Программируемый источник питания «PS-5010PL3A» от компании «E-Core»: ЛБП с "изюминкой"

Здравствуйте, уважаемые радиолюбители.

Сегодня перед нами очередное устройство от компании «E-Core». Вы, возможно, помните, что у меня уже было два устройства — «Тихоня» и «PS-3010PL3». Так чем же принципиально отличается новый прибор от своих старших товарищей? Хорошей традицией компании «E-Core» стало добавление в свои приборы некоторого количества новых идей, а не простое расширение границ при том же самом функционале. Так что наш сегодняшний гость обещает нам интересное путешествие в свой «внутренний мир», а не простое перечисление характеристик. Итак, поехали.

По сути своей, герой нашего сегодняшнего обзора это эволюционное развитие всё той же линейки гибридных регулируемых источников питания, на которых компания «E-Core» и специализируется. Но каждый следующий прибор не просто вбирает в себя достоинства предыдущей модели, но и обязательно привносит нечто новое, какие-то идеи или улучшения, призванные не только упростить пользователю жизнь, но и дать ему в руки дополнительный функционал для реализации собственных идей! Именно за это я люблю приборы «E-Core». Но об этом поговорим в конце.

Поскольку большая часть настроек и параметров унаследована от предыдущей версии прибора, то я не буду специально заострять внимание на всех возможностях. Лучше, чем «Руководство по эксплуатации» и обзор предыдущей версии прибора, я всё равно рассказать не смогу, поэтому сконцентрируюсь на изменениях.

Начнём, пожалуй, с банальности. Выходные характеристики основного канала теперь составляют 50 В и 10 А при суммарной выходной мощности в 200 Вт. Всё же верхней границы в 30-36 В, присущей большинству подобных устройств, иногда не хватает и приходится искать обходные пути: либо последовательно соединять несколько источников, либо находить иной, как правило, не обладающий функционалом уже привычного нам в работе. Так что увеличение выходного напряжения до 50 В кажется мне вполне разумным решением.

На лицевой панели появился блок управления дополнительным каналом, а также установлен иной тип выходных клемм:




Вторым нововведением в новом устройстве стал дополнительный — но полноценный! — ШИМ-канал на 12 В и 2.5 А. В данном случае ШИМ — высокочастотный, собран на высокочастотном Step-Down-преобразователе MP2307 (340 кГц по заявлению производителя), а на выходе установлен полимерный конденсатор (220 мкФ), зашунтированный керамикой, что призвано обеспечить малые пульсации при малой же выходной ёмкости.


Особенностью канала являются два режима работы: «независимый», когда пользователь сам задаёт желаемые напряжение и ток, и режим «быстрой зарядки QC3.0», когда выходной ток устанавливается в максимальное значение — 2.5 А, а выходное напряжение устанавливается контроллером быстрой зарядки с поддержкой следующих протоколов:
— Qualcomm® Quick ChargeTM 2.0/3.0, Class A;
— USB Battery Charging Specification 1.2 (BC1.2);
— Apple (1A/2.4A) resistor mode;
— Samsung Tab 2.1A charging mode;
— China Telecommunication Industry Standard YD/T 1591-2009.

Как и основной, дополнительный канал имеет защиту от переплюсовки, поддерживает режим «Триггер», а также может быть настроен на ограничение устанавливаемых выходных параметров (подробнее об этом ниже).

Следует заметить, что дополнительный канал полностью изолирован от основного.

В общем, ещё один канал никогда не будет лишним. Например, чтобы запитать какое-нибудь устройство вроде Arduino, Raspberry PI или управляющую часть, когда основной канал нужен для других целей. А можно подзарядить телефон или планшет. Или даже получить двухполярное питание, соединив его последовательно с основным каналом. И если в предыдущей версии прибора это был всего лишь дополнительный разъём, на работу которого мы никак повлиять не могли, то теперь это полнофункциональный выход со всеми присущими ему возможностями.

Про дополнительный канал вроде бы поговорили, теперь вернёмся к основному функционалу устройства.

Прежде всего следует отметить наличие на входе двухзвеньевого фильтра из двух плёночных конденсаторов и двух дросселей. Это классическое решение призвано устранить проникновение помех из сети электропитания, а также не давать «фонить» в сеть самому устройству.



Выходной канал получил в «нижнем» плече транзистор (VT5), через который при снижении напряжения (например, при переходе из режима «CV» в режим «CC») «сливается» энергия и так-то небольшой выходной ёмкости устройства или же подключенной схемы.



Как видно из схемы, при отключении выхода транзисторы VT3, VT4 и VT5 закрываются, и нагрузка полностью отключается как по шине "+", так и по шине "-".

В устройстве появился дополнительный канал измерения тока. Теперь при токе до 1 А используется один канал — с разрешением 0.1 мА, а при токе более 1 А — другой, с разрешением 1 мА. В соответствии с этим изменён и алгоритм отображения величины измеряемого тока на дисплее: При токе до 1 А данные отображаются в мА с разрешением 0.1 мА (например: «103.1 мА»), а при токе более 1 А — в А с разрешением 1 мА (например: «5.214 А»). Отображение «ведущего» ноля отключается в пользовательском меню.





Можно было бы сказать, что по аппаратным изменениям это, пожалуй, всё. Но есть один ньюанс, о котором мы поговорим чуть позже. А пока перейдём к программной части.

Визуально интерфейс прибора изменений не претерпел: всё те же основные и дополнительные параметры, а также область индикации. Разумный компромис между информативностью и читаемостью показаний был найден ещё в предыдущей версии прибора, поэтому мудрить не стали и в погоне за ещё лучшим это хрупкое равновесие нарушено не было.

Параметр Aux1 теперь может отображать не только отданную ёмкость (А/ч), но и отданную энергию (Вт/ч), что должно пригодиться тем, кто часто работает с аккумуляторными батареями. Отданная энергия вычисляется как интеграл мощности по времени. Вычисление интеграла осуществляется методом трапеций с частотой около 3Гц. Обнуление значения осуществляется при переходе из режима Off в режим CV/CC.

Индикация Aux2 теперь зависит от того активен или нет в данный момент дополнительный USB-канал. При активном (USB-выход в состоянии «Adj» или «QC3.0») в данной зоне отображаются параметры USB-канала: режим работы или сработавший вариант защиты (переполюсовка, превышение напряжения или тока, триггерная защита); напряжение на выходе; ток и один из выбранных пользователем дополнительных параметров (Вт, А/ч, Вт/ч, споротивление подключенной нагрузки или измеренное напряжение на выходе).

Если же USB-канал неактивен, то значения, отображаемые на Aux2, соответствуют таковым для основного канала (выбор необходимого параметра задаётся в меню пользователя).

В приборе появился ещё один вариант блокировки изменения выходных параметров — по таймеру. Например, если мы в течение N секунд не крутим ручки настройки, то значения блокируются и дальнейшие вращения энкодеров не будут изменять параметры. Время до включения режима блокировки задаётся в пользовательском меню в диапазоне от 2 до 100 секунд. Включение режима индицируется надписю «BLK» в зоне отображения функций. Снятие блокировки производится коротким нажатием кнопки «Set».

Ещё одним замечательным нововведением стал режим ограничения устанавливаемых параметров, причём лимитриуются не только напряжение и ток, но и мощность! И всё это для обоих каналов (правда, мощность — только для основного). Это необычайно удобно. Не нужно отвлекаться на прибор и смотреть, не выхожу ли я за рамки допустимых значений. Просто крутишь себе нужную ручку и точно знаешь, что выше заданного не накрутишь, и нет повода опасаться спалить питаемое устройство.

Поясню на примере. Допустим, нам необходимо проверить работу подключенной к прибору нагрузки, но мы знаем, что диапазон работчих параметров устройства уже диапазона, выдаваемого источником питания. Вот мы и устанавливаем, например, максимум выходного напряжения в 24 В, тока — в 3 А, или же общего энергопотребления в 80 Вт. Теперь, как бы мы ни выкручивали ручки энкодеров, получить на выходе более 24 В или 3 А мы не сможем. То же самое и с мощностью: получить более установленной не получится. Как только выходная мощность достигнет установленного порога, прибор начнёт снижать ток. Причём что интересно: при отсутствии ограничений на напряжение и ток, увеличение задаваемого напряжения ведёт к снижению тока для поддержания лимита выходной мощности, но увеличение задаваемого тока напряжение не снижает. В целом — разумно, но хотелось бы иметь опцию, когда увеличение тока уменьшает напряжение.

Но, пожалуй, самым главным нововведением в «PS-5010PL3A» является наличие двух линий: «Входа» (External Input) и «Выхода» (External Output), которыми можно управлять из пользовательской программы. Друзья, вы только представьте: связь с «внешним миром»! «Дёргая» один единственный ExtOut можно сделать массу вещей: например, замыкать и размыкать управляющее реле, или передавать на какую-нибудь Arduino ту или иную управляющую команду (последовательностью «нулей» и «единиц»). Вы только посмотрите, какие вещи люди умудряются вытворять с помощью одной ноги какой-нибудь ATtiny2313, где этих ног и так в обрез. Так что смекалистый ум сумеет выжать из этой возможности прибора максимум.

Лично я эксперимента ради попробовал поуправлять кнопкой включения и выключения электронной нагрузки, приобретённой на AliExpress. Понадобилось всего два проводка и немного времени для написания собственной программы и у меня в руках устройство, которое умеет «тренировать» (заряжать и разряжать) аккумуляторные батареи. Ну не красота ли? Можно изрядно сэкономить на «Кулоне» ;)

На разъём DB9-F выведены следующие линии:
— External Input и External output;
— UART «TX» и «RX»;
— RS485 («A» и «B»);
— +5 В / 20 мА;
— GND.

Причём все они гальванически развязаны с источником питания через оптопары LTV-357T (что, разумеется, накладывает ограничение на их использование по напряжению и току).

Оптопары и контроллер RS-485:


Кстати, во время написания обзора прибор обзавёлся новым функционалом! Теперь из пользовательской программы можно производить захват ШИМ-сигнала со входа External Input!!! Диапазон значений — от 0 (заполнение 0%) до 1000 (заполнение 100%), что лишь чуть-чуть не дотягивает до полноценного 10-битного АЦП (1024 значения), а ведь это АЦП какой-нибудь Arduino! Частота ШИМ-сигнала должна находиться в диапазоне от 2 до 50 Гц, точность измерения понижается с ростом частоты. Думаю, «батареечники» без труда смогут прикрутить термометр (а то и два, если ExtOut'ом их переключать), а запитать с того же разъёма DB9-F, где присутствует пин питания +5 В / 20 мА. Да что там говорить?! С таким функционалом можно такого наворотить — ого-го! :)

Вот таким получился новый прибор «PS-5010PL3A» от компаниии «E-Core». Кстати, имеется урезанная версия прибора без второго USB-канала («PS-5010PL3» без индекса «А» в названии), что позволило несколько снизить цену.

А сейчас мне бы хотелось объяснить...