要几路？搭积木~迷你模块化数字电源MDP-XP试用和拆解

newnet1234

直流电源的发展从线性到开关、从数显到数控，为了理想中的直流电源设备，不断有新的设计和产品出现，现在似乎是数字电源的时代了。

这是一款由MiniWare家新近推出的别具特色的直流电源，看产品介绍，它有深度数控的架构和不凡的性能表现，并且采用了模块化的形式，使得电源系统的功能、功率和数量可以像搭积木那样按需组合，实现了极好的可扩展性和适用性，同时依然保持着“mini家”的一贯风格，将如此强大的系统压缩在小巧精致的铝合金壳体之中。

拿到盒子，首先是被正面的图片吸引：挺大的显示屏，还可以摇头？


然后看看盒子的背面，列举了几样诱人的特点：无线联接、实时监控1+5个模块、超薄、高效、3mV纹波噪声等等。


借用官方的尺寸图，


其实盒子里面有两件：其中一个是带大屏的，型号是MDP-M01；另一个型号是MDP-P905。


两个模块分装在精美的亚克力小盒子里。


主机MDP-M01的盒子标签，


功率子机MDP-P05的盒子标签。


主机有个大面积的显示屏，“屏占比”还不错:titter: ；子机侧边有2个黄铜色接线柱。


取出主机，它的显示屏果然是可以摇起的，


前方有ABCDE一字排开5个按钮；右侧有两个拨轮，上方的是MENU，下方的是VALUE。


主机后面看，有给显示屏“躺平“的空间，从这个角度也能感受到铝合金CNC的质感。


主机底部，四角有防滑脚垫。


主机配了根插头挺特别的短线。


用USB-micro线给主机供电，开机试一下，是彩屏显示，功能上设计有多个页面。


再来看另一个小盒子里的子机。


这个后侧面有几个插口，左边是重载的5525和typc-C；右边是圆形的插孔，标着USB的符号和DEBUG的字样。


前侧面有显示屏和按钮，右角上是个白色透明的拨轮，让人感觉到了强大的人机交互功能。


看下尺寸，主体长度大约是10cm。注意到上面四角都有个小坑儿，是特意为其他叠在上面的模块脚设计的防滑坑:titter:


底面，跟主机类似。


另一个侧面，是电源的输出端，两个黄铜接线柱可插接、可压接，可以提供大电流的输出。


子机配了红、黑、白3条线，另有2个小插头，红色和黑色该是对应电源的正极和负极。


输出端这是直径2.5mm的灯笼插，这么迷你:loveliness:，也可以选配直径4mm的常用插头及插座。


2.5mm的与4.0mm的插头大小对比：

我觉得2.5的与mini风格更般配，不过4.0的通用性更好。
那1条白色线看样子是联接电脑用途的，模块可以刷固件。


把主机叠放到子机上面，两机间有磁吸的作用力，不会轻易分开，


试着接上输出线，马上有了电源的模样。


联机线是插到后面。


这样的组合就构成了一个小系统。上电开机后，上面和下面都有显示屏，输出端子亮起彩色的光环，这样子真有专业范儿：


主机与子机通过无线或有线的方式联机，两机同时显示当前状态和参数，


子机显示屏也是有几页内容，给它来个特写：


主机显示有多种界面，前述是矩阵式的参数显示界面，这是电压曲线和电流曲线界面，


还有无线联机界面。


电源模块个头虽然又薄又小，然而其实测功率能达到127W:shocked:，若没有高转换效率来保证是无法实现的。


保护功能也必须齐全且可靠，这个图中是过流保护的状态。


这只是最基本的系统，按照miniware的规划，还有多种模块正待开发中，在更多的模块加入后，功能会越来越丰富和完善的。


研发中的模块是后话暂且不提，继续说这现有的显控模块和数字电源。
所谓搭积木，那么一定要多几个模块才有玩头儿，实现多路输出，主机的功能才能更多地发挥出来。于是我就有了多个模块。


使用2个电源模块就可以实现2路输出了。此时主机显示屏上就多了一组数据。


后面看，两个电源模块现在是选用type-C供电，主机用随机带的线由其中一个模块供电。


电源输出开启时，输出端子的正极和负极会亮起红色和蓝色的光环；


电源输出关闭时，端子处就不发光了。下面这图是一个关闭、另一个开启时端子处的发光环指示状态：


另一个侧面，每个模块都有无极拨轮，调整非常方便。多个模块的叠加形成了一种阵势，此时主机已悄然升格为上位机。


小试了一下恒流和限流功能，短路已不是短路:loveliness:


可以实现更多路输出的组合，下图中是3个电源模块的组合，


整体体积依然小巧，所谓”玩弄于股掌之间“。


还可以更多电源模块的叠加，下图中是1+4的组合，实现4路电源输出。这一组看上去就有了量变到质变的感觉，整体像小型配电站一般。


有人说，用多个独立的电源不是也可以随意组合，实现”要几路，搭积木“吗？
不过这是有区别的，因为这个的各路电源模块都是可以与主机联机、由主机统一”智能化“控制和调度的。
由于各路电源模块与主机是无线连接，实现了各路"地"的独立。各路输出之间可以串联或并联，由主机统一控制，实现扩压、扩流、均压、分流等功能。
同时小巧无疑是它的特色，能采用移动电源供电使它的便携性得到了支持。电源模块支持QC3.0快充协议，使它在选择供电时能更加灵活。


每个电源模块自带显示屏和控制钮，不与主机联机也可以独立工作。只用1路独立工作时，体积是更加的小巧了。

整体温升控制得很好，没有风扇，自然散热，在环境温度约27.7摄氏度 湿度37.8% 设置电压18V输出负载电流4.8A 工作1小时后进行测试，最高温度点约49度。下图是网友BH4ILP所测结果：


特别要说的是，电源模块可以在不知不觉中转换为升压或降压工作模式，实现输出电压在全范围内连续可调。印象中这是sepic自动升降压电路具有的功能，然而这个电源的效率之高，是sepic拓朴无法与之相提并论的。

【楼下继续】

newnet1234

这楼就拆机吧。
先拆主机MDP-M01。


螺丝在胶垫下（其实我挺讨厌这种形式），匹配T4的梅花批头。


然后可以揭开铝合金底盖。


盖子中间这个圆的是什么呢？是磁铁。磁铁什么作用呢？就是使模块之间有吸力，增加摩擦力。


内部全景，电路板这面很干净。


从后面（没有连线的一边）小心揭起电路板，注意到侧边2个编码器与拨轮的轴分开了，


另一侧有个microUSB插座，


换成"你在上、我在下"的姿势，


观察一下40pin的柔性排线，


这家的工程师用熟了STM32这款MCU，把主机做成了像小电脑系统一样:biggrin:


小心地掀开显示屏的排线座，


抽下排线，



拍张完整的主板图：


另一面没有布置元件。拨轮编码开关是嵌在电路板中间。


下面是主板上的各个局部。


存储芯片，


辅助电源等，


编码器用的是Kailh的，


横的是射频同轴线，


蓝色的无线模块，但不是蓝牙。


下面拆下显示屏。


转轴螺丝，


壳体内部，




完整的显示屏体。


下面是转轴处的一些零件，





主机的拆解就到这里。
我觉得主机里面硬件没有太多新鲜东西，大体是MCU+显示屏+键盘+接口的套路，更多内涵主要是在软件上。



电源模块有更多的技术关注点，下面拆解MDP-P905。
底面是3个角有螺丝，前方的一个角被拨轮占了，


同样是在脚垫下面，


螺丝匹配T5批头，比主机的稍大。


拆下螺丝后打开底盖，


盖子中央也是磁铁，用于模块之间通过磁力增强固定，


电路板全貌，这面没有元件。


前面提到过，电源模块可以单独工作，现在加电试试，显示屏亮起。


按键让输出ON，输出彩色指示灯同步点亮，


机内大片红色和蓝色鲜艳夺目，机外则形成中规中矩的色环。


拆下固定端子的2颗螺丝，


然后可以把电路板从前边小心撬起。


小心掀起电路板观察内部，看到里面阵容强大，共有3块PCB。专门对主电感（或是变压器）加了散热胶垫。

可以看到P905机身紧凑，元器件的自热与损耗会导致机身温度非常高，采用铝合金外壳可以更好地解决散热问题，如用塑料外壳，虽可以降低成本，但可用性将会大大降低。假如输出100W的功率，那么即便是95%的效率也会有5W的功率在发热，所以它必须将效率做到很高。

换方向从后边移开电路板，露出来排线座，松开压卡，抽下排线。


此时能取下上层电路板。明显看出，上层板是功率板，下层板是MCU控制板，侧面还有条显示及按键板。


这根白色排线是28pin的。


功率板元件面全貌，


MCU板元件面全貌，


这里也有一块无线模块，采用了薄膜天线。从这个角度方便看一下显示及按键板背影。


转90度观察，


有一个NTC电阻，安置在大功率散热处，测温是必须的。


薄膜天线是用不干胶粘在特别选定的位置，小心揭起看了看。


继续拆里面的MCU板上的螺丝，取下MCU板。


壳体全貌。壳底也有一块磁铁，在叠放时对上、下均有磁力。那么，磁铁的极性应该是有规定的。


香蕉座接线柱看上去金光闪闪，是采用3u沉金，设计周到，可用香蕉头、线芯、接线端子等形式的输出连接；指示灯光是从导光筒柱传来的。导光柱既有科技感、美观，又可起到绝缘作用。


显示及按键板背面，这个不必拆了。


外壳采用CNC一体成型，工艺讲究，细节体现美观、视觉上追求精致的效果。
从前方看壳体构造，


从侧方看壳体构造，


从接线柱方向看壳体构造。

机内共有7处的塑料件（导光柱、按键、旋钮、输入插口），均为符合V-0标准的防火工程塑料，比不防火的成本要高。

下面来仔细看看P905电源模块的功率板。


这颗个头不大的IC就是方案的核心了，型号是HM4301，32pin QFN封装，边长仅4mm，


周边成对布置了大功率贴片MOS管7240，


HM4301是华之美生产的 高效率、 同步、4管双向升降压控制器IC，架构和性能优异，下面是它的资料：


HM4301 输入输出电压支持低至2.7V高至30V的范围，它的典型应用电路图如下：


Q1、Q2、Q3、Q4，4个MOS管类似全桥的拓朴并不是工作于桥的模式，而是构成了双向升降压电路，在HM4301的选择控制下，驱动不同的MOS管组合，就能实现正向或反向的boost、buck同步整流升压或降压电路。比如，Q1做PWM、而Q2做整流，那么就是正向的Buck；Q2做PWM、而Q4做整流，那么就是正向的Boost。其他组合请有兴趣的自行分析一下。
HM4301的主开关频率可达600kHz，默认约400kHz。它的输出电压和输出电流除了通常的用FB设定之外，还可采用PWM信号来调节，这使它具有更高的调控精度，同时也具备了较多的数控程度，这大概就是P905这款电源称为”数字电源“的主要原因之一。

下面是HM4301典型应用的效率测试图和纹波测试图：


可以看到在升压、或降压时，都有很高的效率；纹波是在8.8mV～46.4mV的水平。在P905模块的应用中，对滤波做了进一步加强，据说是加有线性调整电路，纹波控制得很好。

下面来看看功率板上各处的景象。本人对IC上的丝印所知不多，这里就不妄加猜测了，我把图拍清楚，有兴趣的可以自行查找资料。


顺次各个部分2，


顺次各个部分3，


顺次各个部分4，


顺次各个部分5，


顺次各个部分6，


顺次各个部分7，


顺次各个部分8，


顺次各个部分9，


顺次各个部分10。


对功率板的拆解就到这里吧。

下面是MDP-P905电源模块的MCU板。先上图看着，有空了再加文字。


MCU板全图，


双面贴片的，背面也有元件，


也是使用了同一型号的STM32F103，


跟主机相同的无线模块，


无线模块特写。


这个无线模块第2次出现，nRF24L01是由NORDIC生产的工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片，它的资料很好找，下面是典型应用电路图：


2.5mm的3芯镀金插座；PCB给接线柱开了槽，槽两边各有一个LED灯珠，这就是彩环的光源。


顺时针看细节1，此处像是一个辅助电源的结构；


顺时针看细节2；


顺时针看细节3，这里又像是一个辅助电源；


顺时针看细节4；


顺时针看细节5，type-C插座，往下还有一个8pin的双排插针座，这是要与功率板上的插针精准对位的；


顺时针看细节6，2个小IC，估计其中有负责type-C的QC3.0协议的；


薄膜天线特写，



射频同轴线焊接点。


下面是背面，有2个精密高频运放CS8532组成的电路，


其中之一：


其中之二：


还有一个丝印D088H的IC，没找到资料。（61楼坛友aers000认出此为晶振，主机中也有1个。最后一图算是完美收官:lol:）


拆解就这么多吧。为使每张图都清晰，用了不少功夫，比如小米粒大小的IC上面丝印都尽量拍清楚。Miniware的很多产品都是有一定程度开源的，包括电路和软件，要对这个电源产品细节更多更深入的了解，我们期待它的开源吧。

装回时也需要仔细一些，电源模块的结构是3板合拼，错位对接，装配时必须4处一一吻合，可以想象这设计需要电路工程师与内部结构工程师不断磨合才能达到这个结果。

图这么多，也辛苦各位看官了:loveliness:

[完]

创意工坊

淘宝看过，也跟领导申请个，然鹅，领导选了200多一个的安泰信大坨子。。。

ljlun

高级货，看着挺好玩的

miqi328

看似很高级，3.6V~30V，0~5A，参数也不错，估计价格也会“不错”。

8139

先来八路再说:lol:

lmy2003

外观和屏做工看着不错，几钱？

飘雾

好像不错！看看:lol:

whseen

虽然是拆包没有看到拆机电路板，但是外观和价格不错。我自己弄得第一个可调电源，USB插接XL6009升降压板，USB插接电压电流表头可独立外供电，USB自行车灯可当三档简易负载，缺点样子不好看，优点价格不会太贵，后来做了一个升降压板和表头在一起的USB可调电源。

aacyxjz

看起来好高级啊，

工口萝卜

miqi328 发表于 2019-12-26 16:38
看似很高级，3.6V~30V，0~5A，参数也不错，估计价格也会“不错”。

1300块　价格很美丽

mhtlov

正高级啊，看起来小巧便携

jsycwnw

好高级的设计，估计价格也很美丽

snowrose2000

怎么看都不像电源:lol:

时师傅

看着这东西真高档，但是对于我这种半瓶醋来讲，真的用不到

天使之音

见过这玩意，价格不菲～～～

谢谢分享！

chengyabcd

这设计太牛了！期待拆解！:smile:

qrut

不错有点意思～

洗碗专业户

感觉接线柱正极还是应该用红色区分一下。毕竟是先接线再加电。

后海

这电源好玩，可以多模块串并连吗。要高压有高压要大流有大流