评估效率，我测试了转换器在5 A电流下、输出电压从5 V到50 V时的表现，对应功率为25～250 W。结果让我很满意。输出功率为250 W时，转换器损耗约为6.5～7 W，效率约为97%，相当不错。
还要考虑到，转换器当时工作在接近最大输出电流的状态，输入与输出之间的压差最小只有8 V。实际上，提高输出功率只会增加功率电感上的损耗，因为转换器的晶体管和二极管工作状态与输入90 V、输出80 V时几乎相同。


不过，温度也不能算低。以200～250 W的功率运行约20～25分钟后，测得的温度如下：
晶体管：92度
二极管组件：88度
电感：65度。

我最担心的是电感温度，不过看来余量还相当充足，所以我认为这台转换器肯定能带动350 W。但我还是建议使用哪怕不大的主动散热，因为我测试时只是把模块放在桌上，并没有装进外壳。

不过也不是没有问题。我把电路板翻到另一面测量元件温度时，热像仪显示其中一只晶体管的温度超过了120度。


就是这只晶体管。根据电路板走线判断，它连接到功率晶体管的栅极。 考虑到晶体管当时工作在最大负载下，也许设计上就是如此，但我个人不喜欢这样，建议至少给它拧上一小块散热片，何况晶体管封装上本来就有安装孔。

一开始我还怀疑是分流电阻的问题，在我看来这更合乎逻辑，但最后发现还是晶体管的问题。


接下来是许多转换器的“老大难”问题：评估纹波水平。
先看未经处理的原始波形，也就是探头直接接在转换器输出端，没有加任何滤波器之类的东西。测试时负载电流分别为2.5 A和5 A，对应输出功率分别为125 W和250 W。

可以说相当不错，非常不错。


有人问过还能不能进一步改善性能。虽然这个问题主要是针对功率更大的型号，比如我手头也有一台5020，但我还是在这台上也做了测试。
为此，我随手拿了一个主板上的电感，好在它的绕组线径相当不错，另外还用了三个电容：
0.68 µF
2.2 µF
68 µF

电感量只有2.7 µH，直流电阻为2.4 mΩ。


现在来看结果。
1、2：0.68 µF电容；本组及后续各组的负载电流分别为2.5 A和5 A
3、4：0.68 µF + 2.2 µF
5、6：0.68 µF + 68 µF。

我认为对这台转换器来说，0.68 µF + 2.2 µF的方案已经足够，何况输出端的电容容量实在不宜再增加。


不过别高兴得太早，电源本身的影响非常大，因为在某些情况下，你可能会测到这里展示的这种波形。影响尤其明显的是是否有绕组间电容以及它的容量——我在评测中经常提到这一点；此外，电源的整体做工也很重要。
很吓人吧？:)


测试部分到此为止，接下来简单说说软件。
安装过程很常规，运行安装文件，然后一路点“下一步、下一步、下一步、确定”。


最后会提示重启，不过我没理它，何况电脑当时忙得很，顾不上我这些无关紧要的软件问题。


一开始只是出于好奇，试着通过蓝牙连接。


我在程序里选了对应的COM端口，可惜，“出了点问题”。


但通过USB连接时，一下子就搞定了，何况我系统里的USB-COM驱动几乎在安装Windows后马上就装好了。
我可以给这个软件打个实打实的5分。当然，我希望能给5分加，但给5分才是公正的评价。软件运行正常，而且相当可靠、准确，更重要的是，用起来非常方便。


不仅如此，除了基本的调节和绘图功能，软件还支持各种调节流程，比如按设定步进逐渐提高电流或电压，直到达到指定值。


总的来说，在软件方面，ZXY输得一败涂地，因为它的软件实在太差了。


不过这款转换器也有安卓版软件，所以我也决定试一试。
我先通过蓝牙把转换器连到手机上，安装软件并启动。


之后我琢磨了半天程序到底想让我做什么，最后发现它是在抱怨输入电压低于我想设定的值。好吧，我把输入电压调高了一些，这下可以设定到比输入电压低1 V，没问题。


接下来就开始奇怪了。先不说电阻负载下那个奇怪的电流曲线……但第一张截图里输出电压为零，输出功率却接近180 W，这让我有点不安。
之后我又折腾了一会儿，看了看漂亮的曲线，转了转虚拟调节旋钮，还试着在软件里调节转换器屏幕的亮度。嗯，挺漂亮，有些地方甚至还挺方便。


然后我发现了一个确实有意思的故障，甚至都不知道到底是哪边出了问题。总之，事情是这样的：又一次尝试调节输出电压时，曲线上突然冒出了一个500 V的尖峰。我当然知道这在技术上不可能，尤其是在电阻负载下。 不过，截图和曲线都在这里，大家自己看吧。

更离谱的是，软件居然会卡住。卡住时它仍然会调节电压和电流、控制屏幕亮度，甚至还能绘制曲线，但程序左下角那个显示输入和输出参数的窗口却不动了。
截图上可以清楚看到，输出已启用，输入电压是62 V，输出电压显示为17 V，可我设定的是7 V，不是17 V……

之后程序会“解冻”，刷新数值，但坚持不了多久。


不过，即使软件卡住了，它仍然能正常控制转换器。照片里可以看到设定的电压、转换器显示的电压，以及软件显示的电压。


为了不以沉闷的内容结束这篇评测，放一张照片，看看我还用什么测试了这台转换器，以及它接下来要驱动什么。准确地说，只是其中一种，因为图里的电池组都很简单，只有10S2P。


视频评测会晚些发布，不过大概至少要等一周。


现在来总结一下，先和ZXY6005做个对比。
据我判断，这两款设备的电路设计大致相同，都是DC-DC降压转换器，也都用了P沟道MOSFET。不过这款的元件性能更好，设计也略有改进，因此效率更高。
在控制和人体工学方面，ZXY无疑更胜一筹。对我来说，它目前是中国制造的DC-DC转换器中的标杆，操作简单又方便。比如ZXY只有5个按键和一个编码器，但实际只用到3个按键和编码器，操作起来很轻松；而这款评测对象有4个按键和一个带按压功能的编码器，用起来就没那么顺手。
屏幕也是如此。这里的显示确实很漂亮，信息也很多，但屏幕实际上过于拥挤，包含不少多余信息，而且测量仪表每秒只更新2次，而ZXY大约是10次。另外，这里没有安时计数器。
功率限制功能的实现也确实有些不理想，不过还是要感谢开发者加入了电压和电流触发保护功能。
简单来说，ZXY的控制和人体工学设计更简单，却方便得多。它是用来干活的设备，不是用来展示的。

接下来谈谈转换器本身。
它的性能相当不错，无论是电压、电流测量，还是输出纹波都表现良好。与ZXY不同，这款的输出电容大幅减小，只有120 µF。它采用了性能不错的开关晶体管和二极管组件，因此效率高达约97%～98%。输出电压范围也很宽。不过，它也有一些问题：
1. 驱动器中的一个晶体管发热严重（推测如此）。
2. 设备完全无法维修，紧凑设计反而成了缺点。

软件方面。
毫无疑问，它比ZXY的软件强出一大截。我也很喜欢PC端软件，功能丰富、操作方便，给满分。
但Android端软件的情况正好相反，它会莫名其妙地卡住，严重影响使用。不过我还会用其他手机再试试看。

总的来说，转换器的硬件表现让我满意，软件也相当不错，但不连接PC时，操作体验实在不怎么样。

这次就说到这里，照例欢迎大家提问。我自己会继续慢慢测试DPS5020，也欢迎大家在评论里提出测试或改进方面的建议。