Регулируемый DC-DC преобразователь Alientek DP100 в маленьком корпусе (30В, 5А, 100Вт)

Мода на такие компактные DC-DC преобразователи пришла после того, как знаменитый MiniWare выпустил в свет свой компактный ЛБП с почти космическим ценником. Открылась ниша, где сторонние производители, как например Alientek, выпустили уже свои недорогие вариации, пускай не полноценных ЛБП, но уже существенно более дешёвых DC-DC преобразователей в симпатичных компактных корпусах, способных работать от разных зарядников, блоков питания и повербанков с поддержкой PD/QC протоколов быстрой зарядки и мощностью до 100Вт. В данном обзоре посмотрим, что из себя представляет данное устройство и протестируем его.

Характеристики

Внешний вид

На странице продавца присутствует несколько лотов с разной комплектацией. В данном случае будет рассматриваться самый максимальный комплект поставки, включающий внешний БП на 32В.

Упаковка изначально целиком запечатан в плёнку. На обратной стороне напечатаны основные характеристики

Осмотрим сперва базовое содержимое, внутреннюю часть коробку целиком занимает пенал на молнии и с логотипом Alientek.

Когда я его впервые раскрыл, то поначалу опешил и не понял где находится сам девайс. А он оказывается настолько мал и тонок, что незаметно спрятан в верхней половине пенала в сетчатом кармане. В нижней половине находятся остальные комплектующие с проводами.

Полный список базового комплекта:

— сам DC-DC преобразователь
— щупы с крокодилами
— кабель USB-A двусторонний для связи с ПК
— переходник DC <-> USB-C
— запасные силиконовые кольца для клемм
— инструкция на английском и китайском

Щупы облачены в мягкую силиконовую изоляцию, соединение через бананы, длина полметра, маркировка 16AWG 300°. Сами крокодилы, судя по цвету металла, сделаны целиком из меди, что встречаю впервые в китайской электронике.

Жилы проводников припаяны к крокодилам

Запасных колец для клемм положили две пары.
Инструкция подробно проиллюстрированная.

Поскольку в комплекте присутствует переходник с DC на USB-C, то сразу же для очистки совести проверим полярность, ибо у других брендов была ситуация с перепутанной полярностью. Здесь всё в порядке.

Теперь к расширенной части комплекта. Здесь находится:

— блок питания 32В, 96Вт
— сетевой кабель к нему
— уже знакомый мне двусторонний USB-C кабель 100Вт

Сетевой кабель мне прислали с китайской вилкой вместо европейской, но тестам это не помешает. Выходной штекер 5525. А вот USB-C кабель, как можно заметить, точно такой же, какой кладут в расширенный комплект к паяльникам T80(P), то есть в силиконовой жаростойкой изоляции.

DC-DC преобразователь — наверно, всё-таки так правильнее называть этот девайс, т.к. он не является источником питания и ему для работы самому нужен внешний блок питания. Выполнен в очень компактном и тонком корпусе, размеры сравнимы с 1/2 пачкой сигарет, условно разделённой вдоль. Корпус пластиковый, хотя поначалу думал, что металлический.

Основные элементы лицевой стороны разместили в скошенной под углом грани корпуса.

В левой части находится маленький IPS-дисплей диагональю 0.96" и разрешением 160х80 точек. В средней части три кнопки и барабан энкодера, через который можно устанавливать напряжение/ток и скроллить пукнты меню настроек.

Барабан энкодера имеет накатку на внешней стороне, при вращении ощущаются глухие щелчки

На правой грани корпуса находится — USB-C разъём для подачи внешнего питания от 5В до 32В. Сразу недостаток — отсутствие своего DC разъёма 5525, хотя в качестве компромисса в комплект положили переходник. Справа полноразмерный USB-A порт для подключения к компьютеру и контроля устройства из приложения на Winsows.

На левой грани — собственно, клеммы под бананы, с откручивающимися круглыми зажимными гайками. Как принято в современных компактных устройствах данного типа — клеммы снабжены красной и синей LED подсветкой, означающей полярность.

В клеммах есть поперечные сквозные отверстия для фиксации проводов.

На задней грани — пусто.

На донной стороне — четыре резиновые ножки против скольжения на столе.

Размеры устройства 95х62х16мм, а вес чуть мене 100гр.

Кому интересно, визуальное сравнение с аналогичным устройством от Fnirsi

Включение, Меню и Настройки

Питание на устройство можно подавать от блоков питания и повербанков, и может работать по PD и QC протоколам быстрых зарядок. После подачи напряжения в USB-C разъём девайс сразу же включается, хотя по длительному нажатию левой клавиши его можно выключить и включить.

Дисплей хоть и маленький, но информации на нём уместили предостаточно. В левой верхней части белым шрифтом отображаются:

— (IN) напряжение питания устройства
— (VSET) установленное выходное напряжение
— (ISET) установленный выходной ток

Всю правую сторону дисплея занимает информация о текущем напряжении, токе и мощности на клеммах в данный момент. Так как подача напряжения на клеммы отключена, то пока там нулевые значения, о чём также говорит надпись [OFF] в нижнем блоке значков.

Чтобы установить желаемое напряжение и ограничение по току, нужно кратко нажать на среднюю кнопку с квадратом (для переключения между изменением напряжения и тока — ещё раз на него же), для перемещения между целыми числами, десятыми и сотыми долями величин — краткое нажатие по кнопкам со стрелочками, для изменения значений — используется энкодер. В режиме редактирования значений по числам будет перемещаться розовый курсор, если ничего не делать — то спустя несколько секунд интерфейс вернётся в исходный вид (без курсора). Максимальное значение для выставление тока — 5А. Для активации подачи напряжения на клеммы — кратко нажать правую кнопку, тогда нулевое значение напряжения в правой части экрана сменится на установленное, серый значок [OFF] сменится на жёлтый [CV], а на самих клеммах загорится подсветка. Быстрым двойным нажатием по правой кнопке можно выставить напряжение питания устройства согласно возможностям протокола быстрой зарядки на блоке питания. Если БП поддерживает на выходе до 20В, то двойным кратким нажатием по правой клавише будет происходить переключение между 9В/12В/15В/20В.

Здесь надо сделать важные две ремарки:

1) Нельзя выставить на выходе напряжение выше напряжения питания.
2) На этом DC-DC преобразователе присутствует некоторое падение напряжения. Например, если на входе 19.94В, то на выходе можно будет выставить максимум 19.27В (падение 0.67В). В случае с входным напряжением 12.05В, на выходе можно выставить 11.70В — здесь падение напряжения уже поменьше 0.35В. Этот недостаток критичен, если вы будете запитывать 12- или 20-вольтовыми повербанками или GaN-зарядниками. Решается этот момент просто подключением питания с большим запасом напряжения. Про точность отображения показаний покажу немного позже в разделе «Тесты».

Чтобы каждый раз не крутить настройки напряжения и тока, предусмотрена настройка своих пресетов до 10 штук. Значок [P0] на главном экране — это номер активного на данный момент пресета настроек. Для попадания в меню пресетов нужно нажать и удерживать правую кнопку. Здесь настраивается четыре параметра:

— VSET: выходное напряжение (0-30.00В)
— OVP: защита от перенапряжения (0-30.50В)
— ISET: выходной ток (0-5.000А)
— OCP: защита от перегрузки по току (0-5.050А)


К нижним значкам на главном экране более подробно.

1) Серый [OFF] — на клеммы напряжение не подаётся, жёлтый [CV] — подаётся в режиме постоянного напряжения, зелёный CC — в режиме постоянного тока.
2) [NM] — нормальный режим. Но при срабатывании одного из вида защит, загорается красным с соответствующей надписью.
— [OVP] — сработала защита по перенапряжению
— [OCP] — сработала защита по превышению тока
— [OPP] — сработала защита по превышению мощности
— [OTP] — сработала защита по перегреву
— [UVP] — сработала защита по низкому напряжению
— [REP] — сработала защита по переплюсовке контактов

3) [LOCK] — при подключении к ПК и управлении через приложение подсвечивается оранжевым и органы управления заблокированы. В нормальном режиме подсвечивается серым цветом. Устройство можно заблокировать принудительно длинным нажатием по средней кнопке.
4) [USBD]/[USBH] — режим работы USB устройства. В режиме [USBD] девайс нормально определяется в приложении, а в [USBD] переходит в режим USB-Hosta.
5) [P0]-[P9] — установленный в данный момент пресет.
6) [28.9] — текущая температура внутри устройства.


Это не всё. Есть внутренние настройки, в которые можно попасть по двойному краткому нажатию по центральной клавишу. Здесь будет список из 15 пунктов, некоторые из которых уже попадались при настройке пресетов.

— OVP Set — настроить защиту по перенапряжению (до 30.50В)
— OCP Set — настроить защиту по превышению тока (до 5.050А)
— OPP Set — настроить защиту по превышении мощности (до 105Вт)
— OTP Set — настроить защиту по перегреву (от 50°С до 80°С)
— REP Set — вкл./выкл. защиту от переплюсовки
— Auto Out — вкл./выкл. автоматическую подачу напряжения на клеммы
— PD Volt — предпочитаемое напряжение при питании PD/QC зарядок (9В,12В,15В,20В)

— BLK Set — настройка яркости дисплея (0-4)
— VOL Set — настройка уровня писка при нажатии клавиш (0-4)
— USB Mode — обычный ведомый режим или режим USB-Host
— Language — языки (английский или китайский)
— Theme Col — цвет темы этого меню (белый, как сейчас или чёрный)
— Restore — сброс настроек до заводских
— Текущая версия прошивки (v1.4)

По длительному нажатию левой кнопки, как уже говорил ранее, можно выключить или включить устройство.

~Тесты~

Переходим к тестам. Замерим сперва сопротивление щупов.

Точность измерения напряжения

Здесь попробуем выяснить, насколько точно прибор выводит показания. Для сравнения к клеммам устройства я параллельно подключил мультиметр в режиме измерения напряжения. Выборка напряжений будет от максимального к меньшему. Скрин слева — без нагрузки, скрин справа — под максимальным током.

30В, расхождение составило 0.01В, неплохо.
Надо сказать, что при 30В уже нельзя выставить максимальные 5А тока, так как срабатывает защита по максимальной мощности 105Вт.

20В, — на мультиметре также.

15В, — теперь расхождение снова на 0.01В (на мультиметре меньше).

12В, — также 0.01В

9В, — при переключении на тысячные доли (теперь понимаю, что неплохо бы иметь мультиметр с 5-разрядным дисплеем хотя бы) видим расхождение 0.003-0.004В

5В, расхождение 0.001В, нелинейная зависимость.

1В, расхождение 0.003В

Подбираемся к микроизмерениям. Ниже уже без нагрузки, слева я выставил на устройстве 0.10В, справа 0.01В, что как раз является минимальным шагом для регулировки напряжения. На втором скрине уже интересный момент — хотя я и выставил 0.01В, но на выходе клемм почему-то показывает уже 0.02В. Расхождение с мультиметром при этом — стабильные 0.003-0.004В.

Точность измерения тока

Аналогичный тест, но на разных значениях тока. Моя нагрузка к сожалению не позволяет устанавливать ровные круглые значения тока, поэтому придётся обойтись «кривыми» значениями, что наглядности никак не помешает. Тесты будут проведены при 12В напряжения.

Нагрузка около 150мА.
На устройстве показывает 148мА, на мультиметре — 149.3мА

Нагрузка 233мА на экране девайса, и 233.6мА на мультиметре.

Нагрузка 503мА на экране девайса, и 503.6мА на мультиметре.

Нагрузка 1.020А на экране девайса, и столько же на мультиметре. Вровень.

Нагрузка 2.502А на экране девайса, и 2.500А на мультиметре.

Нагрузка 4.989А на экране девайса, и 4.990А на мультиметре. Неплохо.

Если просто подать на выход напряжение, то в холостом состоянии потребление тока составляет 0.670 мА. Если напряжение вовсе выключить, то логично — и потребления никакого не будет.

Погрешность измерений небольшая и лежит в пределах 2-3мА, как и указано в характеристиках, но для высокоточных измерений малых токов это приличный разбег. Вот на примере ниже светодиод, подключенный через резистор: устройство показывает, что он потребляет 7мА, хотя мультиметр выдаёт значение в 9мА с лишним.

Ещё пара тестов

В основном девайс работает в жёлтом CV-режиме постоянного напряжения. Но если попытаться превысить нагрузку более 5А, то девайс перейдёт в зелёный CC-режим посnоянного тока — зафиксируется на значении 5А, но напряжение при этом упадёт менее 1В.

Если перевести устройство в режим USB-хоста, то на USB-A порт будет подаваться напряжение 5В/1.5А

Пульсации

Найдя простенький осциллограф, посмотрел и пульсации. Однако выяснилось, что они зависят от источника питания, от которого запитывается DC-DC преобразователь. При полной нагрузке от комплектного блока питания видно ровную пилу с колебаниями 20мВ.

При питании от GaN-зарядника Baseus под той же нагрузкой (20В/5А), пульсации повыше, а форма пилы рваная.

Разборка

Банановые клеммы прикручены к плате и залиты фиксирующим красным клеем.
Artery AT32F415 — 32-битный ARM-процессор
CH224K — контроллер согласования напряжения и протоколов быстрой зарядки.
MP9928 — ключевая микросхема понижающего преобразователя.
RUH4040 — три полевых транзистора на 40В/40А + 1 рядом с минусовой клеммой.
GS8592 — два операционных усилителя.
2420 — переключатель, возможно имеет отношение к выходу USB-A
Белый элемент в жёлтом круге — предохранитель, идущий к положительной клемме.

Жёлтой рамкой на плате выделена часть, отвечающая за преобразование напряжения. Это не Sepic-преобразователь, потому он работает только на понижение, теперь понятно почему при 12.05В входного напряжения нельзя выставить выше 11.70В. Наверху справа находится N-канальный MOSFET RUH4040, отвечающий за переключение питания с USB-C на другие компоненты преобразователя.

Немного практического применения

Вернёмся к тому светодиоду. Иногда может вставать задача по подбору необходимого резистора для светодиода. Особенно, если планируется спаять светодиодную матрицу на каких-нибудь UV-диодах. Безопасный ток у большинства светодиодов 10-15мА. Но чтобы правильно подобрать к нему резистор, приходится сперва выяснять рабочее напряжение светодиода.

Для этого нужно выставить на устройстве 12В на выход, подключить через резистор 1кОм к клеммам исследуемый светодиод (я взял синий 5мм) и замерить напряжение на выводах светодиода. В данном случае рабочее напряжение 2.946В, при этом падение напряжения на резисторе 9.054В. Если мы планируем питать данный светодиод к примеру от 5В, то резистор подбирается по формуле «R = падение напряжения на резисторе / ток». Или (5В-2.946В)/0.010А=2.054В/0.010А = 205.4Ом. Если конкретно такого номинала резистора в природе не существует, то ничего страшного, берут тот, что идёт следующий или предыдущий. Здесь мы подобрали резистор под ток 10мА, поскольку его с лихвой достаточно для вполне яркого свечения диода с приемлемым для него нагревом.

Если взять уже другой, действительно ультрафиолетовый светодиод, то рабочее напряжение на нём в тех же условиях будет чуть другим — 3.124В. Ему для нормальной работы от 5В без ощутимого нагрева и вреда потребуется резистор уже на 187Ом.

Приложение под Windows

Доступно для скачивания отсюда. Через него также можно выставлять параметры напряжения, тока, защиты, настраивать и загружать пресеты, обновлять прошивку. Из полезно-наглядного здесь в центральном окне логируется график напряжения и тока. Частоту сэмплирования можно выставить в трёх грубых режимах — низкий, средний и высокий.

Нагрев

Итоги

Добавлю сводку особенностей данного девайса:

— есть разные защиты, которые можно отдельно настроить
— максимальная пропускная мощность 105Вт
— максимальное выставляемое напряжение до 30В, а ток — до 5А
— минимальный шаг регулировки 0.01ВА
— DC-DC- преобразователь работает только на понижение напряжения
— относительно входного, всегда будет некоторое падение напряжения
— уровень пульсаций зависит от источника внешнего питания

К плюсам можно отнести отсутствие выбросов при включении под нагрузкой (это хорошо для чувствительной техники), хорошую стабилизацию напряжения, низкую погрешность измерений (в пределах заявленного), продуманное меню настроек, большое количество места в кейсе. К минусам — маленький дисплей и отсутствие возможности работать на повышение напряжения.

Данный DC-DC преобразователь нацелен весьма на специфичную сферу применения и подойдёт тем, кто любит собирать самодельные электронные устройства, энтузиастам, которым нужна и важна в первую очередь компактность и приятный внешний вид, либо инженерам для отладки устройств на выездах.
___________________________