|
Door te googelen ontdekten wij de TPS305, een op het oog mooie hobby-lab voeding van het ons onbekende Chinese merk WANPTEK. Wij bestelden een testexemplaar bij Banggood en de resultaten van onze tests leest u in dit artikel.
|
Kennismaking met de TPS305 van WANPTEK
Fabrikant, prijs en leveranciers
WANPTEK blijkt een merknaam te zijn van het Chinese bedrijf 'Shenzhen Guce Electronic Technology Co., Ltd.'. Dit bedrijf werd in 2017 opgericht in Shenzhen en heeft zich gespecialiseerd in het produceren van elektronische voedingen van de middenklasse. De TPS305 is het goedkoopste model uit de TPS-reeks en levert 0 V tot 31 V bij een stroom van 0 A tot 5,2 A. Het apparaat wordt, op het moment van het schrijven van dit artikel, via Banggood geleverd voor € 48,89. Dat is erg goedkoop, want op AliExpress prijzen de talloze aanbieders deze voeding aan voor een prijs van rond de zeventig euro.
De TPS305 laboratorium voeding
De voeding levert een uitgangsspanning van 00,00 V tot 31,00 V met een instelbare uitgangsstroom tussen 0,000 A en 5,200 A. De spanning kunt u dus instellen met een resolutie van 10 mV en de stroom met een resolutie van 1 mA. Zoals uit de onderstaande foto blijkt is de TPS305 erg compact. De metalen behuizing heeft een frontplaat van 14,5 cm bij 8,0 cm en de diepte bedraagt 21,0 cm. De voeding weegt slechts 1,2 kg.
De TPS305 is leverbaar in het wit en in het donkergrijs. De voeding heeft maar één draaiknop waarmee u zowel de spanning als de stroom kunt instellen. Rond die ene draaiknop zijn vier drukknopjes aanwezig:
- OUT:
Standby-schakelaar, zet na een druk op deze knop de spanning op de uitgangen. - V/A:
Selecteert of u met de draaiknop de spanning of de stroom kunt instellen. - OCP:
Hiermee activeert u de ingebouwde elektronische zekering. - ON/OFF:
De netschakelaar.
Onder het bedieningspaneeltje zijn drie 4 mm uitgangsbussen. Tussen de rode en de zwarte staat de ingestelde spanning, de groene is verbonden met de metalen behuizing en met de aarde van de netstekker.
Links ziet u het grote display waarop de spanning, de stroom en het vermogen worden weergegeven. Opvallend is dat de zeven-segment indicatoren wit zijn. Als u via de 'OUT' de voeding activeert verschijnen naast de cijfers de indicaties:
- C.V:
Werking als constante spanningsbron. - C.C:
Werking als constante stroombron. - OCP:
De elektronische zekering is geactiveerd. - OUT:
De spanning staat op de uitgangen.
Links naast de cijferdisplay's staan een USB-A en een USB-C connector. Via deze connectoren kunt u 5 V apparaten opladen. De TPS305 ondersteunt diverse snellaad-protocollen, zoals Qualcomm QC2.0, QC3.0, APPLE, Huawei FCP en SCP Samsung AFC, tot een maximaal vermogen van 18 W.
 |
| Het uiterlijk van de TPS305. (© Banggood) |
De voor- en achterzijde
In de onderstaande afbeelding hebben wij het frontpaneeltje en de achterzijde in één foto gecombineerd. Op de achterzijde van de behuizing treft u een standaard C14 Euro chassisdeel met ingebouwde zekering (5 mm x 20 mm) aan. Een fors uitstroomrooster voor de lucht van de ingebouwde ventilator neemt ongeveer de helft van het achterpaneel in beslag. Deze ventilator maakt nogal wat herrie, maar draait niet continu. Hij wordt dus gestuurd via een temperatuursensor die de temperatuur van de grote koelplaat op de print in de gaten houdt.
 |
| Voor- en achterzijde van de TPS305. (© 2024 Jos Verstraten) |
De leveringsomvang
Naast de voeding bevat het pakket:
- Een kwalitatief uitstekende geaarde netkabel
- Een dikke twee-aderige aansluitkabel voor de uitgangsspanning
- Een professionele zeventalige handleiding van 60 pagina's
 |
| De extra's die worden meegeleverd. (© 2024 Jos Verstraten) |
De handleiding
Zoals reeds geschreven is deze uitstekend verzorgd. Wij hebben het Engelstalig deel gescand en op onze account bij 'archive.org' gezet:
Aanklikbare link ➡ TPS305_Power_Supply_Manual.pdf
De specificaties van de TPS305
Volgens de fabrikant voldoet deze voeding aan de onderstaande spec's:
- Netspanning: 115 Vac ~ 230 Vac omschakelbaar
- Constante uitgangsspanning: 0,00 Vdc ~ 31,00 Vdc
- Resolutie uitgangsspanning: 10 mV
- Constante uitgangsstroom: 0,000 A ~ 5,200 A
- Resolutie uitgangsstroom: 1 mA
- Instelnauwkeurigheid spanning: beter dan 0,5 % ± 3 mV
- Uitgangsstabiliteit spanning: beter dan 0,2 % ± 3 mV
- Rimpelspanning: kleiner dan 20 mVeffectief
- Instelnauwkeurigheid stroom: beter dan 0,5 % ± 3mA
- Uitgangsstabiliteit stroom: beter dan 0,2 % ± 3 mA
- Rimpelstroom: kleiner dan 5 mAeffectief
- Hersteltijd: kleiner dan 500 μs
- Temperatuurcoëfficiënt: kleiner dan +100 ppm/°C
- OCP (Over Current Protection): inschakelbaar
- Hulpfuncties: USB-A en USB-C snelladers
- Afmetingen: 145 mm x 80 mm x 210 mm
- Gewicht: 1,2 kg
De elektronica in de TPS305
Tien boutjes verwijderen
De metalen behuizing bestaat uit een laag U-vormig onderste deel waarop een hoger U-vormig bovendeel wordt vastgeschroefd. Na het verwijderen van tien boutjes kunt u dat bovendeel verwijderen en komt het interieur van de TPS305 tevoorschijn.
De elektronica in de TPS305
De elektronica is ondergebracht op twee printen. De ene vult het grootste deel van de behuizing. De tweede is tegen de frontplaat geschroefd en bevat de elektronica voor het aansturen van het display en de twee USB-connectoren. Wat wij te zien krijgen bevalt ons uitstekend. De bestukking van de print, de bedrading en de eindmontage zien er professioneel uit. De groene aardingsbus op de frontplaat gaat via een dik draadje naar een soldeerlipje onder een van de vier metalen afstandsbusjes waarmee de print in de behuizing is vastgeschroefd. De aardingslip van de netspanningsconnector is op identieke manier verbonden met de behuizing.
De gesoldeerde verbindingen die de netspanning voeren zijn voorzien van krimpkous. De netschakelaar, rechtsboven op de onderstaande foto, is van een uitstekende kwaliteit.
De positie van de ventilator ten opzichte van de koelplaat van de MOSFET die via pulsbreedte modulatie de uitgangsspanning regelt is optimaal. Die MOSFET is op de print gesoldeerd en de koelplaat is nadien boven op dit onderdeel geschroefd.
 |
| Het interne van de TPS305. (© 2024 Jos Verstraten) |
De netspanning wordt gelijkgericht en afgevlakt door twee in serie geschakeld elco's van 220 μF - 200 V. Het primaire circuit van de geschakelde voeding wordt gestuurd door een DK124 van 'Shenzhen DongXinke Microelectronics Chip'. Deze achtpotige chip verzorgt het omzetten van de gelijkgerichte netspanning in een hoogfrequente pulsspanning die de primaire van de trafo ZM2023/12/01 stuurt. Uiteraard wordt er teruggekoppeld van de secundaire kant via een optische koppelaar die voor de galvanische scheiding tussen primair en secundair deel zorgt.
Op de hoofdprint treffen wij nog een TL494C van Texas Instruments aan. Het is niet duidelijk of deze 'Pulse-Width-Modulation Control Circuit'-chip in het hoofdcircuit zit of iets te maken heeft met de voeding van de twee USB-poorten.
Op de display print zit een TM1629C van 'Shenzhen Titan Micro Electronics Co., Ltd.'. Deze chip is verantwoordelijk voor het besturen van het display.
Het werken met de TPS305 voeding
Inschakelen van het apparaat
Na het inschakelen van het apparaat komt de voeding altijd in de standby-modus terecht, dus zonder spanning op de uitgang. Dat ziet u overduidelijk door de indicatie 'OFF' op het vermogen display. Uiteraard ziet u op de twee overige display's de instellingen van spanning en stroom die in het geheugen bewaard zijn gebleven.
Instellen van spanning en stroom
Druk op de 'V/A' toets om te schakelen tussen het instellen van de spanning of de stroom. U ziet welke instelling actief is doordat een van de zeven-segment display's gaat knipperen. Door het indrukken van de ronde knop kunt u een van de vier display's van de spanning of de stroom selecteren. Door het draaien aan die knop kunt u de waarde variëren.
De twee ingestelde waarden van spanning en stroom blijven in het geheugen bewaard.
Activeren van de uitgang
Druk op de 'OUT' toets. Naast het vermogen display gaat de groene tekst 'OUT' branden en de ingestelde spanning verschijnt op de uitgang. Naast het display voor de spanning verschijnt de groene tekst 'C.V'. Dat betekent dat de voeding nu in de constante spanning modus staat.
Als de voeding meer stroom zou moeten leveren dan ingesteld dooft deze groene indicator en gaat de rode indicator 'C.C' branden. Het apparaat werkt nu in de constante stroom modus en levert de geprogrammeerde stroom aan de belasting.
De elektronische zekering functie 'OCP'
Als u deze toets indrukt verschijnt naast het stroom display de rode tekst 'OCP', letterwoord van 'Over Current Protection'. De elektronische zekering is nu ingeschakeld. Als de voeding meer stroom zou moeten leveren dan de ingestelde waarde schakelt de elektronica de uitgangsspanning uit, verschijnt de tekst 'OCP' op het stroom display en gaat een zoemer piepen. U kunt de voeding resetten door even op de knop 'OUT' te drukken.
In- en uitschakelen van de piepjes bij bediening
In de fabrieksmodus piept de ingebouwde zoemer bij iedere handeling met de bedieningsorganen. Als dat u irriteert kunt u deze piepjes uitschakelen door een paar seconden op de draaischakelaar te drukken. U hoort een allerlaatste piepje en vanaf dat moment kunt u de TPS305 bedienen zonder dat het apparaat lawaai maakt.
Het testen van de TPS305 van WANPTEK
De aardingsweerstand
Wij hebben de weerstand gemeten tussen de groene 4 mm banaanstekkerbus op de frontplaat en de aardingslip op de netstekker:
- 0,298 Ω met onze ET3255 van East Tester
- 0,3183 Ω met onze 8842A van Fluke
Uiteraard meten wij een dergelijke kleine weerstand met de vierdraad kelvin-methode.
De nauwkeurigheid van de spanning instelling
Wij hebben onze multimeter 8842A van Fluke op de uitgangen aangesloten en de voeding op diverse uitgangsspanningen ingesteld. In de onderstaande tabel ziet u de échte waarden van de onbelaste uitgangsspanning. Met onze breedband millivoltmeter PM2454B van Philips meten wij meteen ook de onbelaste ruis- en rimpelspanning op de uitgang bij de diverse instellingen.
Beide waarden zijn uitstekend te noemen. Zelfs bij een instelling op 100 mV levert de TPS305 een zeer nauwkeurige uitgangsspanning.
 |
| De nauwkeurigheid van de spanning instelling. (© 2024 Jos Verstraten) |
De onbelaste uitgangsruis en rimpel
In het onderstaand oscillogram ziet u de ruis en rimpel in onbelaste toestand bij een instelling op 30,00 V.
 |
| Onbelaste uitgangsruis en -rimpel bij 30,00 V. (© 2024 Jos Verstraten) |
De nauwkeurigheid van de stroom instelling
Wij sluiten de uitgangen van de voeding kort met onze op 12 Adc geschakelde multimeter ET3255 van East Tester en stellen de maximale uitgangsstroom in op diverse waarden. De meting wordt uitgevoerd bij een uitgangsspanning van 5,00 V. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel. Alleen bij de laagste instellingen van 10 mA en 50 mA levert de voeding een alles behalve nauwkeurige uitgangsstroom, de overige waarden zijn uitstekend! Voor de zekerheid meten wij die laagste stand nog eens na met de Fluke 8842A, die 14,981 mA meet. De fout zit dus in de TPS305 en niet in onze meters.
 |
| De nauwkeurigheid van de stroom instelling. (© 2024 Jos Verstraten) |
Uitgangsstabiliteit bij 5,00 V uitgangsspanning
De uitgangsstabiliteit definieert de constantheid van de uitgangsspanning in functie van de belastingsstroom. Deze grootheid is niet per definitie bij iedere uitgangsspanning hetzelfde, dus moet die bij diverse spanningen worden getest. Uiteraard wordt de stroom ingesteld op de maximale waarde van 5,2 A. Wij beginnen bij 5,00 V, de resultaten ziet u in de onderstaande tabel. De voeding wordt aangesloten op een instelbare belasting van het type EBD-A20H. Op de uitgang staan uiteraard de 8842A, de PM2454B en onze oscilloscoop XDS2102A van OWON.
Het spanningsverschil tussen nul- en vollast bedraagt slechts 22,1 mV. Met de wet van ohm kunt u dan onmiddellijk de inwendige weerstand van de voeding berekenen. Een spanningsval van 22,1 mV bij een stroomvariatie van 5 A levert immers 4,42 mΩ op.
 |
| De uitgangsstabiliteit bij 5,00 V uitgangsspanning. (© 2024 Jos Verstraten) |
De rimpel bij 5,00 V en 5,000 A
Uit de vorige tabel blijkt dat de rimpel opeens flink stijgt als u de voeding met bijna de maximale stroom belast. De 20 mVeffectief uit de specificaties wordt dan ruim overschreden. In de twee onderstaande oscillogrammen ziet u hoe deze rimpel er uitziet. Wat opvalt is dat de rimpel een erg rustig verloop heeft. De smalle onregelmatige spikes, die wij bij diverse andere goedkope geschakelde voedingen hebben gezien, ontbreken hier volledig. Uit de rechter uitvergroting in de tijd blijkt dat het signaal vrijwel sinusvormig verloopt en er dus weinig harmonischen in aanwezig zijn. Wat u hier ziet is waarschijnlijk het resultaat van de gefilterde in breedte gemoduleerde puls die wordt gebruikt voor het genereren van de uitgangsspanning.
 |
| De rimpel bij 5,00 V en 5,000 A. (© 2024 Jos Verstraten) |
Uitgangsstabiliteit bij 12,00 V uitgangsspanning
Wij herhalen de bovenstaande metingen, maar nu met de uitgangsspanning ingesteld op 12,00 V. De resultaten zijn weer samengevat in de onderstaande tabel. De spanning daalt met 22 mV, wat overeen komt met een inwendige weerstand van 4,4 mΩ. De vorm van de rimpel is vergelijkbaar met deze bij 5,00 V.
 |
| De uitgangsstabiliteit bij 12 ,00 V uitgangsspanning. (© 2024 Jos Verstraten) |
Uitgangsstabiliteit bij 29,00 V uitgangsspanning
Waarom bij 29,00 V en niet bij 30,00 V? Omdat onze instelbare belasting EBD-A20H bij 30,00 V protesteert met 'input voltage too high', maar ijverig aan de slag gaat met één voltje minder. De spanningsdaling bedraagt 24 mV, goed voor een inwendige weerstand van 4,8 mΩ. Ook bij deze uitgangsspanning lijkt de rimpel op deze bij 5,00 V.
 |
| De uitgangsstabiliteit bij 29,00 V uitgangsspanning. (© 2024 Jos Verstraten) |
De ingangsstabiliteit bij 30,00 V en 4,000 A
Deze parameter definieert de constantheid van de uitgangsspanning als de ingangsspanning van de voeding varieert. Dus wordt onze variac van stal gehaald en de uitgangsspanning gemeten als de netspanning wordt gevarieerd tussen 200 V en 250 V. De resultaten zijn weer samengevat in een tabel.
Hieruit blijkt dat de ingangsstabiliteit uitstekend is. Bij een variatie in de netspanning van 50 V gaat de uitgangsspanning met slechts 196 mV stijgen!
Over de variatie op de rimpelspanning is wel wat op te merken. Hoewel de TPS305 uitstekend in staat blijkt de uitgangsspanning vrijwel constant te houden bij een onrealistische voeding met slechts 200 Vac, heeft de elektronica problemen met de rimpel. Deze is bij deze voedingsspanning extreem hoog. Als tweede opmerking blijkt dat het dalen van de geleverde stroom van 5,000 A tot 4,000 A een grote invloed heeft op de rimpel. Uit een vorige test bleek dat de rimpelspanning 29,1 mV bedraagt bij 29,00 V en 5,000 A. Het verlagen van de stroom naar 4,000 A reduceert de rimpel tot 6,50 mV.
 |
| De ingangsstabiliteit van de TPS305. (© 2024 Jos Verstraten) |
Het rendement η
Het rendement geeft de procentuele verhouding tussen het vermogen dat u uit een apparaat haalt en het vermogen dat u er in stopt. Onze variac heeft een ampèremeter, dus wij kunnen de test van de ingangsstabiliteit gebruiken voor het meten van het rendement van de TPS305.
Bij een ingangsspanning van 231 V neemt de voeding een stroom op van 0,6 A. Het ingangsvermogen bedraagt dus 138,6 W. Bij deze spanning levert de voeding een spanning van 30,051 V bij 4,00 A belastingsstroom. Het uitgangsvermogen is 120,2 W.
Het rendement:
η = 120,2 W / 138,6 W
η = 86,7 %
De lange termijn stabiliteit bij 10,00 V en 5,000 A
Bij deze test wordt de tot kamertemperatuur afgekoelde voeding maximaal belast met 5,0 A bij 10,00 V uitgangsspanning en wordt gemeten hoe stabiel de uitgangsspanning blijft in functie van de tijd. Door deze zware belasting gaat de voeding intern opwarmen en de vraag is hoe goed de elektronica is ontworpen om het verloop van de uitgangsspanning als gevolg van deze opwarming te compenseren. De resultaten zijn weer samengevat in de onderstaande tabel. Zoals uit deze gegevens blijkt bedraagt de maximale spanningsafwijking slechts +13,3 mV en blijft de uitgangsspanning na ongeveer dertig minuten stabiel.
 |
| De lange termijn stabiliteit van de TPS305. (© 2024 Jos Verstraten) |
Thermische stabiliteit
Over het thermische gedrag van deze voeding maken wij ons, na de lange termijn test, geen zorgen. Ook na een half uur leveren van 5,0 A kwam er uit de achterzijde slechts lauwe lucht en voelde de metalen behuizing niet echt opgewarmd aan.
De werking van de 'OUT'-functie
Als u met de drukknop 'OUT' de ingestelde spanning op de uitgangsbussen zet moet deze spanning zonder overgangsverschijnselen netjes op de uitgang van de voeding verschijnen. Als u nadien weer op de 'OUT' drukt moet de spanning even netjes weer terug gaan naar 0 V. Wij testen dit bij een spanning van 8,00 V en een belastingsstroom van 1 A. De resultaten zijn samengevat in het onderstaand gecombineerd oscillogram. De voeding gedraagt zich keurig!
 |
| In- en uitschakelen van de uitgangsspanning via de knop 'OUT'. (© 2024 Jos Verstraten) |
Gedrag bij kortsluiting
Wij hebben de voeding ingesteld op een spanning van 12,0 V en een maximale stroom van 5,0 A. Nadien hebben wij de uitgang belast met 1 A en even met een kwikschakelaartje uit een oude thermostaat kortgesloten. Het gedrag van de uitgangsspanning ziet u op onderstaand oscillogram. Er niets te merken van overshoots, oscillaties of andere niet gewenste verschijnselen. Ook nu gedraagt de TPS305 zich voorbeeldig!
 |
| Het gedrag bij kortsluiting. (© 2024 Jos Verstraten) |
Invloed van belastingsvariatie op de uitgangsspanning
Als u een schakeling voedt trekt deze een bepaalde stroom. Als die stroom opeens toe- of afneemt, bijvoorbeeld doorat een relais inschakelt, is het wél de bedoeling dat de uitgangsspanning van de voeding constant blijft en geen rare overgangsverschijnselen vertoont. Dat testen wij door de TPS305 op 12,0 V en 5,0 A in te stellen en een belasting te voeden die 1,0 A verbruikt. Nadien schakelen wij opeens even een extra belasting parallel, zodat de belastingsstroom stijgt tot 4,5 A. De reactie van de uitgangsspanning van de TPS305 ziet u in het onderstaand oscillogram. Uiteraard neemt de rimpel toe, maar van ongewenste overgangsverschijnselen is niets te merken. Alweer een uitstekend gedrag van deze voeding!
 |
| Reactie op plotselinge stroomtoename. (© 2024 Jos Verstraten) |
Werking van de 'OCP'-functie
Deze functie werkt op zich goed, de TPS305 schakelt zichzelf naar standby als u meer stroom trekt dan ingesteld. Het viel ons echter op dat er bij een kortsluiting best wel flinke vonken optraden bij de contactpunten. Daarom testten wij de kortsluitstroom door de voeding in te stellen op maximale stroom en maximale spanning. Nadien sloten wij de voeding kort over een draadgewonden weerstand van 1 Ω die een exacte waarde van 1,317 Ω had.
In het onderstaand oscillogram ziet u de piekspanning die bij de kortsluiting over deze weerstand ontstond.
De gevoeligheid van de oscilloscoop bedraagt 5 V/div en de piek is 3,4 divisies hoog. Over de weerstand van 1,317 Ω ontstaat dus een spanning van 17,0 V. Dat komt, volgens de wet van ohm, overeen met een kortsluitstroom van niet minder dan 12,9 A! Blijkbaar wordt er in de 'OCP'-functie een flinke elco over de uitgangsklemmen ontladen.
Die 'OCP'-functie moet u dus liever maar niet gebruiken, want het vloeien van dergelijke stromen is nergens goed voor, niet voor uw belasting en zeker niet voor de elektronica in de voeding.
 |
| De kortsluitstroom bij de functie 'OCP'. (© 2024 Jos Verstraten) |
Onze conclusie over de TPS305 van WANPTEK
Het testen van dit apparaat leverde de aangename verrassing op dat deze TPS305 een erg goed presterende voeding is voor het geld dat u ervoor moet neertellen. Wij kunnen maar weinig punten van kritiek bedenken. Uiteraard zullen professionele elektronici hun neus ophalen voor een voeding die een effectieve rimpel levert van ongeveer 30 mV bij vollast. Maar vergeet niet dat die rimpel daalt tot 6,5 mV als u de stroom van vollast (5 A) verlaagt tot 4,0 A. Dat vinden wij, voor een voeding van nog geen vijftig euro, een uitstekende waarde.
Ook het feit dat bij al onze tests geen enkele vorm van overshoots, piekspanningen of oscillaties op de uitgangsspanning ontstond pleit voor de ontwerpers van deze voeding. Wij hebben diverse voedingen in dezelfde prijsklasse getest waar dit alles behalve het geval was.
Voor iedere hobbyist die op het punt staat een universele labvoeding aan te schaffen lijkt ons de TPS305 een uitstekende keuze.
(Banggood sponsor advertentie)
TPS305 voeding 31 V ~ 5,2 A
TPS305 voeding 31 V ~ 5,2 A