Сказ о том, как я делал мощный лабораторный блок питания из RD DPS5020-C (Communication Version)

Приветствую вас, любители электроники! Эта история началась еще с покупки аналогичного модуля — DPS5015, точнее с того, как он у меня сгорел. Все перипетии связанного с ним ремонта я описал в этом комменте. И до того мне понравился этот китаец в общении, что когда вышла новая, более мощная версия, да еще с коммуникацией (хоть у меня и не было насущной необходимости в увеличенной мощности), я подумал: пусть парень заработает – и заказал, самый мощный, на данный момент из их линейки, блочёк — DPS5020-С (тем более, что киловаттный блок питания у меня к нему уже был). И решил уже брать с полными возможностями коммуникации – и с USB и с Bluetooth модулями.
Предупреждение: Дальше будет много картинок и текста. Кого это не пугает – добро пожаловать под кат.

Блок питания у меня был этот S-1000-48. (Хотя рекомендуют этот, чтоб запас был). Я вообще-то заказывал 800Вт этот (ибо брался он для 750Вт DPS5015), но продавец сказал, что вышлет мне вместо него 1000Вт за те же деньги, и я, разумеется, согласился, и даже радовался некоторое время, что получил киловаттник по довольно привлекательной цене — $59.33. Но радовался не очень долго — этот блок тоже пережил у меня одно приключение — у него внутри взорвался конденсатор с отстрелом, причем безо всяких на то видимых причин – когда я как раз запитывал им DPS5015 после ремонта и доработки, да еще при малой мощности потребления – порядка 20Вт.

Место взрыва хорошо видно (конденсатор лежит отдельно, обведен красным). К счастью, DPS5015 выжил, да и в самом блоке питания, на удивление, почти все осталось целым – помимо кондёра, выбило еще один 18В стабилитрон 1N4746A дальше по питанию, ну и конечно, предохранитель. Слава Богу, на кондёре осталась надпись его емкости – 223J, т.е. 22нФ. Не знаю, какое там напряжение, но видимо китайцы экономили, поэтому я поставил максимального напряжения, которое нашел – 1.6кВ – теперь, думаю, ни при каких условиях не вылетит.

И еще китайцы, как оказалось, сэкономили на выходных электролитах – поставили 2шт, хотя место под 3, да еще на 50В. А я на этом блоке накручиваю максимум его возможностей – 55В, чтобы можно было получить 50В напруги из регулятора. В итоге выходные электролиты, чтобы они на меня не обиделись, пришлось заменить на 63В, ну и поставить их 3, раз уж предусмотрено 3 штатных места. Ну и по рекомендации Кирича, допаял каждому по 2 керамических 220нФ конденсатора, для сглаживания высокочастотных пульсаций.

Теперь по блоку DPS5020. Его описания на Муське я еще не встречал, поэтому опишу подробнее. Пришел он в стандартной вспененной упаковке, поэтому добрался хорошо. Состоит из 2х модулей – силового и управления, подключаемые друг к другу через 2 шлейфа.

Плюс внутри ещё были контактные клеммы и подарочная пара крокодильчиков.

Данный преобразователь отличается от предыдущих моделей только выдаваемым током в 20А, поэтому все режимы работы, и настроек точно такие же, как и у младших моделей. Поэтому на на этих описаниях останавливаться не буду, т.к. подробные обзоры на Муське уже неоднократно делались. А остановлюсь на отличиях, еще не обозренных, а именно — наличие коммуникационных модулей — USB и Bluetooth. К сожалению, в посылке пришел только один подключаемый провод к ним. Почему к сожалению? Вроде как одновременно можно подключать только один коммуникационный модуль и одного провода вроде как должно быть достаточно. Но я задумал подключить сразу оба, чтобы не выдергивать, поэтому провода нужно 2. Но сожаление моё было не долгим, т.к. давным-давно я прикупил пучок таких проводов здесь. Причем даже расцветка у них совпала. Кстати о расцветке – обратите внимание – она совсем не вписывается в привычную логику. Если внимательно посмотреть, то видно, что:

• Ground – красный
• Rx – черный
• Tx – желтый
• Vcc – зеленый

Хорошо хоть на плате подписано было, а то бы сделал я интересное соединение. А соединять эти платы вместе я решил, не мудрствуя лукаво, просто по рабоче-крестьянски – через 2х-позиционный 6-контактный ползунковый (движковый) переключатель малых размеров (первый попавшийся на радиорынке):

Хотя сейчас бы брал, наверное, с боковыми отводами, типа SK-22D07:

Соединил по следующей нехитрой схеме:

Остальные провода — запараллелил. Конечно, можно было бы соединить модули и через диоды с подтягивающими резисторами, но не хотелось заморачиваться, поэтому сделал коммутацию жестко, через переключатель. Bluetooth-плата, на мой взгляд, неоправданно великовата, так что пришлось ее немного обточить,

чтобы она совпала с шириной USB-модуля.

После чего решил посадить их один на одного, просто на вспененный 2хсторонний скотч.


USB-модуль меньше – поэтому сажаю сверху:

Получилась такая компактная элегантная конструкция. Ей я решил прижимать кнопку к корпусу – заодно решилась проблема, как обратимо прижать кнопку к корпусу. Можно ещё от них было светодиоды вынести на корпус, чтобы смотреть какой блок подключен, но опять-таки – не хотелось заморачиваться. Припаял все провода к кнопке:

Да, и начал думать, как разместить все 3 блока вместе (блок питания S-1000-48, силовой и управления DPS5020) вместе. Вначале думал прикрутить силовой блок сверху на S-1000-48, но потом, заглянув еще раз внутрь S-1000-48, я обнаружил, что силовой модуль DPS5020 помещается внутрь этого блока, аккурат между куллером и трансформатором, только в перевернутом виде — прикрученным к крышке.

И длины шлеек и коммутационного провода как раз хватает, чтобы выйти наружу, правда пришлось выпилить одно ребро в решетке вентиляции блока S-1000-48, чтобы через нее пропустить оба шлейфа. И, кстати, поскольку силовой блок DPS5020 находится перед куллером блока S-1000-48, то его собственный вентилятор можно, и даже нужно снять, т.к. теперь необходимости в нем нет и он только будет мешать потоку большого вентилятора. После этого лабораторник вызрел, так сказать, в законченную конструкцию. Осталось ему сделать коробочку, которая бы одевалась на торец блока питания S-1000-48. Дальше дело техники: немного 3D-моделирования, потом немного работы 3D-принтера – и вот она готовая коробочка:

А дальше начинаем планомерно заполнять ее начинкой. Вначале помещаем кнопку:

Потом сверху зажимаем её сэндвичем из коммутационных модулей:

Прикручиваем силовой клемник. Ну и решил сделать еще один вывод непосредственно с блока S-1000-48 напрямую, на случай, если мне вдруг понадобится 55В через такой клемник. Ну и под конец кнопка включения и модуль управления DPS5020:

Простите меня за «грязь» на проводах – это я пытался красить маркером силиконовый провод, чтобы сделать ему цветовую маркировку. Как видим — силикон очень плохо красится.
Да, поскольку контакты 220В располагаются на том же торце блока S-1000-48, то, чтобы вывести провод 220В по-человечески – сзади (а не так как прошлый раз – сбоку), пришлось его пропустить под основной платой блока S-1000-48, и в конце, чтобы он не перетирался и не заламывался – я пропустил его через кусок пористой пенорезины и ей же заклинил провод сзади.

Силовые провода, поскольку через них предполагается пропускать токи в 20А, пришлось брать довольно толстыми. В одном случае взял силиконовый AWG16 – желтый, а в остальных – многожильный медный провод, диаметром примерно 2мм.

Ну и под силовые провода тоже пришлось рассверливать решетку блока питания – сверху и снизу. Ну и чтобы решетка не царапала изоляцию – обернул эти провода изолентой, заодно и цветовую маркировку улучшил. Ну и шлейфы тоже, для предотвращения перетирания, обмотал лавсановым скотчем, пропустив коммутационный провод между шлеек. В общем, получилась довольно компактная конструкция, как для киловаттника.

Лабораторник заработал сразу, как положено. Но во время силовых тестов обнаружилась одна неприятность: при мощности больше 150Вт начинают появляться на экране цветные артефакты:

потом цветовая палитра нарушается:

и под конец, как правило, все заканчивается белым экраном с зависанием и отсутствием реакции на управление:
.
Иногда даже наблюдал экран, повернутый на 90 градусов:

заканчивающийся тоже нарушением цветовой палитры

и тем же белым экраном с зависанием.
Написал о данной ситуации производителю. Он отписался, что в этом нет ничего страшного – просто, видимо, шлейфы от модуля управления идут близко к электролитическим конденсаторам и с них наводятся наводки. Поэтому нужно либо расположить шлейфы подальше от электролитов, либо экранировать их. А у меня шлейфы как раз проходят по тем мощным 63В электролитам блока питания S-1000-48. Пришлось экранировать. Нашел оплетку (чулок) от кабелей и запихал туда оба шлейфа. И. на всякий случай, коммуникационный провод к USB и Bluetooth-модулям запихнул в отдельную оплетку.

Оплетку припаял ещё к клемме заземления блока питания, пришлось потом её еще обмотать скотчем – чтобы ненароком что-нибудь не коротнуть внутри S-1000-48 – и, о чудо, – это дало результаты: экран перестал показывать артефакты, а управление – виснуть.
Теперь несколько слов о том, как работать через коммуникационные порты. Вначале нужно скачать их программу по этой ссылке. Естественно нам нужен файл DPS5020_PC_Software(2017.07.12).zip. Нужно его запустить и установить. Возможно, еще понадобятся драйвера CH341SER – они тоже есть внутри. Продавец рекомендует вначале скачать и потестить прогу на предмет нормально ли она запустится на вашем компе, прежде чем заказывать блок с коммуникацией. Проге требуется операционная система Windows 7 или выше. При работе через USB-модуль – все просто при подключении через micro-USB кабель к компу, в системе устанавливается виртуальный COM-порт, его и нужно указать проге и нажать Connect.
Работа через Bluetooth потребует несколько больше действий. Ну, во-первых, нужно наличие самого Bluetooth на компе. А это либо в ноутбуке, либо я прикупил себе такой модуль. (конечно, Bluetooth есть ещё планшетах и смартфонах, но производитель программ к ним пока не написал. Хотя один профессор уже запилил к ним програмуху на смартфоне)
После его включения, в поиске блютуза вы должны обнаружить Bluetooth-устройство, содержащее что-то типа DPS в своем имени.

Потом нужно ввести код для парования устройств.

По умолчанию – это 1234.

После чего в систему устанавливаются 2 виртуальных COM-порта: Исходящий и Входящий.


В проге нужно указать Исходящий COM-порт, как правило, верхний и нажать Connect.
После удачного установления связи, программа заблокирует управление кнопками, и все управление будет осуществляться через прогу.

В главном меню, т.е. вкладке Basic function, есть 2 виртуальные ручки для регулировки выходного тока и напряжения. Регулировку также можно делать вводом значений в окна снизу ручек. На графиках отображается текущее значение напряжения и тока во времени.

Вкладка Advanced function дает продвинутые возможности по настройке и управлению.

Область Data group operation позволяет считывать данные из 10 ячеек памяти преобразователя, менять их и записывать их обратно в память.
Область Auto test позволяет автоматически менять напряжение и ток на выходе с заданной задержкой. К сожалению, доступно всего 10 шагов после этого выход отключается.
Область Voltage scan позволяет автоматически изменять выходное напряжение с заданным шагом и временным интервалом. В конце отключает выход.
Область Current делает тоже самое, только наоборот: изменяет выходной ток с заданным шагом и задержкой, после чего отключает выход. (Верхняя строчка там не просто Output, а Output voltage(V) – просто не поместилась из-за увеличенного шрифта)
Все временные интервалы могут быть максимум 60 сек, точнее 59.9 сек.

Важно! Т.к., после установления связи преобразователя с компом, клавиатура управления на самом DPS5020 блокируется, то перед закрытием программы, обязательно необходимо нажать кнопку Disconnect, иначе преобразователь останется в заблокированном состоянии, которое нельзя снять без повторного подключения программы либо перезагрузки преобразователя.

Ну. и поскольку здесь считается хорошим тоном приводить ещё и осциллограммы шумов, выдаваемых такими модулями, то я тоже постараюсь это сделать. К сожалению, из всех осциллографов, более менее адекватную картинку показывал только DSO138. Ну, он, хоть и фиговенький, но примерную картину происходящего покажет. Итак начнем:

Осциллограмма непосредственно с самого блока S-1000-48, без нагрузки.

Осциллограмма с блока S-1000-48, с нагрузкой 250Вт. Видно, что выросла частота и амплитуда импульсной помехи.

Осциллограмма с блока DPS5020, с не включенным выходом. Видно, что импульсная помеха все равно пролезает.

Осциллограмма с блока DPS5020, с включенным выходом и 50В напруги, но без нагрузки (нагрузка – осциллограф)

Осциллограмма с блока DPS5020 с нагрузкой 7В и 0.7A.

Осциллограмма с блока DPS5020 с нагрузкой 20В и 2A.

Осциллограмма с блока DPS5020 с нагрузкой 40В и 4.13A.
Ну и финальная осциллограмма на максимальной мощности, которую я пока могу отбирать – 250Вт:

50В и 5A.

Заключение.

Плюсы DPS5020-C:

• Наличие 2х вариантов коммуникации: USB и Bluetooth
• Приятный дизайн.
• Удобный вывод информации
• Компактная схемотехника, как для таких мощностей.
• Возможность зарядки аккумуляторов напрямую (Внимание не перепутайте полярность!)
• Очень общительный и отзывчивый продавец-производитель.

Минусы DPS5020-C:

• Всего 1 коммуникационный провод в комплекте (списался с производителем — добавлять провод не планируют).
• Избыточный размер модуля Bluetooth.(списался с производителем — менять не планируют).
• Закрытый софт, хотя тут производителя можно понять, да и народ его потихонечку уже ломает.
• При наличии Bluetooth отсутствие приложений на смартфон и планшет, хотя, возможно, еще напишут. См. Update
• Просачивание пульсаций даже при закрытом выходе.

Резюме — к покупке рекомендую, единственно определитесь: нужна ли вам коммуникация.
Дополнение: (как я и предполагал) Со мной связался производитель и написал, что если у меня или моих друзей есть возможность создавать приложения на смартфон, то он может предоставить свои продукты бесплатно на исследование. Производитель здесь.

Update
Свершилось! Недавно производитель выложил мобильное приложение, которое поддерживает Bluetooth связь андроид-устройств (требуется Android 5.0 и выше) с такими преобразователями (естественно, только communication version).
Итак, если у вас коммуникационная версия с Bluetooth-модулем (если платы Bluetooth нет, то можно заказать отдельно здесь.) скачиваем отсюда мобильное приложение DPS(H) Series Android APP _V1.0.3_jiagu_at34-07.18,

Плюсы S-1000-48:

• Приемлемая цена.
• Наличие российского склада.
• Живуч.

Минусы S-1000-48:

• Детали применены без запаса
• Довольно большие пульсации
• Вентилятор довольно шумный и включен на постоянку
• Продавец отмораживается при проблемах.

Резюме — ограниченно годен, при доработках описанных выше (а возможно ещё муськовчане доработки подскажут). Нашел подобный блок питания гораздо дешевле: за $46.92(в приложении). Теперь точно дешевле 100 баксов киловаттник можно собрать.

В целом, соединением этих блоков, по факту, я получил киловаттный лабораторник компактного форм-фактора по цене немногим за сотню баксов.

Ссылка на 3D модель фронтальной панели на thingiverse.