科睿源数调直流电源拆解摩机改造（KORAD KA3005D）

infozx

相信不少坛友用过科睿源这款电源，就是KA300xD/P数调系列，一款性价比很高的电源。数显数调，使用很方便。

性价比超高，菊水固玮太贵我买不起，这个电源放实验室还是很不错的；四位V/I显示，测量精度都还可以，5档记忆，飞梭调整；功能和手感可以甩开其他杂牌DC维修电源好几条街了。国民好电源。

但是我发现这个网红电源卖了很多依然有些设计缺陷，而且没改。厂家商家都是要赚钱的，有些地方用料确实不到位；虽然至少相比于其他国产牌子，做工还是厚道了很多。
我自己的这台KA3005D，30V 5A，看变压器绕的都是2mm粗铜线，貌似足工足料；但仔细测试，发现有很多问题。平时都点点usb，12v什么的，看不出毛病。但是点4-5A 大电流，问题就来了。









铝散热片有点抠门了，线性稳压功率管散热片偏小，散热完全不够，风扇满载转的情况下，温度也是直冲90度。

而且风道设计也不合理，风扇不是对着铝片吹的，风向是反的，往机外吹。这样周围风是绕着铝片走的，铝片的实际散热效率较差。如果风扇翻过来装，对着铝片吹，风压更大，散热效果会比目前的情况好，但这也治标不治本。

这个散热片一定要改，加大。

然后，帮助功率三极管去消耗压降功率的那三个2W电阻也是烫得要死。这仨电阻也有可能是保护限流的。4.4A点半分钟，温度就直冲100度，烫手。我都不敢继续点了，真担心电阻烧掉。
要是放着平时信耐这台电源，没拆外壳摸摸，估计就这么一直点着半个小时，把电阻点烧了。



这三个电阻不搞个6-10只等效的2W电阻来串联，怕是不行了。看来厂家产品化量产以后降成本减配有点严重。

再就是他的风扇驱动电路设计，
这个机尾散热风扇是有两个档位的，用户设置到电流大时，或开启output，会自动切满载高转速；用户设置到电流小时，或者停止输出，保持待机，风扇就会切低转速。
这两档是靠单片机切的，但实现方法很远古。半载，就是串一个功率电阻到回路里；而满载就是直接把风扇接到DC24v，旁路掉这个电阻；极其廉价的手段。

结果测试中，发现反倒是半载时，这个电阻发热严重，超级烫手。既然有主控MCU了为什么不直接出一路PWM信号驱动再配个工字芯电感，来实现调速呢？成本差不了多少。
或者说干脆让风扇自己弄一路温控，在散热片上，温度高就转。温度低了停，很简单。

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数调电源，带键盘带显示带控制，那么一定是用了mcu的。

很好奇他用的主控MCU是啥，结果这次好不容易拆机一看，发现竟然是Remark打磨过丝印的保密货，丝印被药水抹掉了，之后用激光烧印的“KORAD1”字样；



主控MCU


这一打磨不要紧，作为电子爱好者发烧友，我更加好奇这颗MCU佩奇是啥了；强迫症犯了，偏要分析出来。

特征：单片机封装是LQPF-48，48脚，密脚0.5pitch的，塑封7x7尺寸；芯片是3.3v供电；不带DAC（天才的设计者外挂了自制DAC矩阵电路），带内部ADC；编程下载口是四针，外面两个是Vcc和GND；外挂了一颗IIC的存储器24C64，从Mark原点开始数10和11脚是IIC口，15和16脚是晶振，17脚是GND；

就这么多信息！

首先从编程下载线口开始分析，四针顺序是3.3v，？，？，GND。所以很可能是ARM系列的SWD调试口，[3.3, SWDIO,SWCLK, GND]
当然，也有可能是某TC的串口下载线口那种RXD TXD串口。

第一反应，是STM32F103的48脚，太像了，于是找来datasheet，比对引脚。发现根本不对，晶振OSC引脚和IIC，以及GND Vdd分布都不对。
STM32F0系列？？不太可能，我这台电源2014年就买了，那时候F0系列根本没出来。
STM8系列也不可能，因为STM8能有LQFP-44密脚封装的只有207和208高端系列，而207根本不是这个引脚分布图。

想到LQPF-48封装，以前俺见过NXP的开发板上LPC14/13系列的ARM Cortex-M3就是这种，不过应该不太可能，nXP价格感人，估计一分钱都要省的厂家绝壁用不起。
算了，不查NXP了。

Microchip家的PIC16/18是绝对不可能的，以Microchip的尿性，他家从来不会出0.5密脚的QFP封装，都是宽脚的，PIC18系列LQFP的都是1.27的脚距。而且PIC16没有LQPF-48，而PIC18；更何况，这货供电是3.3v的。Atmel AVR没心思去看，不太可能。

TI的430系列就不查了，我也不了解。

那么，国际大厂，一线品牌MCU应该不太可能了。



那么，这款神奇的MCU到底是什么型号呢？？廉价款，第一反应倒是某TC很有可能。

在嘉立创上搜LQPF-48 7x7的，一个牌子一个牌子去翻，
某TC的很有可能，因为便宜啊，太便宜了！！虽然我没用过，但是知道很多工程师喜欢用。


满怀希望的去翻某TC，结果好不容易找到某TC的两款LQPF-48 7x7，一个是STC8A8K系列，另一个是STC15W4K系列，有很多型号。
但发现他们根本不带硬件IIC口，另外，引脚分布也对不上。

【题外话】我对某TC这家一直没好印象，感觉太混乱，宣传行事方式像街边大声吆喝的市井摊贩一样，芯片规格书写的跟电线杆广告一样夸张。像是华强北柜台倒卖芯片的，极其混乱不规范，从这个datasheet文档就能看出一斑：





深圳东莞那边最喜欢用的，就是某TC X晶，台系合泰华邦义隆之类的。

台湾合泰？？但是印象中，合泰都是抄PIC16的，很少有48脚方块的啊。


新塘？




当当当当，翻了下我的datasheet资料库，果不其然，

所有特征全部命中，就是他了！！新唐NUC029 带硬件除法器2.5-5.5V 50MHz Cortex-M0的4KB的SRAM和64KB的Flash和4KB的LDOROM的48脚单片机



LDO CAP电容引脚也完全符合。
不管是不是这个型号，但肯定是NUC029同系列。那么ADC REF脚就好找了。

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手贱，拆都拆了，就大改吧。
1. 面板，准备把4位数码管显示改了，上面的电压改成蓝色的或者是绿色；看着方便醒目，不会跟下面红色的电流搞混。原位置是一颗四位7段0.4寸共阳的红色数码管GHC-4043BUR，跟其他厂牌0.4寸的段码引脚都一样的。
2. 面板，output指示灯是红色的，容易跟其他几个搞混，也改成翠绿或黄绿。厂家为了采购低成本和显示一致性，全部是红的。
3. 后面的功率三极管板子模组重新改过，加更大散热器。功率电阻换成合金贴片的贴到大面积PCB上。散热片长风道对着风扇吹。
4. 风扇翻转朝内吹。
5. 不嫌贵，考虑加个AD587的0.05% Vref参考电压源，这样至少显示精度会提高。因为对比了同样两台KA3005D和KA6005P，12.00v时用同一个万用表测，差了0.02v的样子；而且还没测过温漂。

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[电源]拆解改造新批次科睿源KA3005D线性电源
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=1958522

这个坛友的KA3005D是2016年底出的，比我的机器新，可以看出厂家已经有变化了，散热片改了铝型材，但体积依旧很抠门，散热方式依然很扯。
而且大电解也从三个Rubycon的2200u改成一个杂牌6800u了。值得称道的是R2R3电阻，已经改成了0.05欧姆的2W合金电阻。
他们新批次的功率管底板的白色板子很唬人，其实是白色FR4玻维板，不是铝基板，差点看错了。厂家不可能给咱铝基板。





【未完待更】

jsawar

楼主费心了，强烈的求知欲下扒掉厂家的砂衣。

infozx

买的元器件到了一部分，开始磨机。料全部来自立创。

先是显示板，

output指示灯改亮绿色。


没买到5x5方块合适的替代，就选了一种常规绿色款和一种透明高亮款5mm发光二极管。点1mA测试，高亮款绿色太亮，眼睛都快亮瞎了。
试了下，两个发散角都太小，就十几度。稍微侧着点就没什么绿光了。于是选了透明款，砂纸打磨做磨砂面，正好把顶端做个平面出来。



做了个磨砂，点了点，还能接受，没炫光。

段码屏红改绿，立创上正好找到一款也是0.4寸同尺寸的，共阴，志浩FJ4401AG ; 阵脚完全pin2pin，标准的。但货到手发现字体居然还是有点差别，绿色的这款比原版HGC合广昌的字体略偏小一号，没办法，搜原厂的只有红色的，就这样吧。


这是换上去之后的效果。





然后是主控板换电解：

拆掉MCU主控板原来的杂牌470uF电解，全部换新。放了四五年，pcb上的锡焊盘，都开始氧化发黑了。

对比下尺寸，特地选的10000小时长寿低ESR的艾华RS系列电解。

换好之后，整个板子都感觉高了一截。。。。



最后先装上去看看效果，还不错！




电压字体略小，不完美。。。ouput灯不刺眼了，也够醒目了，但是可能焊接角度导致，有点偏心，不用去太较真了。


值得一提的是，老一批的KA3005比我最近买的最新的KA6005，关机时看字段屏的白色更明显，很露。但新款就好很多了，黑了很多。
可能厂家在这个细节上做了改进，让供应商增加了亚克力面板的黑色程度。

所以我这次特地用半透明的黑色静电袋那个膜，在电流电压段码屏上面，给铺了一层。最后效果好很多。这个黑色静电袋，直接用嘉利創买料的那个小袋子剪开。

fancy99

前排观看楼主磨机~

aacyxjz

这是要成精的节奏吗，围观大师磨机

maithon

国产设计还可以，用料跟不上。

infozx

提高电压控制/显示精度的摩机：

提高精度，要做两方面工作，一方面是提供稳定的ADC的Vref参考电压精度，另一方面是前端信号放大电路比例稳定误差漂移小；
KA3005是四位数显，经常使用，你会发现温漂和跳字的感受，其实就是精度问题；作为强迫症我受不了。
信号放大器部分，不好下手，就不打算动了。只动刀ADC采样的Vref；


但是NUC027这颗MCU，它外设的ADC是12位的，还不错，但没有单独的Vref+ Vref-外部引脚，它ADC内部参考电压源选择只有AVdd，模拟电压正端，没得选。
本来我想分离Avdd跟Vdd，但是原厂规格书上明确标注，应用时Avdd一定要比Vdd高那么一丢丢，还不能低。所以比较蛋疼，只能绑定在一起，然后一起稳定。

原厂主控板上使用了好几颗美台的（实际是BCD）的3.3v LDO，丝印为GH17M，型号是AZ1117H-3.3TRG1 SOT-223
电压精度是1%；





准备换装精密度更高的电压源，电压基准。
电压基准有好几家做，ADI，BB，凌特，MAX，但好的电压基准价格很贵，售价感人而且不好买。
看来看去最后我选了现在平板便携设备里用的很多的TI的REF30xx系列，价格也就几块钱。精度0.2%够了，温漂50ppm/C算了下即使0C到50C PCBA温度变化，也就0.25%，对这个电源来说足够。


由于主控板这路3.3v稳压，只供MCU，外挂24C02（存储挡位数据用的），和MCU外围的DAC和PWM输出， 实测稳态电流只有10mA，换挡，电压调整时瞬态30mA的样子。









之前因为吃不透MCU这路到底会消耗多少电流，它外挂了很多电路，稳妥起见，一直准备加扩流电路。这次实测了就放心了。
所以连扩流电路都不用了，直接上REF3033。前面加一级DPAK的78M05把12v先降到5v，然后到REF3033 LDO，不然SOT-23封装的REF3033功耗吃不消；
因为动态调整的关系，REF3033后面负载的电容总共不能超过10uF；检查了下原主控板上几个旁路贴片电容，都是几颗1uF的，没问题。


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后面REF3033到了再更新，搭棚焊。

aiwogwzb

膜拜一下大神改造。

infozx

今天完成了两项工作：
1.  搞定3.3V高精度基准；
2.  针对风扇电路，改进了散热，加了一个简单实用的带温度实时监测的调速。
颇费周折。



基准电路，就是之前说的REF3033  10mA直驱，没什么问题：



搭棚焊后的效果，实在找不到合适的位置，最后把SOT-89的78L05蛤蟆打挺翻过来，




这个主控板的走线之乱，不遵循规则，我就不想吐槽了。可能是PCB Layout的人跟设计人员是分开的，不是同一个人。
在PCB背面MCU底部，加一颗2uF贴片，防止30mA瞬间电流时MCU电压跌落Reset的风险和减少噪声；





然后搞风扇，风扇一波三折。风扇是24v的，变压器整流出大概22v RMS，我实测24v直接挂风扇满载电流是220mA；
原作使用了一个10R电阻限制启动冲击电流，来避免22v电压意外冲高时对风扇造成的伤害，本论坛和别的坛子里有高手提到过这些通病这一版pcb应该是改过了的。
然后还有个300R电阻用来做低速待机时限流，实现很简单的两档调速。

我尝试改造一颗240mA非隔离LED驱动电源去给风扇调速，结果翻车了，死活调不好。最后发现还是这个电阻限流是最简单可靠的低成本设计，唯独就是损耗大点，待机时这颗2W 300欧电阻上一直有0.5W损耗发热严重，烫的厉害。（原作这个300欧姆电阻应该是配合风扇详细调过的，测下来风扇电流只有40mA，我再加大电阻电流小了风扇就不转了，启不动）



给电路并了个自动温控调速风扇，很简单可靠的线路。MOS管最好要用100V以上的，或者带回流二极管，风扇有感性。温度高时自动加大风速，同时也不影响mcu控制风扇的功能。




没有合适的散热片，只好拿一个LED铝基板来做了，恰好把发热烫手的电阻给抽离出来单独散热。



装上去的效果：




最后测试温感，开机待机慢速转，风扇声音很轻（40mA）。用烙铁头靠近NTC，一两秒后就听到风扇开始呼呼大马力转了。
开满功率4A输出，点了一会儿，把NTC贴到烫的散热片上测试，立马就开始呼呼全速转了。功能完美实现！






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后记：
用240mA LED恒流驱动去改造风扇调速，瞎折腾半天，最后失败的原因，居然是，低级错误。这个风扇时感性的负载，抓了半天波形发现搞成谐振波形了，负电流都出来了。。。。。。。
常规LED电源没法带风扇这种鬼东西！！！！
（没LCR电桥，换电感都只能用玩具级别的东西测了 ：LoL）

infozx

REF3033的效果还没法测，手头只有三位半的Fuke 15B+，测不准。基本成了水电火电核电hifi的玄学。

另外，后来仔细看了NUC029LAN的规格书，发现从原理上去提高AVdd的精度来改善ADC精度可能也会翻车。。。。。可能行不通。
他那个ADC内部有个2.048v带隙基准Vref，但是Vref不是给ADC模块做参考的，而仅仅是内部一个采样通道，可以控制MCU来采样这个Vref实现自身的校准。
因此能不能提高ADC精度这把筹码就押在固件程序上了，如果程序偷懒，没用这个Vref，直接认为3.3供电是准确的而去做转换，那么提高AVdd精度稳定度就有意义。
如果这个程序写的比较完美，每次上电先去读了Band gap Vref值给自己ADC校准，那么我做的工作就毫无卵用了。。。。。精神摩机。那么他的精度就永远只有Band gap自身的1%以及温漂，改不了。


KORAD后来的带P机型都有软件校准功能，可以配合PC机进行V/A零度调准，那么就很可能是这样实现的了。


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NTC的规格， 0805贴片，TSM2A104，25C时100k，75C时15k

cbcb4cb

感觉能用就行，半导体100度都没问题的，比方cpu

infozx

春节前做的一波摩机工作，没来得及发，现在写上来。

最后的一项改动目标就是，加大功率调整管的铝散热片，提高散热能力。

本来想，配合一个大点的型材铝散热器，重新画板子做。买几颗2SD1047或3055来摩，但这些管子原装的都很难买到了，ST的和ON的此类音频放大管零卖都超级贵，几十块钱一颗，划不来；网上卖的所谓新3055或者3DG102大都是国产的仿品，TO-3金封那种DIE的面积根本达不到原品大小，锯开看就知道，打比方说厂家宣称10A足安的，但实际根本达不到，省钱降额了。买拆机旧管子怕踩雷质量不好，还不如不换。

所以这个电源也不值得花太多钱大改了，就按原来的功率级PCBA，加大散热器即可。

还可以把1v压降的整流桥改成两颗TO220的10A200V肖特基0.8v压降，进一步减小整流桥的损耗，理论上少20%，嫌麻烦，也不想折腾了。

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之前以为原配风扇是24v的，结果测试时不小心碰到了线，那个10欧姆限流电阻没起作用，直接到22v了，没想到把风扇烧了，不转了。
拆开来散热片一看，NND，这风扇根本不是24v的，是一个杂牌的12V 0.14A的，原设计心真大，把12v风扇串个10欧姆电阻就敢直接上15V-24V区间了（风扇和主控供电AC绕组常态出22v直流）。







又是一个雷。啥也不说了，果断去买个24v风扇换。
台湾建准 8025 滚珠 24V  1.8W 多叶静音


这是加装了散热器的板子，重新按上去。





最后，放上成品对比图：KA3005D和KA6005P，后者要大一些，是近两年新推出的款。






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最后再放点早年的黑历史，2012老外评测的ODM贴牌的消息，不知道那几个贴牌是不是他们家做的，可能是早期厂家设计不完善吧。


http://www.eevblog.com/forum/reviews/korad-ka3005d-$90usd-30v-5a-dc-programmable-ps/

http://www.eevblog.com/forum/rev ... le-dc-power-supply/


多次开机居然有持续1S的25v电压输出，看波形好像是从大电解上出来的，电解残电。我特地去试了下手头的KA6005，没这个问题，可能是早就纠正了吧。









最后：

性价比很高的一款电源，祝他们家产品越做越好！

infozx

cbcb4cb 发表于 2019-2-3 22:10
感觉能用就行，半导体100度都没问题的，比方cpu

散热不好温度太高还是有风险的。这个坛子里有个帖子那位大侠维修过一台3005，重载点了很久，调整管坏了，就是散热不好热死的。

infozx

该来的总会来！
小散热片还是太烫，始终不放心。败家摩机再改！！新买的拉伸型材铝散热片到了，赶紧装上。


建准24v滚珠风扇，真假难辨，安装后测试发现跟之前那个原厂杂牌12v的风量差不多，待机和满载噪音旗鼓相当：


NTC温感都是速干胶粘上去的，都暴力拆了重来：


音频功放管，60V以上，10A以上， hEF在30-150之间的线性放大管都可以用：
原机是国产2SD1047，我换了安森美的原装管，图个心理安慰。最后发现两只还是太少，热散不开，应该用四只管子的，基极并联驱动。


没台钻，手电钻打孔，手动攻丝。孔有点歪。好在不影响安装。


跟宁波求精的电源风格一样，舍得飞粗粗的多股铜线！之前热成像照的，很烫的，板子上的那两颗0.1R均流电阻，已经被我改成两颗0.2R并联了，板子正反面焊接。正好手头有0.2R的2W电阻。功率分摊开来，降低温度，提高可靠性，妈妈再也不用担心电阻发烫。





改完！通电烤鸡



最后还是留下两个遗憾，核心弱点：

1. 电压档位继电器的寿命问题，触点烧噬老化问题无法回避。（改可控硅切相动态电压跟随，或者改可控硅多路切路）
2. 两颗调整管核心还是太烫。（这么大的散热片，5A满载点起来，手摸管子表面依然烫手不敢搁。
核心热损的功率密度太高，热导不出来，温度梯度还是很陡；散热器跟绝缘垫热阻又不可能降到很小。所以这玩意儿
已经跟电脑CPU那种差不多了，都是几十瓦的TDP，靠一个小小的金属面散热；芯片七八十度都算正常了。）

（最恶劣时，10v多的压差5A，每颗调整管产生接近30W的热功耗，不加散热片就是电烙铁了。
所以从可靠性和寿命角度考虑，如果有些实验室电源要长期点，最好是改成四颗管，把热功率分散开来，核心温度降下来；
或者继电器电压档位进一步细分，降低压差损耗。）


。。。

说到电脑CPU的散热方式，正巧这几天在TB上逛到了某品牌的一个电源，正好用了CPU散热风扇的方式。
你没看错，只用了一颗调整管！跟CPU一样，散热核心就贴合一个管子。仔细看，立式整流桥，直接裸奔利用风冷！！！
姑且相信设计者是调研了很久，做足了热设计的功课吧！！最低成本和可接受散热效果得到精妙的平衡？






个人以为，30v以内线性电源理论上最完美的解决方案，不要继电器切换，摈弃大的热损，是下面这种：
可控硅切相预调压，工频电感续流，大电解滤波，得到一个纹波较小的可调电压，实时跟随后级，动态跟踪。永远只比调整管输出高2v压差，
出10A都没问题，无需风扇，机壳散热或者一个小散热片搞定。



挖个坑，以后有时间想发烧了，再找环牛做一个这种0-30v 7.5A可调线性稳压电源（单绕组+双可控硅+393比较器+358+调整管+MCU控制板）。

00diguagua

我刚买了个2手的这机器，不知道怎么存储，点M1或者按着M1不丢也不能存储，也找不到说明书，断电就要重新调数据

msi12

买这个机器看来就是为了折腾啊

记得EEVBlog有几个视频专门讲了下这个电源，价格便宜，性能也差不多，吐槽的地方也很多
https://www.youtube.com/watch?v=g94mpom2Ahs

https://www.youtube.com/watch?v=Fya-4mjV4N4

https://www.youtube.com/watch?v=uecvB4U1fps

infozx

msi12 发表于 2019-2-24 05:00
买这个机器看来就是为了折腾啊

记得EEVBlog有几个视频专门讲了下这个电源，价格便宜，性能也差不多，吐槽 ...

羡慕有VNP的人。。。看不到

#30那集，Jaycar好像是求精贴牌的3003电源。没翻到KORAD的贴牌TEMMA。

infozx

2012/2013年度坛友拆解分析的，老版本KA3005：

http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=520602

http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=577665



KA3005D/P四块板的电路图，及校准秘籍。（来自国外网站，侵删！）
https://www.eevblog.com/forum/repair/korad-kd3005p-problem-with-current-metter/msg1144590/#msg1144590
含，图纸和校准说明（主控板，功率版，几乎一样的），感兴趣的各位请到外网自行下载。


这校准方式简直就是个程序彩蛋。。。。。。lol



最后是老外吐槽KA3005的一个OCP保护问题，可能是设计缺陷，有待求证，我逛eevblog时发现今天刚刚发的，汗：
https://www.eevblog.com/forum/testgear/ocp-behavior-of-korad-3005p/

梅花一党

不容易，学习了

惊鸿飞雪

对于散热，还是可以提升的，2个功率管完全可以分开点安装，用跳线也是可以的。
用CPU散热片是好主意，随便仓库里老电脑拨拉几个，效果是极好的。
支持申精！！