Конвертер я купил ещё летом, но до изготовления обвязки к нему руки дошли только сейчас.
Под катом — много фотографий и небольшая лабораторная работа на готовом изделии.
У каждого радиолюбителя рано или поздно наступает момент, когда питания от батареек или USB-порта становится недостаточно, и тогда он собирает себе блок питания. Сначала — нечто подобное на основе трансформатора ТВК-110:
потом блок питания отращивает себе защиту от КЗ
Но потом его владелец всё равно из него вырастает и начинает собирать что-нибудь мощнее… ещё мощнее… и ещё мощнее.
Проблемы начинаются тогда, когда оказывается, что блок питания по линейной схеме превращается в калорифер, а на сборку импульсного источника не хватает опыта/навыков/денег/приборов для его наладки.
В настоящее время широко доступны импульсные DC/DC преобразователи в модульном исполнении для монтажа на панель. Они довольно компактны:
и выпускаются на широкий диапазон выходных напряжений и токов:
Модули представляют собой управляемые Step-Down конвертеры. Большинство из них моноблочные, и только у версий с выходным током 12 и 15 ампер силовая часть отнесена от управляющей на двух гибких шлейфах.
Я остановил свой выбор на модуле, способном выдать до 30 вольт на токе до 5 ампер.
Модуль приехал в компактной коробочке из прозрачного пластика. Таможенникам что-то там не понравилось и они её вскрыли.
В коробочке — сам конвертер и цветная инструкция.
Инструкция — на китайском и английском языках. Она же является гарантийным талоном (в смысле он из неё вырезается)
Из модуля торчит 4-контактная клеммная колодка, несколько электролитических конденсаторов и небольшой ребристый радиатор.
Если аккуратно отжать язычки внешней пластиковой обоймы, то можно вытащить этажерку из трёх печатных плат.
Сверху вниз — плата ЖКИ с диагональю 1,44", плата управления и плата силовой части.
Конструкция этого бутерброда разборки с последующей сборкой не предусматривает, но существование версии с отдельной силовой частью сильно упрощает изучение.
Отпаяв двухрядную гребёнку на 8 контактов, мы увидим
следующую картину:
На плате управления размещены:
— сдвоенный операционный усилитель
MCP6002
— 32-битный микроконтроллер
STM32F100C8 на ядре Cortex-M3
Что внутри у микроконтроллера в корпусе LQFP48
— 64 кБ Flash-памяти;
— 8 кБ ОЗУ;
— 7 таймеров;
— 3хUART;
— 2хI2C;
— 2хSPI;
— 10-канальный АЦП с разрешением 12 бит;
— 2 2-канальных ЦАП с разрешением 12 бит;
— 37 линий ввода-вывода.
— стабилизатор напряжения
MD7133
— прецизионный операционный усилитель
SGM8581
— интегральный стабилизатор напряжения
LM1117
— ШИМ контроллер в корпусе SOIC-16 с внутрифирменной маркировкой
— кнопки, энкодер и прочее.
На плате управления удалось опознать микросхему DC/DC конвертера
XL7005A с входным напряжением до 80 вольт и рабочей частотой 150 кГц. При этом максимально допустимое на входе модуля напряжение ограничено уровнем в 40 вольт — судя по всему, цепями питания платы управления.
Как работает Step-Down преобразователь напряжения?
В общем — достаточно просто.
Пока силовой ключ открыт, ток протекает через нагрузку преобразователя и включенную последовательно с ней катушку индуктивности, попутно запасая энергию в её магнитном поле.
Когда силовой ключ закрывается, гаснущее магнитное поле создаёт в катушке индуктивности ЭДС самоиндукции, поддерживающее ток через нагрузку, пока не откроется силовой ключ.
Конденсатор при этом сглащивает пульсации напряжения на нагрузке.
Так как силовой ключ почти всё время работы устройства находится либо в полностью открытом или полностью закрытом состоянии, а нагревается только в кратковременных переходных, то он не требует массивного радиатора для отвода избыточного тепла(в отличие от линейного регулятора), что подтверждается данной парой снимков с тепловизора:
Слева — изображение в видимом обычным глазом спектре, справа — карта распределения температур в устройстве.
Всё выглядит довольно просто, пока дело не дошло до практической реализации, когда нужно получить не просто как-то работающий преобразователь, а устройство с заданными параметрами. Покупка готового модуля, собранного и налаженного в заводских условиях, позволяет обойти сложности данного этапа.
На этом закончим с теорией и приступим к вивисекции;)
Модули эти в наше время не редкость, иуже существуют
файлы с моделями корпуса для их установки, которые можно распечатать на 3D принтере, но, на мой взгляд, это не наш метод — корпус блока питания должен быть металлическим, чтобы служить экраном от побочных наводок.
Мне достался вот такой прибор. Некомплектный, так что толку от него всё равно не было.
Поэтому убираем из корпуса всё лишнее…
… и ставим туда пару трансформаторов от матричных принтеров формата А3. Можно было бы и один тороидальный, но его нужно отдельно покупать или заказывать, а эти у меня уже давно лежали.
Почему сразу два? Потому что один 150 ватт через себя не пропустит — судя по площади центрального керна сердечника, такие трансформаторы рассчитаны на 80-100 ватт.
Отрываем родную фальшпанель, делаем новую из листа сплава АМг. И вырезаем необходимые отверстия в панели корпуса под ней.
Первые признаки жизни устройства. Пока что они ограничиваются просто работой лампочки в выключателе подсветки, выломанном из старого электрочайника;)
Подключаем конвертер, любуемся стартовой заставкой…
и попадаем в основной экран.
В верхней строке — установленные вручную параметры напряжения и тока на выходе конвертера, ниже и крупнее шрифтом — реально измеренные выходные напряжение, ток и мощность, ещё ниже — реальное напряжение на входе модуля (оно должно быть не менее чем на 10% больше требуемого выходного), в правой колонке — режим его работы: сверху сниз — наличие или отсутствие блокировки управления, срабатывание защиты (и если да — то какой из трёх), стабилизация напряжения или тока, активность или неактивность выхода.
Нажимаем кнопку SET и попадаем в меню настроек.
Тут можно настроить нужные значения стабилизации напряжения и тока, уставки защит, яркость дисплея, номер используемой при старте ячейки памяти(всего их десять) и нужное состояние выхода при старте.
Перемещение между пунктами меню выполняется кнопками «V/up» и «A/down», выбор нужного разряда многозначной величины — коротким нажатием на ручку энкодера, изменение величины — вращением ручки, блокировка управления — длинным нажатием на ручку энкодера. Описание управления выглядит громоздким, но на деле легко и быстро запоминается.
А теперь — небольшая лабораторная работа(я же обещал ВАХ в самом начале?)
Ставим ограничение выходного тока 10 мА и активность выхода на старте, выключаем блок. При этом экран конвертера будет светиться до тех пор, пока фильтрующие конденсаторы выпрямителя (из расчёта 2000 мкФ на 1А выходного тока) не разрядятся примерно до напряжения 7В.
Подключаем к выходу блока светодиод, включаем блок(если наоборот — светодиод сгорит. Такая вот специфика импульсных источников питания) и видим работу в режиме СС (Constant Current).
Немножко поднимем ограничение выходного тока, поочередно подключим к выходу три светодиода разного цвета и будем плавно поднимать подаваемое на них напряжение, следя при этом за протекающим через них током и занося полученные значения в таблицу.
Забьём эти цифры во что-нибудь Excel-подобное и построим по ним график.
Из полученной серии графиков можно увидеть, что чем ближе спектр свечения светодиода к ультрафиолетовому участку…
… тем больше необходимое ему рабочее напряжение.
Примечание: светодиод, обозначенный на графике как синий, излучает свет, видимый глазом как белый. На самом деле кристаллы таких светодиодов излучают в синем или ультрафиолетовом участках спектрального диапазона, но часть света поглощается нанесённым на кристалл люминофором…
… и переизлучается в более длинноволновом участке спектра. Примерно так:
или вот так:
PS. У меня сейчас нет под руками осциллографа, но выходное напряжение под малой нагрузкой выглядит
примерно так, а под нагрузкой побольше —
вот так(
источник).
PPS. Да, я в курсе, что фальшпанель выглядит не очень. Это сугубо временное решение до конца отпуска. Будет и краска, и отвердитель ДГУ для неё, и электропечь для горячей сушки деталей. Но — после отпуска.
Без них нормально работать не будет, т.к. входных 2х470 явно недостаточно для сглаживания входных пульсаций при выходной мощности более 50 Вт
Еще полезной фичей является кнопка on/off выходного напряжения.
С «одним» регулятором… нет, спасибо, лучше я сам сделаю. ))
Лет 8 пользовался лаб. БП с двумя ручками и так же скептически отнесся к новокупленному GOPHERT CPS-3205E, но за несколько дней я привык к его управлению, а через неделю полюбил! И вам советовал бы попробовать.
Простой пример — надо проверить новое устройство.
Шаг 1 — ставится ~0 ток, небольшое напряжение. Подключается девайс. Если КЗ не последовало, next.
шаг 2 — выставить нужное напряжение, повышать лимит тока до нормального включения устройства.
За время запуска приходится несколько раз выставлять напряжение и так-же несколько раз ток. Тыкать в менюшки или жать кнопки здесь явный моветон.
Понятное дело, что можно выгнать current limit в максимум и оперировать только напряжением… вот только погорелые детальки слегка облегчат вес кошелька… ))
Мой вывод основан на том, =как= я пользуюсь источником. У кого-то могут быть другие предпочтения… но мне сие не применимо.
грубо просто крутим ручку, точно — крутим в нажатом состоянии
или нажатием меняем грубо-точно
это как-бы намёк такой. что в данном случае фиксированными настройками может получиться даже удобнее…
например aliexpress.com/item/Digital-DC-DC-Regulated-power-supply-module-Programmable-Step-down-Module-Constant-Voltage-Current-Input-DC/32687219158.html
подслеповатый и мелкий tft дисплей мне не нравится, лучше уж семисегментники
Общий Анод 0.56 дюймов Красный СВЕТОДИОД С Часами
aliexpress.com/item/1-pcs-Common-Anode-4bit-4-bit-Digital-Tube-0-56-inch-Red-LED-With-Clock/32596085863.html
0.56 дюйм(ов) супер ярко-желтый-зеленый 4 в одном анод 5461BG
aliexpress.com/item/0-56-inches-super-bright-yellow-green-4-in-one-digital-tube-anode-5461BG-in-stock/32621082668.html
Старые выпаиваются(выкусываются).Кнопки подпаиваются параллельно.
Транзистор и диод выносятся на больший радиатор или металлическую боковую стенку.По вкусу ставится вентилятор для обдува дросселя или меняется дроссель на более мощный.
Я бы пять раз подумал, а стоит ли.
тут 2.4
А от сюда и по подробней ;)
Что, где и как, желательно с сылками
выходного днямногих выходных днейсо ссылками напряженка, там переделывалось все раз четыре, в основе изначально была схема на трех ОУ, типа той, что у Вас по ссылке на али, шунт 10А 75мВ еще советский, ads1115+ардуина про мини+bluetooth, дисплей 2.4 с параллельной шиной, многооборотник на напряжение и переменник с кнопкой на ток, кнопка включает и отключает выход.
А почему
есть наработки, ссылки на первоисточник, скетч для ардуинки?
Может обзор замутишь?
в первую же итерацию на выход стали 3шт 2sc5200 с выравнивающими резисторами в эмиттерах (там с головой хватило бы двух, с учетом релейного переключения обмоток) и операционники MC34071, затем вместо ИОН на ОУ стал какой-то из refXXX от AD (тут опять с головой хватило бы tl431), esp866 с реле для вкл-выкл, бо на морде места мало и культурно разместить еще одну кнопу не выходило и затем длинная цепь мелких подгонок номиналов, абы в показометр можно было без особого позора пихать три знака после запятой.
короче это был длинный забег по граблям, конца и края которому не видно, почему и названо не сильно удачным поделием.
окончательный вариант скетча валяется где-то на работе, но его один хрен нужно переписывать, могу скинуть какой-то из промежуточных вариантов, без компенсации падения на шунте, голубого зуба и чего-то там еще
обзор мутить не хочу, для него надо конструкцию доставать и разбирать, после разборки захочется внести изменения, коих поле непаханное, и результатом может быть откладывание в долгий ящик, а так стоит и даже местами работает :)
P.S. я 30 числа отправил Вам два скетча. Вы вообще их получили?
в следующий раз я обязательно догадаюсь, что на сообщение типа «можно ххх? мое мыло @» ххх нужно слать не на указанное мыло, а в личку тут. ну или там, где-нибудь.
aliexpress.com/item/2-8-inch-TFTLCD-matching-Arduino-UNO-mega-2560-self-produced-self-marketing-private-custom/32701797931.html
Кто вам это сказал?
Там только перечисление специализированных микросхем в обзоре впечатляет.Это вам не ардудина на одном процессоре.
Ну повторите за 3 доллара.На транзисторах.А тут уже за 8 можно взять(ранее 14 было) без дисплея и энкодера, на кнопках.
Я буду долго смеяться.Аналогичное устройство советской военки весит около 5 кг.
За 8 долларов этот БП с конопочным управлением.
Где это Б5-47 за 8долл можно взять? Мне два.
le-diod.ru/rabota/xarakteristiki-svetodiodov/
Во-вторых, некоторые до сих пор считаю, что светодиоды питаются напряжением.
В-третьих, это просто весело и возможность вспомнить студенческие времена;)
Схема включения, список других компонентов отсутствует…
Что, где, почем?
Универсальный с большим диапазоном регулировки по току и напряжению, с кучей разных рюшечек и феничек — ДА, это есть, но для лабораторного он не годится.
Если Вам необходим именно ЛАБОРАТОРНЫЙ блок питания, то возьмите за основу этот
добавьте ему показометры и пользуйтесь в удовольствие.
Только давайте не будем смешивать все в одну кучу.
Есть универсальные БП, а есть лабораторные. Грань между ними достаточно зыбкая.
Обозреваемый БП на лаборатоник не тянет. Сам автор обзора предоставил осциллограммы выходного напряжения
. Для лабораторника такие пульсации недопустимы.
на самом деле это такой как-бы лабораторник, но для некритичных применений. глобальное отличие от «универсальных» — точная регулировка в области малых токов.
А ещё и логика переключения обмоток трансформатора глючит.На спорном участке маленькая петля гистерезиса и постоянно переключает.
Смотрел я на такой — плюс ему в том, что не импульсный. Для настройки аналоговых девайсов самое то. Но вот регулировка тока и напряжения в нем выполнена не очень. Переменники довольно быстро начинают глючить и на выходе черте что! Многооборотные и дорогие смягчают ситуацию, но все равно остается проблема с индикацией выставленных значений. И если с напряжением можно дело решить простым вольтметром, то как индицировать отсечку тока?
В общем каждый решает сам для себя что ему нужно. А вообще блоков питания в доме должно быть много ;))))
Если хочется собрать хороший лабораторный БП, то лучше рассмотреть варианты «Простой И Доступный Бп 0...50В» на радиокоте или паяльнике, брать вариант v16.2 или v17.
Или этот «Лабораторный блок питания»
Заменил диодные мосты, поменял кренку на 12 вольт. ( 12 вольт на питание вентилятора обдува, просто нет у меня на 24 вольта). Ну и его кишки.
Как то так. В целом всё хорошо, но у него предел 4 ампера.
Блок очень даже не плох, но есть один минус не влияющий на работу самого блока питания, на передней панельке, рядом с дисплеем, установили два конденсатора, по высоте которые в два раза выше самого дисплея и если эту панельку встраивать в корпус, эти конденсаторы нужно убирать с платы, иначе ни как.
А ссылочкой не поделитесь?
Пожалуйста, правда дороговат зараза. Но он меня очаровал своими 1200 W.
А платка классная. :)
"«дифференциальный стабилизатор напряжения MD7133»"
я в природе таких микрух не встречал…
и еще на плате есть DP50V5A, не знаете что за зверь?
Этот вариант конечно нравится куда больше, но ценник не радует абсолютно (хотя у нас тут он ещё в два раза выше).
Я бы купил линейник KORAD KA3005D, но стоимость доставки…
Интересно было бы услышать истории владельцев импульсников про случаи, когда они реально пожалели что у них не линейник…
А статья очень похожа на заказную. Если точнее, то —
У нас есть много импульсных БП, которые не хотят покупать, надо продавать их, но люди не верят что импульсные БП хорошие.
На самом деле да, там все относительно правильно расписано, но очень однобоко.
Мне кажется по второй моей ссылке просто не может быть некачественно, другое дело что я понимаю, что для меня это уже будет перебор.
Про однобокость статьи я тоже подумал, но ведь действительно в реальной жизни линейных БП практически уже и не встретишь, за исключением всякого аудиофильского хайэнда.
Собирал тогда Синклеры сам, как и БП.
БП были аналоговые трансформаторные.Программы писались и считывались с кассетного магнитофона по 5-7 мин на игру и пол часа-45 мин кассета копировалась с Синклера.
Если, если в это время по сети пролетала помеха то вся работа на смарку.А помеха прилетала каждые 5 минут.Это и промышленные заводы рядом (90 годы начало, ещё не всё разрушено) и магазинные кондиционеры-холодильники-витрины с дикими пусковыми токами в 50А и выше и домашний древний холодильник Днепр с пусковым током до 15А.
Приходилось выключать все холодильники и электропотребителей дома.
Что я только не делал с БП.И военные экранированные трансформаторы с экраном между обмотками(но земли то в доме нет) с 2х кратным запасом мощности и конденсаторы от Одиссея на 100 000мкф+ керамика и выходной фильтрующий дроссель килограмм на 5 с жуткой индуктивностью.Строил монструозные RLC выходные фильтры-ничего не помогало, игольчатая помеха и ПРОСАДКИ напряжения проникали в виде помехи до самой магнитной головки из ПК в аналоговый магнитофон по общему проводу в сигнальном кабеле.Плюс сбои в озу, а тогда на каждую паялось по 2 керамических конденсатора 1мкф и 0,1.
В результате у меня БП на столе занимал больше места чем сам Синклер с клавой.
Кончились все мучения разом, когда купил на радиорынке свежеспёртый импульсный БП от ПК Поиск(Пошук) размером с 2 пачки сигарет на +5 и +12в.
Помеха из сети перестала пролазить, напряжения стали стабильные и на будущее хватило запитать 2 флоппи дисковода 5" с контроллером.
Потом имел мучения с европейскими и английскими спутниковыми ресиверами с трансформаторным питанием расчитанным на 230-240в стандарт.У меня в сети стандарт 200в ±10% скорее минус.То есть зимой обычно 180в +\-10%, бывает и 160в уже почти 50 лет.
Естественно что без стабилизатора еуропейская техника НЕ работает ниже 205в.Аналогично и ТВ Пансоник англицкой сборки имел в дежурке трансформатор для экономии.Тогда ИБП в дежурном режиме потребляли в среднем 7-10-12вт а транс 1-2вт.
Так что ИБП считаю за счастье.Нахнах древние технологии мамонтов.В ПК спецом подбирал качественные ИБП, были перенапряжения как то летом ночью(мониторил) до 270-285в и скачками выше-все ИБП выдержали.
На работе есть и аналоговые и импульсные БП, чаще пользуюсь импульсными-они точнее и стабильнее.
Благо в начале 90-х достать NiCd банки было можно.
А всего то надо было не дорогой и доступный ИБП от Поиска.:)))
А у нас в 90-2000г на радиорынке были еженедельные ментовские облавы-гребли весь рынок на предмет ворованного(магнитолы и прочее), сутки в ментовке сидеть.
По рынку ходил провокатор с табличкой на груди: куплю ракеты, головки наведения, блоки, боеголовки.
Кароче, за 30 лет на радиорынке я только пару раз видел малогабаритные серебрянно-цинковые акк для моделей с военки-ну ОООчень догого.А то что продавали из под полы и стоило соотвественно.
И ни разу не видел никель кадмиевые.Проще было «достать» в жд депо стартерные тепловозные железо-никелевые в рост человека.:))).
Так что сказочки.Технику не просто резали, её разворовывали и ПРОДАВАЛИ на дорогой металлолом, не за так а за деньги и очень большие по тем временам деньги.
вот корады советуют — да, вроде как оченно хороши. но доставка увы. поэтому надо смотреть на месте.
PS Когда же на муське внедрят смайлики, иногда очень не хватает.
А модельку да — народ в основном хвалит и если есть денежки, то для большинства юзеров думаю будет оптимальным вариантом.
Однако это уже законченное решение «из коробки». Я конечно в молодости собирал разные поделки — из приборов апофеозом помню ГКЧ был, который весьма помог настроить АЧХ самодельной же магнитолы, выжав из её динамиков максимально «сочный» звук. И на мой взгляд самое сложное в самоделках — это красивое, практичное и вообще «профессиональное» внешнее оформление. Не у всех это получается, не у всех на это есть время — в готовом БП это уже есть.
Может, где-то и есть преобразователи с временем перехода 10 нс или около того, но от изделия за неполные 30$ этого ждать не стоит. Вообще-то в этом блоке так и сделано.
Смысл в том, что у DC-DC на выходе обязательно должен быть конденсатор приличной емкости, и как бы не была быстра ОС, ничего Вы с этой емкостью не сделаете.
В линейном стабилизаторе такую емкость можно существенно уменьшить (на 2-3 порядка), соответственно уменьшить бросок тока на выходе.
Одно дело когда Вы на светодиод разряжаете конденсатор 3000мкФ, а другое — 4.7мкФ.
Цена здесь непричем, это принципиальное ограничение.
Вы даже блок схемы в обзоре приводили, но с такой простой вещью не разобрались :)
Вот только емкость придется ставить может конечно не 1000, но около 100 даже в таком варианте ставить надо.
Дальше возможны варианты — или ещё поднимать частоту преобразования, или ставить линейный каскад, на котором будет падать не полное выходное напряжение AC/DC, а 1-2В, но и то и другое в тридцатку не втиснется.
Но вопрос в другом, проблема выгорания светодиода не в скорости ОС, а в наличии конденсатора на выходе.
Это уже гибридный БП.
Отпаяв где? Ссылка на китайские картинки с обсуждением всего модельного ряда? Даже то что видно на вашем фото вокруг экрана уже отличается от тех фото. Более того одна модель через полгода может сильно отличаться от своего собрата.
Картинки тепловизора? Это тоже из википедии? О чем они вообще и зачем они тут?
Для диссертации сойдет, пожалуй.
Это ж какая такая «специфика»?
И на закуску, «практический тест» — измерение ВАХ светодиода. (уже не первый обзор со словом «ВАХ»...) — шикарно. Даже в обзоре, на который вы ссылаетесь явно указано, что на низких токах он прилично врет, ну и это нормально для такого класса устройств.
Это несомненно важно.
Что значит «аналогичном» ?? На фото вообще другое устройство в совершенно ином формфакторе. Как их можно сравнивать?
Еще раз, что греется?/И какое отношение это имеет к БП из обзора?
Вот взял сейчас свой БП (там 2х1000мф на выходе), выставил 2В и 20мА. Нашел пару советских светодиодов, подключил каждый по 10 раз «на горячую» — не сгорели… Бракованные, наверное.
Поставил 5В х 20мА — сгорел. Линейный линейному — рознь. В большинстве случаев — сгорит и там.
Вы серьезно? Я допускаю, что кому-то захочется переписать прошивку. Самого иногда такие мысли посещают. Но если это случится, то эта статья — последнее место где бы я стал искать информацию о контроллере.
Но т.к. после 3А он уже начинает существенно греться, пришлось добавить ему активное охлаждение из 40мм вентилятора и, соответственно, DC/DC понижалки к нему.
Распечатал к нему коробочку на 3d принтере, в итоге получился такой девайс:
Вид спереди:
Вид сзади:
Вид снизу и изнутри:
собранный блок:
через решетки дует неплохо.