Администрирование Железо Источники питания компании RD Fri, March 24 2017  

Поделиться

нашли опечатку?

Пожалуйста, сообщите об этом - просто выделите ошибочное слово или фразу и нажмите Shift Enter.

Источники питания компании RD Печать
Добавил(а) microsin   

Недавно купил себе несколько импульсных стабилизаторов компании RD: DP30V5A, DPS5015, DPH3205. После того, как стабилизаторы пришли, я их протестировал, и они показались мне достаточно интересными, чтобы рассмотреть их подробнее и написать отдельный обзор. ИМХО, это отличный вариант для самостоятельного изготовления профессионального источника питания с минимальными затратами времени и денег.

На момент написания статьи в линейку описываемой серии стабилизаторов входит 9 моделей: DPH3205, DP50V2A, DP50V5A, DP30V5A, DPS3003, DPS3005, DPS5005, DPS3012, DPS5015. Все эти модели имеют одинаковый интерфейс управления на основе цветного ЖКИ, кнопок и энкодера, все могут работать и как источник напряжения, и как источник тока, и отличаются они друг от друга только эксплуатационными параметрами и ценой.

Модель/параметр DPH3205 DP50V2A DP50V5A DP30V5A DPS3003 DPS3005 DPS5005 DPS3012 DPS5015
DPH3205 DP50V2A DP50V5A DP30V5A DPS3003 DPS3005 DPS5005 DPS3012 DPS5015
Uin 6..40V 6..55V 6..40V 6..55V 6..40V 6..60V
Uout 0..32.00V 0..50.00V 0..32.00V 0..50.00V 0..32.00V 0..50.00V
Iout 0..5.000A 0..2.000A 0..5.000A 0..3.000A 0..5.000A 0..5.000A 0..12.00A 0..15.00A
Pout, Вт 0..160 0..100 0..250 0..160 0..96 0..160 0..250 0..384 0..750
Точность Uout 0.01V
Точность Iout 0.001A 0.01A
Размеры 79*43*48 мм (панель управления),
93*71*41 мм (силовая плата)
79*43*48 мм (панель управления и силовая плата совмещены в одном модуле) 79*43*48 мм (панель управления), 93*71*41 мм (силовая плата)
Вентилятор Есть Нет(1) Есть
Функция заряда аккумуляторов Есть Нет Есть(2) Есть Есть(2) Есть
Набор функций Расширенный(3) Обычный(4) Расширенный(3)
Цена без скидки(5) $37 $34 $33.74 $32.49 $29.40 $33.12 $34.37 $40.72 $46.17

Примечания:

(1) Вентилятор не нужен.
(2) Для этой модели функция заряда аккумуляторов поддерживается, но для её работы требуется наличие на выходе подключенного последовательно с аккумулятором защитного диода (он входит в комплект поставки).
(3) Предустановка выходного напряжения (Uout) и выходного тока (Iout), осуществляемая в двух местах (кнопками V, A и SET KEY). Предустановка значения защиты. 6 иконок в правой части экрана, отображающих текущее состояние стабилизатора. Функция блокировки органов управления (Key lock). Сохранение установок в энергонезависимой памяти, 10 групп данных. Возможность быстрого выбора предварительно настроенных выходных параметров (функции кнопок M1, M2). Настройка яркости LCD. Управление подключением/отключением выхода, с возможностью настройки состояния по умолчанию для выхода при включении питания.
(4) То же самое, что и (3), только в этих моделях отсутствует функция настройки состояния по умолчанию для выхода при включении питания, и поменялась маркировка и функции кнопок (подробнее см. врезку "Отличия серий DP, DPS, DPH").
(5) Указана цена в долларах без скидки, дата 
161220 на момент написания статьи.

Как Вы уже успели заметить, в наименовании стабилизатора закодированы его основные параметры. Префикс DP означает понижающий преобразователь (тип преобразователя buck), или step-down. Префикс DPS означает незначительные изменения в интерфейсе пользователя по сравнению с DP. Префикс DPH кодирует другой тип преобразователя - понижающе-повышающий (тип преобразователя buck-boost), т. е. преобразователь может работать и как step-down, и как step-up, в зависимости от приложенного входного напряжения и установленного выходного. Первые 2 цифры серий DPH и DPS показывают максимальное выходное напряжение, последние 2 цифры показывают максимальный выходной ток защиты (например DPS5015 означает выходное напряжение 50V и выходной ток 15A). У серии DP напряжение и ток в названии дополнительно показаны буквами V и A (например DP30V5A).

1. Серия DPS оборудована обновленным программным обеспечением, и представлена более мощными моделями DPS5005, DPS3012, DPS5015. Панели управления у серии DPS имеют отличия от серии DP: в стабилизаторах DPS названия кнопок M1/^ и M2/v поменялись на V/^ и A/v. Вы можете нажимать на эти кнопки для быстрой установки напряжения и тока. Также в DPS добавлена новая функция состояния по умолчанию для подачи напряжения на выход при включении питания (set default boot open or close output). Другие опции и функции не поменялись.

2. В модели DPS5005 все еще нужен диод, когда этот стабилизатор используется для зарядки батареи аккумулятора. Подробнее отличия серий DPS и DP можно увидеть на этом видео: https://www.youtube.com/watch?v=ptt931rrXo8.

3. Серии стабилизаторов DP и DPS понижающего типа (buck), или step-down. Но преобразователь модели DPH3205 типа понижающе-повышающий (buck-boost). Т. е. DPH может работать как понижающий (step-down), и как повышающий (step-up) преобразователь в зависимости от входного напряжения и установленного выходного.

Стабилизаторы рассчитаны на подачу на вход нестабилизированного постоянного напряжения (полученное, к примеру, от традиционного мостового выпрямителя со сглаживающим конденсатором), переменное напряжение на вход стабилизатора подавать нельзя. Уровень входного постоянного напряжения должен быть не больше, чем указано для Uin в таблице выше, и не меньше 4V.

Подключения входа и выхода имеют четкую маркировку (IN+, IN-, OUT+, OUT-), так что ошибиться невозможно. У некоторых моделей на входе есть защита от переполюсовки, однако путать полярность все равно не рекомендуется. Следует иметь в виду, что для стабилизаторов типа buck (понижающих) напряжение на входе должно примерно как минимум быть в 1.1 раза выше, чем на выходе.

Это перевод обзора, опубликованного на сайте budgetlightforum.com [2].

DPS5015 common view

Это устройство предназначено для работы с входным нестабилизированным источником напряжения до 60V (в простейшем случае это трансформатор + выпрямитель + конденсатор). Официальные параметры стабилизатора:

• Допустимый диапазон входного напряжения: 6.00-60.00V
• Диапазон регулировки выходного напряжения: 0V-50.00V
• Выходной ток: 0-15.00A
• Выходная мощность: 0-750W
• Вес: примерно 222 грамм
• Размер блока управления (модуль дисплея): 79*43*26 мм (длина*высота*глубина)
• Размер окна для блока управления: 71*39 мм
• Размер силового блока: 93*71*41 мм (длина*ширина*высота)
• Длина соединительных кабелей: 200 мм
• Расстояния между отверстиями для крепления силовой платы: 86 мм, 64 мм
• Шаг установки выходного напряжения: 0.01V
• Шаг установки выходного тока: 0.01A
• Точность выходного напряжения: ± (0.5% + 1 вес цифры младшего разряда)
• Точность выходного тока: ± (0.5% + 2 веса цифры младшего разряда)

Мне стабилизатор DPS5015 пришел в аккуратной упаковке, исключающей возможность механического повреждения. В комплект поставки входят инструкция на китайском и английском языках, модуль управления, 2 соединительных кабеля, силовая плата.

DPS5015 package

На индикаторе модуля управления разработан красивый интерфейс, где разными цветами показаны установленные напряжение, ток и текущая выходная мощность в нагрузке.

DPS5015 control interface

Кнопки V и A разрешают настройку напряжения и тока с помощью ручки энкодера. Короткое нажатие на ручку энкодера (она может не только вращаться, но и работает как кнопка) производит выбор настраиваемой цифры, и для завершения настройки нужно нажать кнопку SET.

В стабилизаторе есть 9 ячеек памяти с заданными предустановками. Удерживание кнопок V, A, SET позволяет вызвать хранящиеся в памяти предустановки, кнопки V и A выбирают предустановки 1 и 2, и кнопка SET позволяет выбрать любую из 9 предустановок.

Экран настроек позволяет определить несколько параметров: напряжение, ток, предельное напряжение, предельный ток, предельная мощность, яркость экрана. "Предельное" означает, что в случае превышения заданных пределов выходное напряжение будет выключено.

DPS5015 settings menu

Предустановки 9 ячеек можно менять в меню настроек. Для этого переместите маркер в позицию M0, с помощью энкодера выберите номер ячейки и удерживайте кнопку SET.

На силовой плате стабилизатора установлено множество радиоэлектронных элементов. Входное напряжение (клеммы IN+, IN-) может быть отключено с помощью мощных MOSFET-транзисторов RJK0660DPA, скорее всего для целей защиты. 4 силовых транзистора MOSFET AOD2810 находятся под радиатором, на который установлен маленький вентилятор. Вентилятор, кстати, очень тихий, и его включает управляющий микроконтроллер, когда выходной ток достигает определенного значения. AOD2810 формируют ключевой полумост, на выход которого подключен "горячий" конец силового дросселя. Рядом с выходными клеммами (OUT+, OUT-) находятся 3 перемычки токового шунта, по падению на котором измеряется выходной ток.

DPS5015 main unit inside

Компонент Описание
1 RJK0660DPA (2 шт.) N-канальные транзисторы MOSFET (60V, 40A, 4.2 мОм), включенные параллельно. Они предназначены для коммутации входного источника нестабилизированного напряжения.
2 XL7005A 0.4A, 150 кГц, 80V, понижающий DC-DC преобразователь.
3 LDO 3.3V Низковольтный линейный стабилизатор для питания индикатора LCD.
4 LDO 3.3V Низковольтный линейный стабилизатор для управляющего микроконтроллера (10).
5 B6284J или SDB628 Высокоэффективный повышающий DC-DC преобразователь. Возможно, что он используется для питания микросхемы драйвера (6) силовых транзисторов полумоста (7).
6 57R1
5106
Не нашел даташит на эту микросхему. Скорее всего это драйвер для управления затворами силовых транзисторов полумоста (7).
7 AOD2810 (4 шт.) 4 N-канальных транзистора MOSFET (80V, 46A, 8.5 мОм), формирующий силовой полумост ШИМ. Каждое из плеч полумоста, верхнее и нижнее, состоит из двух таких транзисторов, включенных параллельно. На выход полумоста подключен "горячий" конец силового дросселя.
8 MCP6002I Сдвоенный операционный усилитель. Скорее всего служит для усиления сигнала цепей регулирования тока и напряжения.
9 TL594C ШИМ-контроллер источников питания.
10 STM32F100C8T6B Управляющий микроконтроллер компании ST. Он занимается поддержкой интерфейса пользователя, хранением настроек параметров. Обратите внимание, что рядом с микроконтроллером разведен коннектор для консоли отладки (UART RX, RX) и коннектор для программирования микроконтроллера.
11 Токовый датчик 3 П-образные перемычки из константана, включенные параллельно, формирующие сопротивление (шунт) для датчика. По падению напряжения на этом сопротивлении измеряется и регулируется выходной ток. Под перемычками видна схема обслуживания шунта, в состав которой скорее всего входят компараторы или операционные усилители.

[Тесты]

Здесь приведена часть результатов тестирования стабилизатора. Полный набор авторских тестов можно посмотреть в статье [3].

DPS5015 Load sweep 8V out 4V

Рис. 1. Эффективность DPS5015 в зависимости от тока нагрузки при Uвх=8V и Uвых=4V.

На рис. 1 видно, что при выходном напряжении 4V КПД стабилизатора выше 90%, и выходное напряжение достаточно стабильное. Скачок потерь мощности на 10A связан с включением вентилятора.

DPS5015 Load sweep 60V out 4V

Рис. 2. Эффективность DPS5015 в зависимости от тока нагрузки при Uвх=60V и Uвых=4V.

При высоком входном напряжении эффективность стабилизатора снижается (см. рис. 2), однако незначительно.

DPS5015 Load sweep 24V out 15V

Рис. 3. Эффективность DPS5015 в зависимости от тока нагрузки при Uвх=24V и Uвых=15V.

С ростом мощности на выходе эффективность стабилизатора растет, потому что его собственное энергопотребления не увеличивается (см. рис. 3). Анализ уровня выходного напряжения при росте тока нагрузки показывает, что выходное напряжение меняется в зависимости от нагрузки не более чем на 0.025V.

DPS5015 Load sweep 60V out 50V

Рис. 4. Работа DPS5015 на максимальном входном и выходном напряжении (Uвх=60V, Uвых=50V).

DPS5015 Load test 14A out 35V

Рис. 5. Тест DPS5015 при нагрузке выходным током, близком к максимальному. Uвых=35V, Iвых=14A.

Длительная работа стабилизатора на полной мощности в течение одного часа не показала наличие проблем, маленький радиатор и его вентилятор легко справляются с охлаждением силовых транзисторов. Во время нагрузочного теста на рис. 5 выходное напряжение колебалось не более чем на 0.01V.

DPS5015 Temp1

Рис. 6. Температурная карта стабилизатора для теста, показанного на рис. 5. M1: 57,6°C, M2: 51,9°C, M3: 55,4°C, M4: 39,8°C, HS1: 59,3°C.

DPS5015 Temp2

Рис. 7. Температурная карта стабилизатора для теста при Uвх=60V, Uвых=5V, Iвых=3A. M1: 38,5°C, M2: 42,0°C, M3: 37,5°C, HS1: 45,8°C.

DPS5015 Load test 15A out 35V

Рис. 8. Тест DPS5015 при нагрузке максимальным выходным током. Uвых=35V, Iвых=15A.

На рис. 8 видно, что на предельном токе некоторое выходное напряжение присутствует, однако уровень пульсаций и помех становится чрезмерно большим (начинает работать стабилизация тока).

DPS5015 Voltage sweep 1A out 4V

Рис. 9. Эффективность DPS5015 в зависимости от входного напряжения. Iвых=1А, Uвых=4V.

Когда входное напряжение меньше 6V, стабилизатор выключен. При выходной мощности 4 ватта (1A, 4V) КПД стабилизатора довольно низкий, потому что относительный вклад в энергопотребление от внутренних схем и индикатора становится довольно большим.

DPS5015 Voltage sweep 1A out 4V input current

Рис. 10. Входной ток DPS5015 в зависимости от входного напряжения. Iвых=1А, Uвых=4V.

DPS5015 Voltage sweep 1A out 12V

Рис. 11. Эффективность DPS5015 в зависимости от входного напряжения. Iвых=1А, Uвых=12V.

Когда входное напряжение близко к входному, то устройство не может стабилизировать выходное напряжение. Показания вольтметра на индикаторе показывает снижение напряжения, однако интерфейс модуля управления не предупреждает о проблеме (например, миганием цифр напряжения).

DPS5015 Voltage sweep 1A out 12V input current

Рис. 12. Входной ток DPS5015 в зависимости от входного напряжения. Iвых=1А, Uвых=12V.

DPS5015 Voltage sweep 15A out 25V

Рис. 13. Эффективность DPS5015 в зависимости от входного напряжения. Iвых=15А, Uвых=25V.

Работа стабилизатора в условиях, близким к максимально допустимым, показывает наличие проблем (см. рис. 13).

DPS5015 Voltage sweep 15A out 25V input current

Рис. 14. Входной ток DPS5015 в зависимости от входного напряжения. Iвых=15А, Uвых=25V.

DPS5015 No load voltage sweep out 25V

Рис. 15. Зависимость входного тока DPS5015 от входного напряжения. Uвых=25V, без нагрузки.

В зависимости от входного напряжения внутренняя электроника стабилизатора может потреблять ток 15..75 mA.

DPS5015 Voltage sweep out 15A

Рис. 16. Входной ток DPS5015 в зависимости от входного напряжения. Iвых=15А, Uвых=15V.

При коротком замыкании на выходе стабилизатор переходит в режим стабилизации тока. Когда Вы подключаете к выходу DPS5015 светодиод, чтобы питать его стабильным током, то помните о том, что светодиод следует подключить до включения DPS5015, иначе выходные конденсаторы DPS5015 дадут большой скачок тока через светодиод.

DPS5015 TurnOn12V0Ain20V

Рис. 17. Нарастание выходного напряжения DPS5015 при включении (подключении выхода). Uвых=12V, нагрузка отсутствует.

DPS5015 TurnOff50V0A

Рис. 18. Спад выходного напряжения DPS5015 при выключении (отключение выхода). Uвых=50V, нагрузка отсутствует.

Требуется примерно 30 секунд, чтобы при отсутствии нагрузки выходное напряжение при отключении выхода упало с 50V до нуля.

DPS5015 TurnOff50V1A

Рис. 19. Спад выходного напряжения DPS5015 при выключении (отключение выхода), когда нагрузка потребляет ток 1A. Uвых=50V.

Когда нагрузка подключена, напряжение спадает за доли секунды.

DPS5015 Off 4V 14A

Рис. 20. Выходное напряжение DPS5015 при отключении нагрузки, когда нагрузка потребляет ток 15A, Uвых=4V.

Когда напряжение на выходе 4V и ток нагрузки 15A, отключение нагрузки от выхода приводит к кратковременному скачку выходного напряжения на 0.5V.

DPS5015 Noise12V14A

Рис. 21. Пульсации на выходе под нагрузкой. Uвх=40V, Uвых=12V, Iвых=14A.

Под нагрузкой на выходе стабилизатора присутствуют пульсации.

Uвых=12V, Iвых=1A, Uвх=40V, СКЗ (rms) пульсации составляют 10mV, размах от пика до пика 62 mV.
Uвых=12V, Iвых=5A, Uвх=40V, СКЗ (rms) пульсации составляют 14mV, размах от пика до пика 148 mV.
Uвых=12V, Iвых=14A, Uвх=20V, СКЗ (rms) пульсации составляют 65mV, размах от пика до пика 300 mV.
Uвых=12V, Iвых=14A, Uвх=40V, СКЗ (rms) пульсации составляют 30mV, размах от пика до пика 310 mV.
Uвых=12V, Iвых=14A, Uвх=60V, СКЗ (rms) пульсации составляют 65mV, размах от пика до пика 420 mV.
Uвых=10V, Iвых=10A в режиме стабилизации тока, Uвх=40V, СКЗ (rms) пульсации составляют 32mV, размах от пика до пика 255 mV.

Точность измерения напряжения:

Дисплей Эталонный тестер
10.00V 9.99V
20.00V 20.00V
30.00V 30.01V
40.00V 40.08V
50.00V 50.09V
60.00V 60.12V

Точность выходного напряжения в зависимости от нагрева стабилизатора, измеренное эталонным тестером:

Дисплей Стабилизатор холодный Стабилизатор горячий
4.00V 4.008V 4.009V
10.00V 10.008V 10.008V
20.00V 20.011V 20.012V
30.00V 30.007V 30.007V
40.00V 40.007V 40.009V
50.00V 50.006V 50.009V

Точность измерения тока:

Дисплей Эталонный тестер
0.10A 0.10A
1.00A 0.99A
3.00A 3.00A
5.00A 5.00A
10.00A 10.02A
14.00A 14.03A

Показания дисплея точные, однако входное напряжение меньше на 0.5V при входном токе 10A.

Стабилизатор DPS5015 можно использовать как зарядное устройство для аккумуляторов, однако следует учитывать некоторые обстоятельства:

1. Стабилизатор должен быть запитан, иначе он будет разряжать подключенный аккумулятор.
2. Когда выход стабилизатора выключен, то он будет потреблять от подключенного аккумулятора ток около 1.5 mA.

Для устранения этих проблем подключайте заряжаемый аккумулятор через диод.

[Выводы]

Модули импульсных стабилизаторов компании RD хороши для изготовления в домашних условиях недорогих лабораторных источников питания. Для этого нужно немногое - корпус, трансформатор, выпрямительный мост, несколько соединительных проводов и немного времени, чтобы собрать всю конструкцию.

Если сравнивать стабилизатор DPS5015 с профессиональными лабораторными источниками питания, то видны недостатки (хотя они для радиолюбителя обычно несущественны) - выше помехи на выходе, менее удобное управление функциями, отсутствие управления от компьютера, небольшой дисплей. Однако цена DPS5015 невысока, и он отлично справляется со своими функциями стабилизатора напряжения и тока.

Внимание: когда используете DPS5015 в режиме источника тока, не включайте выход, пока не подключите нагрузку!

[Блок индикации]

DPS5015 LCD front

DPS5015 LCD back

DPS5015 LCD conn

DPS5015 LCD inside

DPS5015 LCD up

[Силовой модуль]

DPS5015 main unit PCB top

DPS5015 main unit PCB bottom

DPS5015 main unit PCB1

DPS5015 main unit PCB2

DPS5015 main unit PCB3

DPS5015 main unit PCB in

DPS5015 main unit PCB out

[Самодельный лабораторный блок питания в корпусе UPS PowerMan Back Pro 1400 plus]

Люблю бесперебойники в металлических корпусах. Из них очень хорошо получаются радиолюбительские конструкции, потому что это замечательный конструктив - и корпус, и силовой трансформатор, и соответствующие разъемы. Сразу устраняется извечная проблема - в чем бы собрать устройство.

В корпусе от UPS PowerMan Back Pro 1400 plus за пару выходных я собрал отличный двухканальный лабораторный блок питания, причем оба канала изолированы друг от друга.

DIY lab power src sch

DIY lab power src02 DIY lab power src03

Силовой трансформатор UPS PowerMan Back Pro 1400 хорошо подходит для создания двухканального источника питания, потому что у него есть вторичные обмотки на нужное напряжение.

DIY lab power src transformer

Секции первичной обмотки можно коммутировать, грубо регулируя напряжение на входе стабилизаторов. Для этого на задней стенке корпуса я установил переключатель на 3 положения.

DIY lab power src09

[Ссылки]

1. Простой импульсный лабораторный БП на основе микросхем LM2576T-ADJ и LM2596T-ADJ.
2. Test/review of Power supply frontend DPS5015 50V/15A site:budgetlightforum.com.
3. Power supply frontend DPS5015 50V/15A, charts site:lygte-info.dk.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Top of Page