Регулируемый импульсный источник питания GOPHER CPS-3205II

Gopher Technology выпускает большой спектр разных источников питания, в том числе и серию CPS 3205 в разных модификациях. Как в них разобраться и чем они отличаются друг от друга?. Изучив сайт производителя, обобщил размещенный там материал и подробно изучил модель Gopher CPS-3205II.

Отдельные параметры в таблице оставил не переведенными так, как не берусь интерпретировать гугл перевод. Однако и по имеющейся информации уже можно составить представление о различиях и более детально подойти к выбору БП. Можно предположить, что первая версия была CPS3205, потом CPS3205L – это практически одинаковые БП. Различия лишь в том, что у первого есть кнопка и функция Lock блокирующая органы управления после установки нужного напряжения и тока от случайного изменения, а у второго эту функцию заменили функцией ваттметра. Следующей модификацией, как мне кажется, была модель CPS3205С. Здесь вернули функцию блокировки органов управления (Lock), чуть расширили диапазон рабочих напряжений, добавили активный FPC (самая дорогая модель) и уже установили амперметр на четыре сегмента. В модели CPS3205 II убрали активный FPC, существенно снизив стоимость БП, и не менее существенно улучшили точность вольтметра и амперметра, а так же серьезно снизили пульсации на выходе. Информации по CPS3205Е на сайте производителя не нашлось. Отдельно хочу остановиться на точности измерения напряжения и тока для вышеуказанных моделей. Запись ? 0.3% + 1digit малоинформативна для большей части людей, да к тому же нужно учитывать разрядность измерительных приборов. Так в моделях CPS3205, CPS3205L  амперметр трехзначный, а в CPS3205С  четырехзначный и при одинаковых 0,3%  погрешность будет разной. Поэтому для наглядности сделал сравнительные расчеты, которые показывают разницу в моделях по точности измерений:

Как видим, точность измерений зависит от заложенных возможностей (имею в виду 0,1 или 0,3 %) и разрядности индикатора. 1digit означает один младший разряд индикатора. В случае с 3205 это 0,01, а в случае с 3205С или 3205II это 0,001. Из приведенных данных и расчетов следует, что наилучшей заявленной точностью измерений напряжения и тока обладает  CPS3205II. К теме обзора вышеприведенная информация имеет опосредованное отношение, но возможно кому то пригодится. Лично мне было интересно узнать, в чем разница между моделями.

Теперь о самом виновнике обзора - CPS3205II.

Поставляется БП в традиционно простенькой картонной коробке с типовой этикеткой CPS3205

Внутри коробки БП зафиксирован вкладышами из пористого материала и плотно уложенными шнурами.

На сей раз корпус блок питания из алюминия имеет серый цвет.

На самом дне коробки скрывалась инструкция.

скрытый текст↓

В комплекте к БП, как положено, имеются два шнура – сетевой и для подключения нагрузки. Сетевой шнур длиной 153 см мне кажется немного жестковат, но благо подойдет от любого компьютера и можно подобрать.

Шнур для подключения нагрузки (75 см) на мой взгляд сделан не очень хорошо.  Вот крокодилы и штеккеры хорошего качества, а шнур жесткий и совершенно не припаян к крокодилам и шьеккерам – зажали винтом и обжали на крокодилах. Буду искать шнур получше.

Ребристый корпус БП может быть серого или синего цвета. Ребристая часть корпуса (верхняя часть и боковые стенки) сделана из алюминиевого профиля и представляет собой один большой радиатор. 

На днище установили ножки. Они немного твердоваты и по столу слегка скользят, но следов не оставляют.

Задняя стенка крепится к корпусу четырьмя винтами под крестовую отвертку. Здесь расположились кнопка включения/выключения БП, гнездо сетевого кабеля, переключатель сетевого напряжения 110/230 вольт, и клеммы выходного напряжения. Позиции кнопки сетевого выключателя обозначили цифрами 0 и 1. Над выходными клеммами не забыли нанести надпись Output , а сами клеммы помимо цветовой маркировки помечены знаками – и +.

Клеммами производитель порадовал – они производят впечатление добротных компонентов. Втулки гаек сделаны из сплава с желтоватым оттенком. Уже наличие самих втулок дает надежду на долгий срок службы гаек.

Расположение выходных клемм сзади на первый взгляд вызывает огорчение, но как показала разборка, этот шаг обоснован и позже поясню почему.

С коммутациями все предельно ясно и можно переходить к органам управления и отображения информации на передней панели БП. Тут интересного куда больше.

Передняя панель так же сделана из алюминия и имеет рельеф. Наклейка вклеена в углубление. Думаю, что если бы хотели сэкономить, то с рельефом лицевой панели не заморачивались бы, да и с винтами под шестигранник тоже. Другими словами БП имеет привлекательный вид.

Правильным шагом можно назвать установку четырехзначных индикаторов вольтметра и амперметра. Их подписали, а рядом расположили светодиоды, показывающие в каком режиме работает источник питания: CV – стабилизация напряжения и СС – стабилизация (ограничение) тока. Правее приютился переключатель установки напряжения и тока. Регулировка их значений осуществляется ручкой энкодера.

Энкодер тут применили в силу того, что конструкция БП позволяет устанавливать каждый из четырех разрядов вольт/амперметра. Регулировка начинается с младшего разряда и чтобы не тратить много времени на установку, например, 25 вольт, кнопкой энкодера выбирается нужный разряд и устанавливается соответствующее значение.

На ручке энкодера так же не экономили – выполнили из алюминия, есть накатка и крепится ручка винтом под шестигранник.

Кнопка Lock позволит не спалить подключенное к БП устройства во время испытаний, наладки или его работы. Ею блокируется энкодер и как бы в азарте хобби/работы Вы случайно не навернули ручку, напряжение и ток на выходе не изменится. Полезная функция, бережливая).

Последняя кнопка On/Off имеет двойное назначение – в процессе работы ее можно отключить и снова включить подачу напряжения на выход БП, а так же запрограммировать наличие или отсутствие напряжения на выходе БП сразу после его включения. Опять же полезная функция – мало ли как поведет себя БП при включении? Может затрещит или выпустит белый дым капитуляции с эффектным уничтожением подключенного устройства к выходу. Так что не лишняя предосторожность и предусмотрительность инженеров.

Чем обосновано отключение/подключение напряжения на выходе БП в процессе работы? Дело в том, что сразу отключить напряжение на выходе выключателем сетевого напряжения не получится, что обусловлено емкими конденсаторами, примененными в схеме данного источника питания. Будучи отключенным сетевым выключателем, блок еще секунд десять держит на холостом ходу на выходе напряжение. Как выход физическое отключение проводов от блока питания к нагрузке, но это неудобно. Вот и нашли удобное и быстрое решение в виде функции отключения/включения напряжения на выходе кнопкой On/Off.

Управлять этими двумя функциями просто: краткое нажатие отключение/включение напряжения на выходе, длительное активация появления/не появление напряжения на выходе сразу после включения.

Максимальное напряжение на выходе БП 32,3 вольта.

По прежнему на своем месте функция вольтметра: кнопкой On/Off отключаем напряжение на выходе и подключаем к крокодилам источник тока.  Штатный вольтметр покажет напряжение на нем.

При измерении напряжений на выходе БП показал отличные результаты на холостом ходу.

Под нагрузкой 1, 3, 5 ампер результаты так же на высоте.

Дальше сверил показания штатного амперметра с внешним. Измерения проводил на разных напряжениях и силе тока, но перегружать обзор фотографиями не буду и приведу такие примеры.

В подавляющем большинстве  случаев показания амперметров отличались лишь из-за разной разрядности приборов.

После проведенных опытов у меня оснований сомневаться в стабильности напряжения, тока на выходе и точности показаний нет.

Больше всего времени у меня ушло на измерение пульсаций. В данной модели БП они заявлены на уровне 10 мВ. Осциллограф у меня не из супер современных, но я все же два с лишним часа пытался их фиксировать под нагрузкой. Изнастроился как только мог и одолели меня сомнения на счет моего осциллографа. Максимум, что мне удалось зафиксировать при щупе 1:1, 20 мВ на деление и закрытом входе осциллографа это незначительные изменение луча.

Поэтому БП был отдан коллеге, у которого имеется современный цифровой осциллограф.

Результаты измерения пульсаций оказались не однозначны.

Без нагрузки во всем диапазоне напряжений пульсации на выходе БП были в районе 7 мВ.

Под нагрузкой картина как бы другая.

Напряжение 0,96 вольт при токе 5 ампер показали пульсации в районе 20 милливольт.

10 вольт при токе 2,8 ампера – 15,2 милливольта.

20 вольт при токе 3,3 ампера – порядка 18 милливольт.

30 вольт при токе 4,4 ампера – порядка 20 милливольт.

Значения пульсаций колеблются в районе приведенных значений во всем диапазоне напряжений и токов. Они оказались почему то выше заявленных, но не думаю, что буду «шатлы запускать» – все таки речь идет о милливольтах и для подавляющего круга задач этим можно пренебречь, хотя вопрос и остался.

Разумеется, было интересно заглянуть внутрь БП. Открутил заднюю панель, хотя лучше начать с передней так, как она только одним шлейфом соединена с платой БП. Днище выходит по направляющим.

Плата БП вставляется в направляющие в профиле корпуса и уже жестко крепится винтами, прижимающими транзисторы, диодный мост, сдвоенные диоды к корпусу для отведения тепла от них. Получается, что плата расположена вверх ногами – нижней стороной вверх, а компонентами схемы вниз. Греться на плате нечему, а тепло от прикрученных к радиатору/корпусу деталей отводится хорошо, так что такое расположение ни чем не грозит в плане нагрева. Указанные тепловыделяющие компоненты крепятся к корпусу через термопрокладки.

Внутри, как говорит один мой товарищ, все так аккуратно и красиво, что хоть в сервант ставь)).

Уже на этой фотографии можно увидеть и предохранитель и идейно правильные конденсаторы Х2 и Y1.

При близком рассмотрении видим термистор для снижения тока при зарядке конденсаторов после включения и варистор, обеспечивающий защиту от перенапряжения. На него бы еще термоусадку одеть.

Последовательно включенные конденсаторы на входе изготовлены SAMXON и имеют номинал 270 мкф на 200 вольт.

N-канальные MOSFET F13NK50Z

Диодный мост GDU407 (он же RS407 или KBL407)

Ultra Fast сдвоенные диоды MUR1640CT 

В качестве ШИМ контроллера здесь применили давно использующуюся и хорошо себя зарекомендовавшую TL494. 

На TNY274GN построен источник питания для электроники БП. В ее же цепях стоит оптопара PC817.

 

Двойной операционный усилитель LM358 перенесли ближе к разъему платы управления. Зачем то залили лаком, и сфотографировать маркировку не удалось, но рассмотреть можно.

 

Выходной конденсатор 2200 мкф на 35 вольт и на выходных клеммах еще один на 470 мкф * 35 вольт.

Плата отмыта от флюса, видимо курящих приемщиков ОТК уволили), что для потребителей хорошо.

Но потом снова приняли на работу) – плату управления мыли с меньшим рвением (следы флюса в местах ручной пайки индикаторов, шлейфа, светодиодов), но на работе устройства это не отразилось.

В ходе изучения передней панели и платы управления стало ясно, что выходные клеммы впереди просто негде разместить и либо корпус другой применять, либо выносить на заднюю панель, что и сделали конструкторы.

Для порядка перечислю самые выдающиеся компоненты:

Заправляет тут всем микроконтроллер STM8S105K4T6C 

Данные с него поступают на индикаторы через регистры 74НС595D 

Регулятор напряжения на 3,3 вольта LD1117AG33AQTGT7   

Последний корпус это снова операционник LM358.

Завершив изучение блока, скажу, что сделан он хорошо и с достойными характеристиками. Наверняка он не удовлетворит всех на глобальном уровне, но большому количеству посвященных в провода, паяльник и прочую атрибутику, он точно будет полезен, а так же не заставит думать о своей замене в виду плохого качества.

Лично я теперь буду пользоваться им чаще, чем линейным (тяжелый, ток только до 3 ампер, шумный (трансформатор + куллер), но по правилам отмечу:

минусы - шнур для подключения нагрузки и пульсации выше заявленных;

плюсы - широкий диапазон выходного напряжения и тока, небольшие габариты, многоразрядные индикаторы, точность измерений, стабильность параметров, стабилизация напряжения, ограничение тока, блокировка управления и отключение выхода.