Лабораторный программируемый линейный блок питания UnionTest/KORAD UT3005EP и его калибровка/управление

Купил недавно лабораторный блок питания UnionTest UT3005EP (31В 5.1А), это другое название известного блока питания KORAD — чистокровного китайца. Снова оригинальная китайская разработка, а не недоделанная копия. Первые ревизии блоков этой серии (~2012 год) имели недостатки (в частности, на максимальном токе — силовые транзисторы могли перегреться, это обнаружили в видеоблоге eevblog), однако позже они были исправлены. Лично я питаю слабость к 4-х разрядным светодиодным индикаторам — потому мой выбор и пал на блоки питания UnionTest/KORAD с учетом того, что на тестах исправленной ревизии он показывал себя хорошо. Сначала я по привычке заказал блок напрямую из Китая, но он ко мне не дошел (деньги вернули) — и тут я увидел, что в наличии в московских магазинах по примерно той же цене (5210 рублей за эту модель) продают UnionTest — на первый взгляд KORAD с другим именем. Однако остается вопрос, не распродают ли там случайно старую ревизию железа? Блок я купил, и на внутренности мы сейчас посмотрим. Забегая вперед — ревизия новая. По работе блока — никаких нареканий, точность индикаторов без калибровки — порядка 1-2% (можно откалибровать до 5%, об этом ниже). Можно сохранить 5 пресетов настроек, первые 4 кнопками, 5-я — включается кнопкой М4+колесо вправо. Настройки M5 сохраняются автоматически. Видео-обзоры: оригинальный eevblog старой ревизии (с измерениями, fail-часть исправлена), обзор изменений исправленной ревизии. Блок питания линейный — это обеспечивает минимальный шум, однако требует огромного трансформатора. От трансформатора несколько сильноточных отводов — релюшки переключают обмотки трансформатора в диапазонах 0-7В, 7-14, 14-21, 21-31В. Это нужно для того, чтобы на линейном стабилизаторе для низких напряжений не рассеивать слишком много мощности. Для схемы с 4-мя диапазонами — тепловыделение в худшем случае порядка 40 Ватт (5А*~8В). Также есть несколько слаботочных обмоток — двухполярное питания для управляющей схемы, и однополярное питания для платы сопряжения с компьютером. Напряжение регулируется от нуля — соответственно, можно включить 0.05В 5А 🙂 Диаметр провода обмотки трансформатора внушает доверие: Плата силовой электроники. Это новая ревизия с исправленной проблемой перегрева — без проблем выдерживает короткое замыкание и ток 5А длительное время. Обороты вентилятора управляются автоматически в зависимости от расчетной выделяемой мощности (а не температуры) — вентилятор увеличивает обороты сразу после включения «тяжелого режима». При низкой нагрузке вращается медленно и почти не слышно. Конденсаторы после диодного моста — 3×2200 мкф, напряжение с запасом. На управляющей плате бросается в глаза 13+14 битный (ток+напряжение) R-2R ЦАП управляемый сдвиговыми регистрами 74HC595. Плата связи с компьютером — с оптоизоляцией + отдельное питание с гальванической развязкой. В левой верхней части платы виден дополнительный фильтр синфазной помехи — еще один признак новой ревизии железа. Выводы допускают подключение 3-мя способами — «провод в дырку и зажать», «провод вокруг и зажать», вставить «банановый» разъем (banana-plug): Модуль связи с компьютером — увеличивает стоимость на ~650 рублей. Управлять можно и через USB и через RS232, есть программа управления для Windows. Протокол управления известен, так что можно например делать какие-то автоматические тесты, даже управляя блоком с микроконтроллера. Можно видеть и результаты измерения текущего тока/напряжения. Настройки COM-порта: 9600-8-N. Команды следующие:

VSET1:1.20 ISET1:0.25 ISET1? VSET1? IOUT1? VOUT1? *IDN? OCP0 / OCP1 OVP0 / OVP1 OUT0 / OUT1 STATUS?

Символ конца строки (Enter) набирать не нужно. Также блок питания не возвращает эхо команд (в терминале вы не увидите то, что набираете). Естественно, получить правильных 4 значащих цифры по току/напряжению — непросто, и потребует калибровки. Блок «из коробки» ошибался примерно на 1-2%. Прежде чем калибровать блок питания — нужно откалибровать мультиметр, если он стоил менее 100$ — он легко может иметь ошибку больше 1%. Калибруем мультиметр: Для этого нужен точный источник напряжения — его я решил по-быстрому собрать самому, на основе точного источника напряжения REF5050, выдающего 5В с точностью не хуже 0.1%. Поскольку мой мультиметр имеет максимальное отображаемое значение 1999 — 5В даст маленькую точность. Потому резисторным делителем из 0.1% резисторов (с усреднением 3-х резисторов) я его делю в 3 раза — и получаю напряжение 1.666В. Затем нужно найти подстроечный резистор, настраивающий опорное напряжение внутри мультиметра. В моем случае для Uni-T UT70A мне помог гугл. Калибруем блок питания: Включаем прибор и ждем 2 минуты для прогрева. Выключаем, и включаем при зажатой кнопке M4, далее 4 стадии калибровки: 1) 0 напряжения: измеряем напряжение мультиметром, и крутим колесо, пока оно не будет максимально близко к нулю. Жмем M1 чтобы сохранить. Жмем Voltage/Current для следующей стадии. 2) 0 тока: крутим колесо, пока не будет 0мА тока, жмем М1 чтобы сохранить. Жмем M4 чтобы перейти к следующему шагу. 3) Максимальное напряжение: крутим колесо, пока не будет напряжение ровно 30В. Жмем М1 чтобы сохранить. Жмем Voltage/Current для следующей стадии. 4) Максимальный ток: крутим колесо, пока не будет ток 5А. Жмем М1 чтобы сохранить. 5) Выключить и включить прибор — калибровка завершена. Если на одном из шагов не сохранить результат калибровки — прибор потом может неправильно показывать, в этом случае нужно будет повторить калибровку. За свои деньги (~5210 рублей уже в Москве), с учетом наличия цифровой калибровки, известного протокола управления и решенных детских болезней — более чем отличный прибор, практически вне конкуренции. PS. Блок длительное время на максимальной нагрузке в тепловизоре (снято TRIO_Smartcal), температуры вполне скромные:Update: Внезапно пришел блок KORAD — осмотр внутренностей подтвердил, что отличий между ними нет.

Если вы хотите купить относительно недорогой, но добротный блок питания, то советуем обратить внимание на Korad KA3005D. Максимальное напряжение на выходе 30 В, чего вполне достаточно для большинства задач. Максимальный ток 5 А.

Лабораторный блок питания Korad KA3005D (30 В, 5 А)

Проверка выходных параметров при помощи цифрового мультиметра показывает, что блок питания с высокой точностью выдает заявленные параметры.

Самой массивной частью Korad KA3005D является силовой трансформатор. Для охлаждения установлен вентилятор, который практически бесшумен при низкой нагрузке

Инструкция на русском языке. У Korad KA3005D есть «братья-близнецы», например, Velleman LABPS3005D. Поэтому используйте инструкцию на русском от последнего.

Технические характеристики

• Цена: $87.99 с доставкой

Убив на пару косарей дефицитных микросхем из-за отсутствия режима защиты по току (OCP), на моем старом ЛБП, было принято решение на что-то его поменять. А тут сосед по-офису как раз обзавелся KA3005D, ну и рекомендовал его. Особо долго не искал, желательна была доставка из России, потому уж очень сильно хотелось побыстрее. Заказ от 10 апреля, отправили J-NET. Раньше я никогда не сталкивался с этой доставкой, поэтому расскажу о пути чуть подробнее: 11.04 посылка была готова к отгрузке и на этом наступила пауза. Срок поставки был 15 дней, поэтому на 24.04 я написал в магазин о том, что через пару дней открою спор и вообще, так не хорошо делать. Тут же произошла китайская магия, все завертелось, закрутилось и уже 25.04 вечером позвонили из CDEK и назначили время доставки. 26.04 блок питания был доставлен до двери. Короче, пока не пнешь — народ не шевелится.

Распаковку показывать не буду, их уже есть, например вот тут. А комплектация — как на картинке: блок питания, шнур в розетку, 2 комплекта проводов (бананы-бананы, бананы-крокодилы) и щупы для мультиметра. Щупы, кстати, в блок питания воткнуть не так просто — они с защитой, поэтому нужно скручивать пластмассовый колпачок.

Заявленные характеристики:

• Выход: MAX 30V и 5A.
• Шаг регулировки 10mV и 1mA, регулировка цифровая, энкодером (что в сравнении с моим старым ЛБП на переменных резисторах довольно приятно). Но крутилка только одна, регулировка включается специальной кнопкой, не очень удобно, но привыкнуть можно.
• Есть память настроек, аж целых 5 ячеек, 4 из которых доступны на кнопке, а для включения 5й ячейки памяти нужно покрутить энкодер. Это совсем не удобно, проще считать что ячеек только 4.
• С отключенным выходом БП показывает максимальное напряжение и максимальный ток,
• С включенным выходом, показывает напряжение и ток на клеммах.
• Режимы защиты: полезный OCP и бесполезный OCV

После включения — первое впечатление, что в вентиляторе застрял провод, очень сходный звук, появляется только на холостом ходу или при незначительной нагрузке, т.е. когда обороты вентилятора минимальные. Звук противный, поэтому полез разбираться.

Если интересно что шумит и как боротьсяШумит из-за ШИМа. Во-первых, китайский инженерный ум еще не дорос, до того, чтобы отключать выход от таймера при нулевом значении регистра сравнения, при аппаратном шиме. Тогда на выходе получаются противные иголки, картинку показывать не буду, поверьте на слово. А во-вторых, напряжение на вентилятор в режиме х.х. подается импульсами с вполне звуковой частотой, которая в сумме с иголками и вызывает звук застрявшего в вентиляторе провода. Чтобы не усложнять, решил повесить конденсатор параллельно с кулером, 470nF значительно уменьшило непрятный звук, а потом плюнул и повесил 10uF, электролит. Небольшая ёмкость не повредит, а вот вешать десяток микрофарад не рекомендую — все же приличная нагрузка для управляющего ключа. Но мне можно, единственный конденсатор на 10мкф был с исключительно паршивым эпс, да я его починю если сдохнет. Есть мысль переделать, чтобы обороты зависели от температуры радиатора, а не от протекающего через нагрузку тока. Плату снимать не стал, просто воткнул конденсатор в разъем вентилятора. И так сойдет. Зато, теперь работает без нареканий по шуму.

А дальше самое интересное, измеряем что там и как.

Первое, смотрим, а что там при отключенном выходе. И внезапно, не совсем ноль: там десяток милливольт и соответственно около 5мА тока.

Выход не подключен, а ток уже есть

Задаем ток в 1мА и смотрим: на через нагрузку идет около 5мА, как-то вообще не точно, но сразу скажу — что дальше погрешность уменьшится.

КартинкаКартинки с экспериментамиСиний мультиметр показывает ток, желтый — напряжение выхода БП.

Погрешность напряжения на холостом ходу во всем диапазоне составляет единицы милливольт, с учетом погрешности мультиметра — все хорошо. Результат мне понравился.

Картинка

При включении на 300-500мВ превышает напряжение, бывает и лучше, но тоже не критично. На небольших напряжениях не померил, но от 3.3 и до 24 примерно одинаково. Через 10-12мс напряжение стабилизируется. Под нагрузкой немного быстрее

Пульсации без нагрузки — на уровне погрешности осциллографа:

Напряжение нарастает 20-80мс, причем очень линейно.

Чтобы проверить в боевом режиме, быстренько наколхозил управляемую нагрузку. ОУ на ней довольно медленный поэтому появился шум в районе 800кГц, на графиках это заметно по толщине линии. Сразу предупреждаю, что это шумит именно нагрузка, даже на аккумуляторе шумит. Ну и она же выдает напряжение в 0.6 вольта при отключенном блоке питания (это будет видно по смещению нуля) В общем подключаем нагрузку, 1А: все так же. Напряжение растет линейно, даже чуть быстрее, чем без нагрузки.

Дальше будем смотреть как работает защита по току. Задаем 12V, 1A, нагрузку накручиваю на полтора ампера: Если посмотреть ближе — видно что работает интересно — напряжение начинает снижаться не после превышения допустимого тока, а немного раньше: Стабилизация тока мне понравилась. График показывает, что этому БП можно доверять.

И последнее, рассмотрим OCP (Over Current Protection). Работает эта штука довольно просто — при достижении заданного тока моментально отключает нагрузку. Вот и проверим, насколько моментально: 20мс, не так быстро как хотелось бы, но все равно в сотни раз быстрее, чем моя натренированная рука.

Из косяков — штатные провода с крокодилами оказались редкостным шлаком, при первом прожиге даже глазам не поверил: выставил 5В и 3А, закоротил провода, включаю — на выходе 5В и 2А. Провода длинной около метра. Оказалось, сечение провода никакое 5 волосинок и фурнитура (крокодилы и бананы) накручены кое-как. Переделаю на досуге.

Выводы Покупкой доволен. После «доработки» вентилятора работает тихо, не напрягает. Заявленные 30В и 5А выдает, даже капельку больше. Регулируется действительно точно, погрешность на пару отсчетов даже за погрешность не считается. Отлично работает стабилизация тока. OCP тоже прекрасно справляется со своими обязанностями. Прекрасный блок питания, если бюджет позволяет — однозначно рекомендую к покупке. Продавца рекомендовать не буду, как писал выше — пока не пнул не поехало.

Используемые источники:

• https://habr.com/post/213233/
• https://elektroznatok.ru/info/elektronika/laboratornyj-blok-pitaniya-korad-ka3005d
• http://musku.ru/korad-ka3005-eshhe-odin-obzor/