Электронная нагрузка Atorch DL24M, 600Вт комплект

Не так давно я выкладывал информацию о относительно новой модели электронной нагрузки DL24M, являющейся продолжением версии DL24, обзор которой у меня был примерно год назад.
Во время публикации информации о DL24M на али как раз шла распродажа и я купил себе эту нагрузку и собственно хочу о ней сегодня рассказать.



Для начала немного ссылок, на анонс версии DL24M и на обзор DL24, возможно будет полезно, тем более по второй ссылке есть описание силового модуля для повторения. Кроме того некоторые моменты описания в обзоре я пропущу, так как частично DL24M повторяет особенности своей предшественницы.

На момент заказа набор стоил $66.33, с купоном вообще получилось около 60, сейчас продавец накинул почти десятку и комплект выходит уже $74 :(

Из ключевых параметров DL24M в зависимости от комплектации:
Входное напряжение — до 200 вольт
Ток нагрузки — 25, 30, 35, 40А
Мощность — 150, 300, 450, 600Вт
Режимы работы — CC, CV, CP, CR
Подключение — четырехпроводное.
Питание — 12 вольт
Коммуникации — Bluetooth

Упакована в кубическую коробку относительно большого размера, ничего не болталось и пришло в целости и сохранности.


Основной модуль нагрузки, к нему в комплект дали блок питания, инструкцию по четырехпроводному подключению и пакет с разной мелочью.


В пакете был:
1. Термодатчик
2. Переходник для блока питания
3. Переходник для подключения с использованием USB разъемов
4. Пара силовых проводов с крокодилами
5. Комплект крепежа

Блок питания такой же как бы в прошлый раз, очень бюджетный.


На странице товара четыре варианта комплектации:
1. Основной модуль с радиатором и панелью управления
2. С одним, двумя или тремя силовыми модулями.

Основной модуль может работать сам по себе, максимальный ток 25А, мощность до 150Вт.
Силовые модули могут работать только в комплекте с основным и добавляют к общему току по 5А и по 150Вт мощности.


Первое важное отличие от предыдущей модели, выносной блок индикации и управления, это действительно удобно. Единственное здесь этот модуль не фиксируется защелками в корпусе будущего устройства, а приклеивается на двухсторонний скотч.
Размеры наружные 85х62х16мм, монтажного окна — 75х52.5
Половинки корпуса на штифтах, никаких защелок или саморезов. Внутри соответственно плата управления и дисплей.


Управляет всем неизвестный мне микроконтроллер HC32L170, рядом с ним находится чип Bluetooth, настолько упрощенного решения я еще не видел, обычно это «многоножка», а здесь всего лишь SO-8.
Сзади компонентов нет, зато сзади хорошо видны какие-то контактные площадки, судя по тому что я понял вверху слева, скорее всего для программирования, ниже и левее не разобрался, а вот справа…

А справа второй важное отличие, теперь есть возможность подключения энкодера, ура!!! Там 5 контактов, слева направо:
On/Off
M
энкодер
энкодер
GND.

Для эксперимента я подключил энкодер и могу сказать однозначно, что так управлять на порядок удобнее, кроме того кнопку М лучше подключить к кнопке энкодера, а вкл/выкл сделать отдельной. В общем рекомендую запаять туда пятиконтактное гнездо, подключить энкодер и сделать нормальное управление.


Переходим к основному модулю, конструктивно он заметно компактнее предыдущего, по большей части из-за того что теперь здесь нет дисплея.
Размеры 110х118х70мм.


В передней части находится:
1. Четырехконтактный клеммник для подключения тестируемого устройства или переходника, внимание, плюс слева.
2. Разъем внешнего термодатчика
3. Места под два разъема, питания и выключателя, контакты включены последовательно.
4. Разъем вентилятора, три контакта но тахометр не используется
5. Восьмиконтактный разъем подключения выносного модуля.
6. Гнездо 5.5х2.1 для подключения блока питания.

Вентилятор управляется автоматически, при старте включается на короткое время, по нагрузкой работает если мощность более 10Вт независимо от количества модулей, а также если температура более 40-45 градусов. Шумит умеренно, причем иногда может шуметь как-то неравномерно, но какая либо регулировка оборотов отсутствует.


На три торца из четырех вынесены площадки для подключения силовых модулей, причем расположение контактов зеркальное. При подключении следите внимательно чтобы они совпадали с соответствующими площадками силового модуля, хотя производитель для наглядности еще и вырезы на платах сделал по разному.


Снизу рамка для фиксации радиатора, а также пояснение по поводу назначения разъемов платы и прочая дополнительная информация, правда на китайском.


Третье важное отличие, производитель заметно изменил схемотехнику, теперь здесь 2 АЦП HLW8110, каждый из которых имеет два канала, один для измерения тока, второй для измерения напряжения и применяются в счетчиках электроэнергии.


Но как оказалось, накрутили здесь буквально «от души». Полное описание АЦП есть по ссылке выше, я расскажу кратко.
У каждого АЦП HLW8110 есть два входа, но один дифференциальный, второй обычный. При этом на дифференциальные подключены термодатчики, внешний и внутренний, а на обычные измерение напряжения и тока самой нагрузки.
Кроме того, у каждого АЦП есть пины TX и RX, соответственно для приема и передачи данных, также на плате рядом стоит пара оптронов.
Так вот как я понял, цифровые входы/выходы АЦП логически включены параллельно, но у первого (измерение тока) электрически подключены непосредственно к контроллеру, а у второго (измерение напряжения) развязаны оптронами.
При этом GND обоих АЦП соединены непосредственно, а по входу питания АЦП измерения тока есть сопротивление около 260 Ом.


1. Напряжение измеряется непосредственно с делителя, а вот для тока поставили дополнительный ОУ, он виден справа, маркировка 333, но что именно за ОУ, я не разобрался. Ток измеряется на шунте с сопротивлением в 1мОм и все бы ничего, но лично на мой взгляд он мелковат для заявленного тока в 40А, причем не столько по мощности, сколько по сечению резистивного слоя и малой площади контактов. Он кстати толще остальных примерно в 2 раза.
2. А вот узел балансировки тока между силовыми транзисторами сделали корректно, по отдельному ОУ на каждый транзистор. Ток измеряется на резисторах по 10мОм включенных последовательно, т.е. в цепи каждого транзистора сопротивление в 20мОм
Но есть небольшое отличие основного транзистора, у него также поставили 20мОм, но набрали их из восьми по 10мОм. Обусловлено это тем, что основной модель рассчитан на ток до 25А если работает один, при добавлении модулей ток будет делиться между модулями.
Левее виден джампер, он переключает резисторы делителя в цепи входов этих ОУ. С выхода контроллера напряжение на вход ОУ идет через резистор примерно 10кОм, джампер 300Вт подключает к нему резистор 10кОм на землю, образуя таким образом делитель в 2 раза, джампер 450Вт подключает резистор 4.7кОм, а джампер 600Вт соответственно резистор 2.7кОм.

Также на фото виден и мелкий предохранитель, но стоит он по земляной шине, причем далеко от входа и судя по всему защищает измерительные цепи, но как говорится — это не точно.


Конечно решил посмотреть что за транзистор стоит под радиатором, пасты явно не пожалели :)
Подошва радиатора по размерам буквально впритирку.


1. Установлен транзистор IRFP260M, что весьма мало, так как такие транзисторы нормально рассеивают до 50Вт, максимально до 75Вт, как например в нагрузках ZKEtech, но 150Вт, очень оптимистично. Слева видна защитная диодная сборка STPS41H100CG на ток 40А и напряжение 100 вольт, включенная последовательно по силовой цепи входа. Сборка здесь вообще без запаса по току, и всего на 100 вольт, что мало для защиты при заявленных 200.
2. В процессе случайно выяснилось, что термопаста под транзистором не просто так, там скрывается терморезистор, чуть не сковырнул его.
3, 4. Просто ради интереса измерил сопротивление открытого канала (при 12 вольт на затворе) и емкость затвора. Измерение не совсем корректное, но общее понимание дает, 33мОм и 5.5нф.


Собрал обратно и пробую включить.
На удивление все нормально включилось, дисплей засветился и можно посмотреть что мы собственно имеем.


А здесь по сути все почти также как было у DL24, но с некоторыми изменениями:
1. Разрядов задания тока стало больше, теперь он кратен 1мА
2. А вот измерение тока и напряжение теперь имеет дискретность в 0.01В и 0.01А, зачем в таком случае задавать ток кратно 0.001А для меня так и осталось загадкой. Да еще и шкала получается до 9999 вольт и 9999 ампер при заявленных 200 и 40.
3. То же самое касательно мощности, диапазон стал больше, а дискретность меньше.
4. На место измерения внутреннего сопротивления вывели индикацию температуры силового транзистора, выше температура внутри корпуса модуля управления.

В общем проще сравнить визуально разницу в индикации, слева то, как было, справа, как стало, текущие показания уже были «из коробки», возможно насчитало пока калибровали.
Кстати на передней панели есть светодиод индикации подключения через ВТ, но видно его слабо, лучше видно символ ВТ выводимый на дисплей. Также на основной плате есть светодиод индикации питания, светит реально еле-еле.


К сожалению экран как и раньше, тусклый, кроме того защитная пленка ухудшает читаемость, потому заранее приношу извинение за низкое качество фото, вытягивал как мог.

Основные функции не изменились, нагрузка может работать в режимах CC, CV, CP и CR, но добавилась пара новых режимов, а если точнее, то один режим добавили, а еще один доработали и перенесли в отдельное окно. Оба режима выбираются через кнопку М и последующее нажатие ±
BRT — Тест внутреннего сопротивления батареи, есть два режима, маленькая и большая батарея. В этом режиме контроллер постепенно поднимает ток нагрузки и одновременно измеряет сопротивление при разных токах.
PT — Тест блоков питания, постепенно поднимает ток нагрузки, одновременно измеряя выходное напряжение. Вещь полезная, я писал что мне в предыдущее версии его не хватало. Но как же он медленно работает… это скорее тест выносливости БП, чем тест его нагрузочной способности. Нет, конечно тоже полезно, но если бы сделали хоть какую нибудь настройку скорости.



1. Меню основных настроек, зайти можно по длительному удержанию кнопки вкл/выкл. Убрали калибровку тока/напряжения, добавили выбор минимальной дискретности измерения тока, 10 или 1мА, позже покажу.
2. Если перед включением питания зажать кнопку М, то попадем в меню настройки подключаемых силовых модулей, соответственно с двумя модулями выбираем 300Вт и т.д. Для того чтобы переключалось просто продолжаем удерживать кнопку М после включения и отпускаем когда выделится нужная строка.
3, 4. А вот в этот режим я попал случайно, потом долго и муторно перебирал комбинации как в него попасть. Насколько я понимаю, это режим калибровки, но как им пользоваться, не совсем понятно. Попасть получалось после захода по кнопке М и поочередным нажатием кнопок -, М, + или вкл, -, М, +.
Сначала выделена верхняя строка, если подать питание, то выделится строка ниже и изменятся параметры. Нажатие любой из кнопок выводит на экран ОК, как я понимаю это сохранение настроек, выйти можно только выключив питание. Я пробовал изменять напряжение калибровки (судя по всему надо подать 0.5В), но ничего не менялось.


Для начала подал питание на один основной модуль, дал нагрузку в 100Вт, все нормально, попробовал поднять до 150, также без проблем, но стоило чуть больше изменить ток или напряжение и нагрузка мгновенно информирует о превышении мощности. Защита это хорошо, но она здесь очень чувствительная и срабатывает от малейшего превышения.
Снизил мощность до 140Вт, погонял немного и уже на этом этапе заметил, что температура растет очень шустро, даже за короткое время она доросла до 83 градусов и на этом не остановилась, хотя в комнате было весьма не жарко.


А это тест минимального входного напряжения при котором нагрузка продолжает стабилизировать ток. При токе в 15А выяснилось что 1.58-1.65 (зависит от температуры) ток еще стабилизируется, но если снизить ниже, то ток начинает снижаться.
Естественно при большем токе этот порог будет еще выше и добавление силовых модулей глобально картину не изменит, так как будет увеличиваться падение на входном диоде и токоизмерительном шунте.


Еще тесты, много фото, но по большому счету смотреть на них необязательно, проще прочитать выводы.

Задание тока в диапазоне от 1мА до 5А с рядом 1, 2, 5.
На малых токах работает неустойчиво, на режим выходит примерно при 10мА и больше, точность вполне приемлемая, а при токах 100мА и больше даже хорошая.


При 10А также нет проблем, можно было бы измерить и больше, но это добавит сложностей, на мой взгляд нагрузка ведет себя нормально.
А вот на малых токах не только большая погрешность установки, а еще и болтанка, например при установке 1мА ток вообще может быть 0.02мА, а при 5мА снижаться до 3мА.


Так это выглядит при тока 5, 50, 100 и 500мА, ощущение что ток меняется около ±3-4мА и просто на малых значениях это видно сильнее.


В меню можно выбрать режим повышенной точности, тогда разрешение задания тока становится кратным 0.1мА и опять же не понимаю какой в этом смысл, если все равно измерять можем только кратно 1мА, по моему какой-то оверинженеринг.


Здесь нагрузка хоть и дает установить малые значения тока, но более-менее адекватно это делает при токах 5мА и больше. Задавался ток — 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 и 500мА
Причем отмечу то, что «болтанка» заметно ниже чем в предыдущем режиме. Вообще обеспечить такую точность на малых токах при 1мОм шунте надо еще очень постараться.


В режиме высокого разрешения при токах 50 и 500мА.


Также не было проблем и при токах до 2А. Хотел бы сказать что все просто классно, но не скажу, максимальный ток в таком режиме только 2 ампера, а чтобы переключить режим надо опять лезть в меню. На мой взгляд можно было сделать два диапазона, которые переключались бы автоматически.


Проверка точности измерения напряжения.
Здесь на вход я подавал напряжения в диапазоне от 0.1В до 61В и опять с рядом 1, 2, 5, исключение только для верхнего значения.
При 0.1 вольта нагрузка ничего не отобразила, далее все было неплохо, но почти при всех тестовых напряжениях результат был завышен примерно на 0.2 вольта. По своему результат неплох и меня устраивает, думаю можно было бы его улучшить, но аппаратно его не откорректировать, это программная ошибка калибровки, надо разбираться.


Как и у предыдущей нагрузки есть сложности с режимом CV, скорее всего из-за плавного поднятия тока она «вылетает» за установленное значение, БП сбрасывает напряжение и дальше по кругу.


А это также CV, но в разных режимах — 10В 2А, 20В 2А, 20В 5А, дальше случайно поднял еще выше, по моему до 30В и нагрузка ушла в защиту.


Как я писал в самом начале, нагрузка была куплена в «максимальной комплектации», т.е. с тремя силовыми модулями.
Суть силового модуля предельно проста, плата, на ней транзистор, сверху радиатор. На все четыре стороны платы выведены контактные площадки, пара в прямом виде, пара в зеркальном.
В комплекте к каждому модулю дали по пять винтиков и гаечек, такой же комплект был и к основному модулю, но там в нем смысла нет, считаем что просто запасной.


Далее все предельно просто и чтобы получить систему в 600Вт надо:
1. Подключить все три силовых модуля соблюдая маркировку на платах. При меньшем количестве модулей можно выставлять их в произвольные положения относительно основного модуля, но также надо соблюдать правильность подключения. В полной конфигурации можно только том виде что на фото.
2. Джампер ставим в положение 600Вт
3. Перед подачей питания зажимаем кнопку М и удерживая её далее выбираем 600Вт 40А
4. В обычном меню после этого станет доступен режим 600Вт.


Не помню с какого режима я начал тесты, это не так важно, но проверять далее решил при напряжении 50 вольт и токе нагрузки 10А.
Выставляю на БП 50 вольт, ограничение 15А, подаю на вход нагрузки, на нагрузке задаю 10А, через 1-2 сек слышу очень короткий звук зззз.., на который сначала не обратил внимание и далее пытаюсь понять, почему при заданных 10А у меня на нагрузке 15А и напряжение немного больше двух вольт…

В данном случае можно сказать что легко отделался, так как питал нагрузку от регулируемого БП и он просто ушел в ограничение тока, а ведь если бы проверял аккумулятор, то было бы грустно. Кстати, предохранитель надо ставить ОБЯЗАТЕЛЬНО, причем не абы какой, а такой, который выдержит то напряжение, при котором вы планируете использовать нагрузку.



Попробовал сначала вычислить «погорельца» миллиомметром, но в итоге просто отключил первый попавшийся силовой модуль.


И сходу попал именно на тот, который умер, хотя изначально было подозрение на основную плату. Транзистор ушел почти в КЗ, проверять полевые транзисторы конечно надо сначала разрядив емкость затвора. Остальные три транзистора были исправны.

Виной стало то, что транзисторы и так работали в запредельном режиме, а кроме того с ростом напряжения их работа становится еще тяжелее. И следует учитывать, что 2 вольта 100А, 20 вольт 10А и 200 вольт 1А это хоть и одна и та же мощность, но большая разница для полевого транзистора работающего в линейном режиме.


Быстренько меняю на другой и продолжаю тесты, причем попутно пришла мысль посмотреть как распределяется тепло между модулями и как балансируется ток.


Для проверки балансировки тока измерялось падение на участке — минус силового входа нагрузки и исток транзисторов. У основной платы измерялось непосредственно на выводе транзистора, у дополнительных на соединительных клеммах.
В итоге получено при токах — 1, 3, 6, 12 и 18А.

Видно что имеется заметный разбаланс при малых токах, который потом заметно уменьшается, это вносит дополнительную проблему с работой при высоком напряжении. Т.е. если мы проверяем источник с напряжением в 100 вольт и током в 3-5А, то кроме смещения зоны безопасной работы получаем еще и неравномерную нагрузку между каналами. Соответственно какой-то из каналов раньше выйдет из безопасной зоны и будет перегружен еще больше.

При малом напряжении ситуация обратная, транзисторам работать легче, а баланс лучше.


Температура плат в разных режимах, здесь вся конструкция лежит вентиляторами вниз, соответственно охлаждение ухудшено, зато можно посмотреть нагрев транзисторов по температуре платы под ними.
Режимы:
40 вольт 1А
40 вольт 2А
10 вольт 6А

В последнем режиме пришлось закрыть участок, где расположен защитный диод, сильно он «светил» в ИК диапазоне.
К слову, именно из-за дополнительных компонентов основная плата работает в более нагруженном режиме, греется как транзистор, так и защитный диод, а также токоизмерительные шунты. При 40А токе на всем этом будет выделяться более 30Вт!

Также следует учитывать, что тяжелым будет и режим токоизмерительных шунтов балансировочного узла при использовании только одного дополнительного модуля. Основной модуль рассчитан на 25А и использует шунт 20мОм набранный из восьми по 10мОм, соответственно на них будет рассеиваться 12.5Вт или около 1.5Вт на каждом резисторе. При двух модулях и токе в 30А получается по 15А на транзистор, что для шунтов основного транзистора будет конечно хорошо, а вот та пара которая используется для дополнительного будет рассеивать 4.5Вт или по 2.25Вт на каждый резистор. При трех или четырех модулях ситуация заметно лучше, самым критичным является именно вариант с одним силовым модулем.


Наученный горьким опытом решил проверять уже при напряжении в 40 вольт, постепенно поднимая ток нагрузки. Также попутно оценил точность задания тока при помощи амперметра блока питания и скажу что здесь все отлично.
Зато на фото хорошо видно, насколько ярче и четче экран у блока питания, чем у нагрузки. Без вспышки видно конечно неплохо, но заметно хуже чем у блока питания.


При мощности около 560Вт вся эта конструкция довольно быстро (где-то за минуту-полторы) ушла за предел в 100 градусов и отключилась по перегреву. При этом устройство было не в корпусе, а свободно лежало на столе радиаторами вверх, да и в комнате было около 20 градусов, так что ни о каких 600Вт и речи быть не может…


Термофото сразу после отключения. Кстати, выяснилась приличная недоработка, если нагрузка отключается по перегреву, то попутно отключаются и вентиляторы, а включаются они после нажатия на любую кнопку и соответственно сброса уведомления о перегреве. Рекомендую поставить термовыключатель, который не давал выключаться вентиляторам при высокой температуре, можно взять хотя бы на 60-80 градусов.


Еще одна небольшая особенность, которую заметил. Транзистор основного модуля горячий, нагрузка отключена, вентиляторы работают, температура падает, но если включить нагрузку снова, то значение температуры на дисплее сначала немного снизится, а только потом опять начнет расти. Это не критично, просто наблюдение.


В прошлый раз меня просили измерить пульсации в силовой цепи нагрузки, тогда как-то забылось, но в этот раз решил провести и этот тест.
Пульсации измерялись на токоизмерительном шунте основного модуля при подключенных силовых модулях и при токах 0.5, 1, 2, 5, 10 и 20А. Соответственно получается что пульсации измерены на резисторе 20мОм при токах 0.125, 0.25, 0.5, 1.25, 2.5 и 5А.


А также при токах 10 и 20А (2.5 и 5А на шунте 20мОм) в режиме с более быстрой разверткой. Короткие импульсы, видимые здесь и шум на скринах выше дает скорее всего БП осциллографа, в качестве источника который нагружал, использовалась батарея аккумуляторов.


Как уже было понятно с самого начала, подключить нагрузку к ПК или телефону можно только через Bluetooth, так как привычного USB здесь нет. но в данном случае это оказалось даже удобнее, ну и плюс гальваническая развязка.
Я использую Windows 10, зашел в настройки подключения через BT, в процессе поиска обнаружилось устройство DL24M, выбрал его.


В диспетчере устройств появилось как устройство DL24M, так и два виртуальных СОМ порта, СОМ12 и СОМ13.


Скачал ПО, выбрал СОМ12, ПО подключилось, даже как-то неинтересно, а где пляски с бубном?
Но ПО не отличается «умом и сообразительностью», в нем не появилось ничего нового, увы. Ну вот почему не сделать нормальное ПО, хотя бы как у ZKEtech, или это реально настолько сложно? Ведь ПО реально пустое…


Выводы.
На мой взгляд нагрузка по своему интересна, имеет ряд улучшений относительно предыдущей версии, например:
1. возможность подключения трех силовых транзисторов дополнительно к основному, причем с балансировкой тока
2. добавлен тест нагрузочной способности блоков питания
3. можно подключить энкодер
4. есть режим повышенной точности задания и измерения тока, но только до 2А
5. дисплей и контроллер вынесены в отдельный модуль
6. Измерение температуры силового транзистора производится более корректно.
7. Измерение внутреннего сопротивления источника при разном токе нагрузки.

Но не обошлось без недостатков:
1. Транзисторы явно без запаса по мощности, особенно это будет проявляться при напряжениях более 50 вольт
2. 600Вт можно получить только кратковременно, дальше перегрев
3. Токоизмерительные шунты работаю в предельных режимах, особенно это касается основного шунта и вспомогательных при использовании только одного силового модуля.
4. Защитный диод применен без запаса по току
5. Тусклый дисплей
6. Нет информации по калибровке нагрузки
7. Унылое ПО
8. Слишком медленный процесс теста нагрузочной способности блоков питания, нет регулировки скорости.
9. Опять проблемы с режимом CV
10. «Болтанка» тока при малых значениях.

В общем говоря, если опять будут скидки, то к покупке рекомендую, но возможно придется доработать:
Если делать «как лучше», то выносить с платы транзистор на отдельный радиатор с вентилятором, но в этом случае надо менять диод (его в любом случае лучше заменить) на более мощный и также охлаждать. Возможно на том же радиаторе что и транзистор, тем более на его фланце тот же потенциал что на транзисторе, т.е. можно установить на одном радиаторе без изоляции.
Дальше шунты, в идеале заменить общий на 1мОм, очень желательно четырехпроводный, как я как-то показывал, но встает проблема калибровки, либо подбирать «аппаратно», либо разбираться, как это сделать программно.
Шунты балансировки можно оставить как есть, но я бы также заменил на более мощные, потому как они тоже будут греться при больших токах.
Энкодер добавить однозначно, делает управление гораздо удобнее.
Клеммник убрать, 40А для него многовато, провода входа запаять напрямую.

Кроме того, если покупать, то на мой взгляд выгоднее брать только основную плату, так как на неё есть всё что нужно для полноценной работы с внешними транзисторами, ну а радиатор и транзисторы использовать свои. Для работы при мощностях в 600Вт лучше применить другие транзисторы и как всегда, охлаждать и еще раз охлаждать!

Ну а так вроде пока всё, надеюсь что было полезно.