Регулируемый блок питания wanptek tps 3010

Регулируемый блок питания wanptek tps 3010 Инструменты

Программно регулируемый блок питания Wanptek 0-30B 0-10A

Стильно, модно, молодежно.

Изучим со всех сторон, и как всегда — посмотрим, где у ней внутре неонка.

Всем заинтересовавшимся — добро пожаловать под кат

Внешний вид

Поставляется устройство в коробке с цветной полиграфией

External view 1

External view 2

Устройство защищено поролоном, и как мы видим по коробке — не зря.

Box view

Внутри нас встречает инструкция, сетевой кабель и провода с крокодилами.

Inside view

А вот и сам герой обзора.

Main view

Выглядит блок питания отлично — тут ничего не скажешь. На лицевой панели, под черным глянцем прячется дисплей, с размещенными тут же портами USB A и Type-C, справа расположились органы управления — энкодер, с размещенными полукругом кнопками. Ниже — розетки типа банан.

Front panel

Пластиковая только лицевая панель, весь остальной корпус сделан из металла 0.7 мм. Сзади расположились разъем сетевого питания с предохранителем, переключатель 230/115 и кулер охлаждения. Бока и нижняя сторона имеют решетки вентиляции, а стоит блок питания на резиновых ножках.

Back panel

Работа устройства

Управление устройством осуществляется энкодером и 4 кнопками. Снизу вверх:

  1. Параметры выставляются энкодером
  2. Нажатие переключает разряды.

Controls

После включения устройства, выходы обесточены — это хорошее решение. Мы можем настроить силу тока и напряжение, и только затем подать питание на исследуемое устройство (Кнопка OUT).

Максимальные пределы — 31 В, 10.2 А. Индикаторы белого цвета хорошо читаются на черной панели даже при дневном свете. Также имеется индикация режимов CC, CV, OCP, OUT (чтобы не запутаться, есть ли напряжение на выходе).

Indicators

При отключенном режиме OCP в случае КЗ блок питания переходит в стабилизацию тока и греет кабель — все как положено.

OCP off

А с включенным — отключает выход, выводит предупреждение и начинает пищать.

OCP on

Регулировка параметров осуществляется энкодером — нажатие переключает текущий разряд, вращение — увеличение/уменьшение значения. При переходе через 0 старший разряд изменяется как положено.

Устройство имеет 2 USB порта с поддержкой протоколов быстрой зарядки: Qualcomm QC2.0, QC3.0, APPLE, Huawei FCP, SCP Samsung AFC и пр.

Тестирование

Проверять будем чем есть, тапками не кидайте.

После включения устройства напряжометр показывает напряжение по нулям, как нам и обещали.

Вольт до 12 погрешностью вообще можно пренебречь, к верхнему пределу чуть побольше, но все равно очень достойно — всего 0,3%.

Что по току?

А с переходными процессами? Тоже неплохо.

Разборка

Раскручиваем саморезы по периметру устройства, снимаем верхнюю крышку.

Качество изготовления плат и пайки хорошее. На силовых компонентах радиатор, который обдувается кулером 6020. Фильтр по входу, Y2 конденсаторы (JY222M).

На входе два конденсатора Cheng 680 мкФ 200 В, на выходе — 2200 мкФ 35 В до шунта, 1000 мкФ 35 В — после (эта емкость сидит непосредственно на выходе).

Силовая часть собрана на TL494C и LM358. На питание USB портов стоит отдельный ШИМ контроллер DK124.

Разбираем дальше — нижняя сторона платы компонентов не содержит.

Поднимаем радиатор — диодная сборка MBR30200PT и два мосфета K3569.

Разберем лицевую панель — откручиваем саморезы по углам и центру, а также гайки бананов. Гайки слабо магнитятся, поверхность полуматовая, скорее всего — нержавейка.

Тут тоже есть на что посмотреть. Мозг — Nuvoton MS51FB9AE. Маркировка не стерта — аплодируем стоя.

LED драйвер TM1629C, USB QC контроллер IP6566 (макс. 18 Вт:5V/3A,9V/2A,12V/1.5A; DCP QC2.0, QC3.0, FCP, SCP, AFC, SFCP).

Заключение

Управляющий интерфейс

В качестве управляющего интерфейса я выбрал UART, так как он наиболее прост в реализации и имеется даже в самых древних MCS-51 микроконтроллерах. А также по UART можно управлять устройством с ПК через USB-UART конвертер.

Аналоговая часть

Аналоговая часть сделана по типовой схеме, аналогичной схеме обвязки MC34063:

  • Сигнал ШИМ подаётся на затвор транзистора Q1
  • Напряжение обратной связи снимается с резисторного делителя напряжения, подключенного между выходом преобразователя и землёй
  • Коэффициент деления делителя составляет 1/10

Транзистор Q1 можно использовать и биполярный n-p-n структуры (например, 2SD789), для этого из схемы необходимо убрать резистор R2. Подбором резистора R3 регулируется напряжение обратной связи для точной установки выбранного уровня выходного напряжения. Ёмкость конденсатора C4 выбирается исходя из диапазона необходимых выходных напряжений.

Цифровая часть

Цифровая часть, а точнее — программная, устроена достаточно просто. Микроконтроллер в бесконечном цикле считывает значение АЦП, сравнивает его с необходимым уровнем и в зависимости от результата убавляет или добавляет значение ШИМ сигнала. АЦП настроен на максимальную скорость измерения и разрядность 10 бит. ШИМ 9 разрядный, его таймер тактируется частотой 64MHz.

Установка необходимого уровня напряжения происходит в прерывании от UART.

Команды по UART

При запуске преобразователя уровень выходного напряжения установлен в нуль и на выходе преобразователя будет уровень входного напряжения. Чтобы запустить процесс преобразования, необходимо задать уровень выходного напряжения. Это делается с помощью передачи команды по UART.

Всего на данный момент поддерживается три команды:

  1. Задать уровень выходного напряжения
  2. Задать интервал опроса АЦП (в миллисекундах)
  3. Задать скорость нарастания/убывания ШИМ (в единицах)

Каждая команда состоит из пяти байт:

КомандаБайт 1Байт 2Байт 3Байт 4Байт 5
Задать напряжение0xDC0xDCЦелыеСотые0xCD
Задать интервал0xDC0xD0ЗначениеНе важно0xCD
Задать скорость0xDC0xD1ЗначениеНе важно0xCD

Значения для каждой команды:

  • Задать напряжение: 0 — 32,00
  • Задать интервал: 1 — 100
  • Задать скорость: 1 — 5

Чтобы отправить команду, необходимо настроить UART управляющего микроконтроллера или компьютера на скорость 9600 бод, 8 бит, 1 — стоп бит, Parity — NO, и передать последовательно пять байт. Все значения задаются в шестнадцатеричном виде. Поясню на примере первой команды: например, надо задать выходное напряжение 12,38В, отправляем последовательно: 0xDC, 0xDC, 0x0C(12), 0x26(38), 0xCD — после получения пятого байта напряжение будет задано. Остальные две команды работают аналогично, за исключением того, что значение задаётся в 3-м байте, а 4-й не учитывается и может иметь любое значение (в пределах 0x00 — 0xFF).

Из сигналов управления, кроме входа "UART_RX", также есть вход сброса "RST"с активным низким уровнем.

Ещё я думаю добавить выход "ERROR" для сигнализации об ошибке, на тот случай, если выходное напряжение не устанавливается до нужного уровня в течение заданного таймаута. Пока это только в планах.

Данное устройство пока что было реализовано и опробовано только на макетке. Для имитации нагрузки я подключал резисторы различного номинала между выходом преобразователя и землёй с помощью кнопки и смотрел как компенсируются просадки напряжения на выходе. Просадки были в пределах +/-0,2V и достаточно быстро компенсировались ШИМ-ом. Это всё при условии установленного дросселя неизвестной индуктивности (намотанные мною на ферритовой гантельке 100 витков тонкого ~0.1-0.15 провода). При использовании транзистора 2N7002 и входным напряжением 5 Вольт (от USB) удалось поднять напряжение до 23 Вольт (при использовании менее подходящих транзисторов, например S9018 (npn) генерация становилась нестабильной уже на 15-17 вольтах). Нужно точно подбирать номиналы всех ключевых деталей для стабильной работы.

Так как схема аналоговой части очень простая, не стоит ожидать от этого преобразователя больших токов и супер точного напряжения. Он может подойти для конструкций, питающихся от USB, где необходимо повышенное напряжение с током в несколько десятков mA и возможностью изменения его уровня "на лету".

В конце статьи прикладываю весь проект в STM CubeIDE целиком. Его несложно адаптировать под другие микроконтроллеры не только от STM, главное наличие соответствующей периферии (АЦП, ШИМ, UART), в идеале вообще использовать микроконтроллер в 8-ногом корпусе для ещё большего удешевления конструкции и миниатюризации. Если использовать микроконтроллер с несколькими каналами АЦП и ШИМ, то можно сделать параллельно два или более канала преобразователя с разными напряжениями одновременно, добавив аналогичные аналоговые цепи. Я пробовал данную конструкцию с микроконтроллером STM32F103C8 (скорее всего, поддельным), 8-битным Nuvoton MS51FB9AE (имеет очень крутой 6-канальный ШИМ-контроллер при стоимости менее 0,5$). Результаты были аналогичными. Главное, разделить питание аналоговой части от микроконтроллера хотя бы с помощью LDO, а в идеале ещё и дросселем во избежание сброса МК из-за скачков питающего напряжения при включении генерации.

Проект пока в довольно "сыром" виде, требует доработки и тестирования в реальных условиях. Поэтому, если у кого-то есть мысли по доработке в первую очередь аналоговой части, не стесняйтесь высказывать свои предложения и конструктивную критику.

Список радиоэлементов

U1 Линейный регулятор1 Поиск в магазине Отрон

U2 МикросхемаSTM32G030F6P61 Поиск в магазине Отрон

Q1 MOSFET-транзистор1 Поиск в магазине Отрон

D1 Диод Шоттки1 Поиск в магазине Отрон

R1, R4 Резистор1 Поиск в магазине Отрон

R2 Резистор1 Поиск в магазине Отрон

R3 Резистор1 Поиск в магазине Отрон

L1 Катушка индуктивности680 мкГн1 Поиск в магазине Отрон

С1,С3,С4 Конденсатор47 мкФ1 электролитическийПоиск в магазине Отрон

C2 Конденсатор0.1 мкФ1 керамическийПоиск в магазине Отрон

Читайте также:  Международный инструментальный бренд с 2004 года
Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий