Лабораторный блок питания «тихоня»
- Цена: 8 000 рублей
Любой радиолюбитель непременно приходит к осознанию того факта, что ему требуется регулируемый источник питания. Об совершенном ИП ходят легенды, более смахивающие на мифы, а в отыскивании совершенной схемы сломано много копий. И как бы ни был занимателен поиск идеала, а пользоваться необходимо чем-то прямо на данный момент.
Имея скромный опыт в радиогулюбительстве, желаю поведать о собственном его завершении и поиске.
Вступительная чатьПервым моим лабораторным блоком питания — ЛБП (назовём его так и будем применять такое наименование в будущем, не смотря на то, что это и не совсем правильно) — стал Matrix MPS-3003D, собранный по схеме с переключением обмоток сетевого трансформатора и двумя регуляторами выходных параметров — «грубо» и «совершенно верно». Блок имеет относительно громадные габариты, тяжёл, харизматичен и создаёт чувство чего-то монументального.
Присутствуют режимы стабилизации напряжения (CV) и тока (CC), большое выходное напряжение образовывает 30 В, а ток 3 А. В целом, простой блок, коих на рынке много, разве что занесён в Государственный реестр. Особенности источника питания MPS-3003D:• Два цифровых напряжения разряда и индикатора (3 тока, светодиодные). Постоянное напряжение либо постоянный ток. • Высокая эффективность, малогабаритная конструкция и яркие индикаторы.
Большой показатель отношения мощность/масса. • Защита от переполюсовки и перегрузки напряжения. Высокоэффективный тороидальный трансформатор. • Электронное отключение.
Дополнительный нерегулируемый выход 5 В / 1 А.Характеристики источника питания MPS-3003D:Выходное напряжение: 0 ? 30 В Выходной ток: 0 ? 3 А Нерегулируемый выход: выходное напряжение: 5 В ± 1%, выходной ток 1 АРежим постоянного напряжения Нестабильность напряжения: ?0.005%+2 мВпод нагрузкой: ?0.005%+2 мВПульсации и шумы: ?1 мВ (эфф.) Температурный коэффициент: ?150х10-6 /°CРежим постоянного тока Нестабильность тока: ?0.2%+2 мА Пульсации и шумы: ?0.2%+5 мА Температурный коэффициент: ?500х10-6/°C Нерегулируемый выход: 5 В/1 А Пульсации и шумы: ?2мВ (эфф.)Погрешность дисплея четыре символа: ?0.1% от измеренного значения + 1d; три символа: ?0.4% от измеренного значения + 1d; d — значение младшего разряда. Время отклика: ?100 мксГабариты: 315 x 130 x 165 ммМасса: около 5.6 кг И помой-му всё ничего, кроме того чувствуешь себя эдаким повелителем энергий, в то время, когда в ответ на нажатие кнопок и вращение рукояток что-то щёлкает и светится 🙂 Но имеется в нём кое-какие моменты, на каковые со временем начинаешь обращать особенное внимание.Во-первых, это подача питания на выход в момент выключения прибора.
Выглядит это следующим образом: включаем прибор, настраиваем выходные параметры, подключаем нагрузку и включаем выход, тем самым её запитывая. По окончании проведения работ мы отключаем выход, нагрузка обесточивается. И в случае если сейчас отключить прибор кнопкой питания, то на выход подастся импульс, равный по величине напряжения выставленному ранее.
Я так осознаю, что это разряжаются выходные конденсаторы.
Это узнаваемая изюминка многих недорогих (да и не только) ЛБП и с ней возможно жить, необходимо только не забывать об этом и отключать нагрузку до выключения прибора.Во-вторых, в определённых обстановках весьма неудобна раздельная регулировка «грубо» и «совершенно верно». Иногда весьма тяжело поймать необходимые значения, в особенности в то время, когда осознаёшь, что упёрся в границу по «совершенно верно», а необходимо добавить ещё чуть-чуть, но уже нечем. Приходится откатываться назад, подстраивать «грубо» и снова возвращаться к «совершенно верно».
Да и одно дело выставить заблаговременно параметры и более их не поменять, и совсем второе, в то время, когда нужно неспешно их изменять, дабы отследить реакцию нагрузки. Вот тут-то и начинаешь вспоминать о дискретном трансформации параметров с каким-то шагом, нужно произвольным.Уже и не помню как как раз, но попался мне ролик с обзором ЛБП «Крепыш». Казалось, что вот оно, то самое!
Люди как будто бы прочли мои мысли и сделали регулировку параметров в соответствии с моим предпочтениям.
Поиск в сети привёл меня на сайт русском компании «E-Core», производителя и разработчика «Крепыша». Оказалось, что последний уходит со сцены и его сменяет регулируемый источник питания «Тихоня», о котором я и желаю поведать.
Для начала ознакомимся с чертями прибора.Особенности источника питания «Тихоня»:• быстродействующая токовая защита снабжает высокую степень защиты питаемых устройств; • прочность к отрицательному напряжению на входе (переполюсовка), отсутствие «защитного» диода на выходе источника; • всецело пассивное охлаждение: без вентиляторов — тихо; • тока и линейные регуляторы напряжения; • измерения выходных и высокая разрядность установки параметров (10мВ/1мА); • отсутствие выбросов напряжения на выходе при включении/выключении, «сбросе» нагрузки; • два энкодера для стремительной установки выходных параметров; • отключение нагрузки и электронное подключение; • малые масса и габариты.Характеристики источника питания «Тихоня»:Большая выходная мощность: 150 ВтРежим постоянного напряжения Диапазон установки выходного напряжения: 10 мВ ? 30 В Дискретность установки выходного напряжения: 10 мВ Погрешность установки выходного напряжения: ±(0.2% + 20 мВ) Пульсации выходного напряжения (режим CV), не более: 2 мВ RMSРежим постоянного тока Диапазон установки выходного тока: 5 мА ? 5А Дискретность установки выходного тока: 1 мА Погрешность установки выходного тока: ±(0.4% + 4 мА) Пульсации выходного тока (режим CС), не более: 2 мА RMSТочность измеряемых размеров Диапазон измерения выходного напряжения: 0 ? 30 В Дискретность измерения выходного напряжения: 10 мВ Погрешность измерения выходного напряжения: ±(0.2% + 20 мВ)Диапазон измерения выходного тока: 0 ? 5 А Дискретность измерения выходного тока: 1 мА Погрешность измерения выходного тока: ±(0.4% + 4 мА)Питание: 230 В ± 10% Габариты, ДхШхВ: 210 х 140 х 90 мм Масса, не более: 1.5 кгПродукт имеет сертификат соответствия требованиям Технического регламента Таможенного альянса в части электробезопасности и электромагнитной совместимость технических средств. Сертификат дешёв на сайте производителя.Первое, что приходит на ум, в то время, когда видишь и берёшь в руки «Тихоню» это «Какой же он мелкий и лёгкий!» Вправду, если сравнивать с MPS-3003D он думается игрушечным.
Как-никак 1.5 кг против 5.6 у Matrix’а. В голову начинают приходить мысли об импульсных источниках питания. Частично это правильно, но давайте разберёмся во всём по порядку.
Визуальное сравнение двух устройств Прибор выполнен в корпусе G768 производства Gainta, габаритные размеры которого составляют 190 x 140 x 90 мм (Д х Ш х В).
На задней стенке расположен коннектор кабеля питания со встроенным предохранителем, а на передней — индикаторы, клеммы выхода и органы управления. Снизу корпус имеет резиновые ножки, предотвращающие скольжение.В «Тихоня» складывается из четырёх блоков: резонансный преобразователь, синхронный step-down, блок управления и линейный стабилизатор и индикации. Это условно-функциональное физических плат и разделение лишь три.
Фотографии внутреннего устройства Не будучи достаточно грамотным в вопросе работы и устройства прибора, я обратился за разъяснением к разработчикам и взял следующий ответ.«Принцип работы резонансного преобразователя достаточно несложен. В случае если отвлечься от лишних сущностей, то выглядит он следующим образом.конденсатор и Диодный мост образуют постоянное напряжение, эта часть традиционна для 99% импульсных источников питания.
Контроллер преобразователя руководит полумостом из полевых транзисторов с заполнением 0.5, формируя прямоугольные импульсы. Эти импульсы поступают на резонансный контур (РК), образованный первичной резонансным конденсатором и обмоткой трансформатора.
Потому, что частота прямоугольных импульсов близка к точке резонанса РК, ток в первичной обмотке близок к синусоиде.Как мы знаем, в резонансном контуре напряжение выше прикладываемого, т.е. получается необычный коэффициент усиления (в расчетах обозначается М). Этот коэффициент усиления М, в числе другого, зависит от частоты импульсов — при понижении частоты он возрастает, при повышении значительно уменьшается.Регулировка выходного напряжения осуществляется за счет трансформации частоты импульсов, наряду с этим частота работы преобразователя ограничивается так, что переключение транзисторов происходит недалеко от нуля напряжения (ZVS), что сводит динамические утраты фактически к нулю, а помех от переключения практически нет.
Последнее самый принципиально важно, т. к. наличие громадного радиатора пережить возможно, а вот источник помех в ЛБП это весьма не хорошо.Сердцем «Тихони» есть процессор. Именно он формирует ШИМ для step-down, формирует опорные напряжения для линейного стабилизатора, измеряет текущие тока и значения напряжения, и реализует интерфейс пользователя (обработка энкодеров, индикация и другое).Процессор посредством встроенных ЦАП формирует опорные напряжения для тока и регуляторов напряжения, одновременно с этим посредством АЦП измеряет ток и напряжение на выходе.
Так, МК постоянно знает что он задал регуляторам и что в действительности на выходе. На основании этих данных он формирует ШИМ для step-down так, дабы падение напряжения на линейном регуляторе было в районе 1 В. В итоге, при большом токе в 5 А на линейном регуляторе выделяется всего около 5 Вт тепла.В действительности метод формирования ШИМ достаточно сложный и при малых токах падение на линейном регуляторе возможно и больше, но это уже тонкости реализации.
В целом, утраты на линейном регуляторе не более 5 Вт.На русском о принципе работы резонансного преобразователя возможно почитать в данной статье.В отечественном приборе употребляется второй контроллер резонанса, но это не принципиально.»Кстати, одной из обстоятельств, по которой я выбрал «Тихоню», именно и стала та, что разработчик – отечественный, российский. Общение не образовывает никаких неприятностей, на все мои вопросы мне отвечали скоро и полно, к пожеланиям прислушивались.
Я готов заплатить пускай мало дороже, но отечественному производителю. Необходимо поддерживать и развивать собственное. Тем более, что продукция очень конкурентоспособна.Но возвратимся к прибору.Органов управления у прибора мало и все они расположены на передней панели: тумблер включения питания, два энкодера и отключения выхода и кнопка включения (тактовая).
Для индикации употребляются два последовательности по четыре семисегментных индикатора (ток и напряжение) и два светодиода для отображения текущего режима работы — «CV» либо «CC» (при отключенном выходе не горит ни один из них). На мой взор это оптимальное сочетание; информативно, светло и не перегружено.Управление выходными параметрами простое и одновременно с этим функциональное. Для трансформации того либо иного параметра ручку соответствующего энкодера.
Изменяемый разряд начнёт мигать.
Вращением ручки меняем значение (с переходом через ноль и с повышением старшего разряда либо с уменьшением младшего), а для смены позиции курсора нажимаем ручку ещё раз. Курсор между разрядами перемещается по кругу от младшего к старшему. Выход из режима настройки непроизвольный по окончании определённого времени (задаётся в диапазоне от 5 до 100 сек. посредством пользовательских настроек).Единственное неудобство позвано маленьким весом прибора.
При нажатии на ручку громадным пальцем приходится остальными придерживать корпус сверху, дабы он не двигался.А вдруг придираться к мелочам, то мне не достаточно яркости индикаторов режима работы «CC» и «CV». Дело в том, что эти индикаторы сущность светодиоды, установленные прикасаясь к прозрачным областям передней панели. Вследствие этого они не так прекрасно различимы в ярком помещении.
Особенно это относится зелёного светодиода режима «CV». Это не было бы особенной проблемой, если бы этот индикатор не сигнализировал ещё и о работе выхода.Установка тока значений и выходных напряжения на «Тихоне» пара отличается от такой на MPS-3003D.
На Matrix’е нам необходимо включить выход, установить желаемое значение напряжения (причём это нереально сделать при минимальном положении регуляторов установки тока «грубо» и «совершенно верно»), после этого закоротить выходы и установить ограничение по току. У «Тихони» всё напротив. Мы сперва устанавливаем тока и желаемые значения напряжения и лишь позже включаем выход.
Но, подстраивать параметры «на лету» возможно на обоих устройствах.
Лично мне вариант «Тихони» нравится больше — значительно уменьшается необходимые параметры и количество операций, в отличие от Matrix’а, отображаются и при отключенном выходе.Устройство запоминает какой разряд мы изменяли последний раз и при очередном входе в режим установки значения не будет необходимо любой раз перемещать курсор до нужного места.Не следует и сказать о том, что последние установленные значения запоминаются при выключении питания. Но принципиально важно подчернуть, что устройство постоянно включается с отключенным выходом, так что нет предлога тревожиться о случайной подаче неверного напряжения на нагрузку.Кстати, «Тихоня» имеет защиту от переполюсовки.
Другими словами это не просто диод на выходе, а полноценное отключение выхода при подаче на него отрицательного напряжения. В видеоролике на сайте производителя данный момент отлично отражён. Смотрите сами:В том месте же имеется ролик о токовой защите.
Также даёт определённое представление о работе прибора, в то время, когда нет возможности пощупать его вживую:Но давайте перейдём к самому занимательному – попытаемся измерить выходные параметры прибора.Громаднейший интерес приводит к точности соблюдения установленных значений, в особенности под нагрузкой. Исходя из того, что большое выходное напряжение «Тихони» образовывает 30 В, а ток – 5 А, вычисляем сопротивление нагрузки для большой мощности (150 Ватт) — оно равняется 6 Ом.
Отыскать такое сопротивление очень проблематично и я применял десять сопротивлений по 51 Ом, включенных параллельно. Потому, что их точность образовывает 5%, удалось взять неспециализированное сопротивление в 5.68 Ома по показаниям мультиметра и 5.684 по закону Ома 🙂 – в режиме «CC» выходной ток составил 5 А, а напряжение – 28.42 В.Для измерений будем применять следующий комплект инструментов: • осциллограф «ATTEN ADS1102CA» – 100 МГц, 1 Гвыб./сек., подключен к сети через развязывающий трансформатор; • щуп PP510 с самодельной пружиной из бронзовой проволоки, делитель в положении 1х; • мультиметр «Victor 86E».
Мультиметр не претендует на звание сверхточного прибора, но в июле 2016 года он был откалиброван по поверенному калибратору Fluke 715: Сначала произведём тока и замеры напряжения. В левом столбце у нас будут значения, выставленные на источнике питания, а в правом – измеренные посредством мультиметра.
Нужно учесть, что мультиметр имеет 22 000 отсчётов и пределы измерения тока в 200 мА и 10А, исходя из этого разрядность в замерах изменяется при переключении пределов.Сперва напряжения в режиме «CV» (вольты): Сейчас ток в режиме «CC» (миллиамперы до значения 200 и потом амперы): Сейчас измерим просадку напряжения в режиме «CC» с большим током (5 А). Измерения будем проводить всё тем же мультиметром на выходных клеммах прибора.
Первый столбец таблицы содержит установленные значения, второй – отображаемые прибором в режиме «CC», третий – измеренные мультиметром. Показатели весьма хорошие! И всё время держим в уме, что мультиметр у нас не самый правильный измерительный прибор.
Кстати, в режиме «CV» при установленном напряжении на выходе 12 В и при действующем токе 4.998 А индикатор «Тихони» показывал 12.00 В, а мультиметр – 12.001 В. Сейчас перейдём к «микроскопу в мире напряжений» – к осциллографу.Осциллограммы будем снимать конкретно с выходных клемм источника. Для измерения уровня пульсаций будем применять закрытый вход осциллографа (режим AC) и включим ВЧ-фильтр для подавления наводок.
ОсциллограммыНа выходе 30 В, нагрузка не подключена: Выход в режиме «CC», 28.42 В, 5 А: Как видим, на холостом ходу пульсации фактически отсутствуют. А также в самом тяжёлом режиме с практически большой нагрузкой они составляют 16-20 мВ. Впечатляет!Сейчас давайте посмотрим переходные процессы.
Установим триггер по нарастающему либо спадающему фронту, в зависимости от того, что именно будем измерять. Вход осциллографа – открытый (режим DC).
Обращаем внимание на шкалу времени – не всегда удавалось сохранить однообразный масштаб.Устанавливаем на выходе 5 В, нагрузки никакой, включаем: Процесс занял 75 мс.Те же условия, но на выходе 10В: Отличия практически никакой – 80 мс.Давайте добавим маленькую нагрузку: Ничего не изменилось, всё те же 80 мс.Что ж, с холостым ходом неприятностей нет, всплесков не отмечается и это превосходно.Перейдём к включениям в режиме ограничения тока («CC»). Отправились!Устанавливаем на выходе 10 В, а ограничение тока в 100 мА: Поднимем ток до 1А при тех же 10 В: И до больших 5-и ампер: Опять замечаем полное отсутствие всплесков, как в прошлой серии замеров.
Сейчас мы уверены, что за нагрузку волноваться не следует. Выход на режим плавный и образовывает порядка 50 – 80 мс.Давайте посмотрим как поведёт себя «Тихоня» при штатном отключении.На выходе 10 В, нагрузки нет, отключаем выход кнопкой на передней панели: Замечаем плавную разрядку выходного конденсатора.Сейчас то же самое, но с маленькой нагрузкой: Тут и комментировать нечего.А сейчас сымитируем пропадание питания устройства на протяжении работы.На выходе 10 В, нагрузки нет: По всей видимости, отражается импульсная природа устройства и мы замечаем какие-то явления.
Но не забываем, что это нештатное выключение, да и нагрузка отсутствует.А вот то же самое, но с нагрузкой 500 мА: И в таковой ситуации за нагрузку волноваться не следует. Под конец желаю высказать собственное вывод о регулируемом источнике питания «Тихоня» и о самой компании «E-Core».Я весьма доволен приобретением. Маленькие габариты, небольшой вес, дискретная установка параметров, ток 5 А, пассивное охлаждение.
Очень не воображаю чем ещё нужным возможно оснастить таковой прибор. Не смотря на то, что… Вольтметр! Было бы весьма комфортно иметь возможность по-стремительному взглянуть напряжение на нагрузке.
К примеру, при зарядке АКБ.И понимаете что? Я поделился своим пожеланием с разработчикам и они со мной дали согласие!
Следующие предположения «Тихони» будут владеть подобным функционалом, причём с настраиваемыми параметрами. И это не единственный момент, по которому мы вели переписку и пришли к согласию. Такие вещи весьма радуют, не смотря на то, что осознаёшь это далеко не сходу.Плюс ко всему, «E-Core» деятельно развиваются.
В ассортименте их продукции, кроме ЛБП «Тихоня», имеется и решения для «самоделкиных» — модуль на 30 В 10 А (подороже) и 30 В 6 А (недороже) – этакие «мозги», на базе которых возможно самому собрать регулируемый источник питания. А ещё подготавливается двухканальный «Тихоня» с возможностью параллельного и последовательного включения каналов.«Но это уже совсем вторая история…»
