Netzteil UM-U120S, 12 V, 10 A

Schon eine ganze Weile hatte ich keine Netzteil-Tests mehr – mit diesen „Versorgern“, die allerlei Geräte mit Strom versorgen, für die Netzspannung zu viel und Akkuspannung zu wenig ist.
Auf Anregung eines meiner regelmäßigen Leser habe ich nun ein paar Varianten zum Testen bestellt. Heute geht es um die erste davon.


Vorweg: Das Netzteil konnte mich durchaus überraschen, allerdings nicht mit seiner Funktion, sondern mit einigen „Besonderheiten“ der Schaltung.
Aber wie immer fange ich mit der Verpackung an.

Das Netzteil kam in einem gewöhnlichen weißen Karton, als einzige Kennzeichnung ist die Artikelnummer aufgedruckt.


Diese Netzteile gibt es in drei Ausführungen:
5 V, 15 A
12 V, 10 A
24 V, 5 A.

Auf meinem Tisch liegt die 12-V-Version. Wie ihr sicher bemerkt habt, liefern die 12- und 24-V-Versionen 120 W, während die 5-V-Version deutlich schwächer ist und nur 75 W bietet. Das liegt daran, dass Niederspannungsnetzteile üblicherweise einen geringeren Wirkungsgrad haben.

Der Aufbau besteht aus einem U-förmigen Aluminiumchassis, das als Kühlkörper dient. Eine Schutzabdeckung gibt es nicht.


Die Maße spare ich mir, sie stehen in der Zeichnung.


Am Ein- und Ausgang gibt es jeweils eine dreipolige Klemme: entsprechend Phase/Neutralleiter/Schutzleiter und 12 V/Masse/12 V.
Die Klemmen unterscheiden sich konstruktiv leicht. Die Eingangsklemme hat eine Schutzrippe, damit man den Draht nicht zu weit hineinschieben kann.
Die Ausgangsklemme kann allerdings auch eine andere sein, mit vier Anschlüssen.


Belegung der Klemmen laut Zeichnung


Um an die Platine zu gelangen, muss man vier Schrauben lösen, die die Platine halten, sowie zwei weitere, die die Leistungshalbleiter andrücken. Unter der Platine befindet sich eine Schutzmatte.


Die Platine ist großzügig mit Dichtmasse überzogen. Trotzdem sieht man schon, dass am Eingang ein vollwertiger Netzfilter und am Ausgang eine Drossel zur Verringerung der Restwelligkeit vorhanden sind. Genau deshalb habe ich dieses Netzteil unter anderem für den Test ausgewählt: Zumindest äußerlich sieht es nach einem ordentlich aufgebauten Gerät aus.

Der Hochspannungstransistor und die Ausgangsdioden sind zusätzlich isoliert; stellenweise ist sogar Wärmeleitpaste zu sehen.


1. Neben der Sicherung und dem Entstörfilter am Eingang gibt es einen Varistor für 470 V.
2. Zwei Eingangskondensatoren mit je 82 µF. Dazu kommt eine weitere Drossel, die zusammen mit den Kondensatoren einen CLC-Filter bildet. Hier ist auch ein Thermistor zu sehen.
3. Der PWM-Controller OB2269 ist recht bekannt; er ist mir schon in anderen Netzteilen begegnet. Der Wicklungskondensator ist korrekt ausgeführt, als Y-Kondensator.
4. Hochspannungstransistor 12N65 in einem vollständig isolierten Gehäuse.
5. Am Ausgang sitzen zwei Diodenmodule MBR20U100. Interessanterweise sind sogar die Anschlüsse des Transistors und der Dioden isoliert.
6. Außerdem gibt es am Ausgang drei Kondensatoren mit 3300 µF und 16 V sowie eine Drossel. Eine so hohe Ausgangskapazität ist bei einem relativ leistungsschwachen Netzteil eher selten. Dass die Kondensatoren nur für 16 V ausgelegt sind, ist allerdings schlecht.
Ich vermute, der Hersteller wollte die nicht besonders hohe Qualität der Kondensatoren durch eine größere Kapazität ausgleichen.


Die Verarbeitung ist recht ordentlich. Natürlich nicht auf MEAN WELL-Niveau, aber die Platine ist immerhin relativ sauber und die Lötstellen sind ordentlich.


Damit ich mich nicht mit den übrigen Bauteilen des Netzteils aufhalten muss, habe ich einfach seinen Schaltplan skizziert.


Im Laufe der Untersuchung konnte mich das Netzteil dann aber mit wirklich sehr originellen Lösungen überraschen. Zur besseren Übersicht habe ich sie farbig markiert:
1. Der Thermistor sitzt nicht vor, sondern hinter den Kondensatoren.
2. Die Filterdrossel liegt nicht in der Versorgungsleitung, sondern in der Minusleitung.
3. Eine rätselhafte Zenerdiode mit Widerstand in der Versorgung des PWM-Controllers.
4. Eine nicht minder rätselhafte Zenerdiode parallel zur LED des Optokopplers.

Ehrlich gesagt fällt mir für diese Schaltung keine andere Erklärung ein, als dass der Entwickler es einfach eilig hatte und dabei Fehler gemacht hat. Oder als Möglichkeit: Das Netzteil wurde umgebaut, einige „überflüssige“ Bauteile wurden nicht entfernt und der Thermistor einfach versehentlich so eingebaut.


Zusammenbauen und anschließen.
Am Ausgang liegen etwa 12 V an, die Leistungsaufnahme ohne Last beträgt etwa 1,1–1,2 W.
Der Einstellbereich reicht von 11 bis 14,3 V. Tatsächlich lässt sich die Spannung noch weiter herunterdrehen, auf etwa 9 V. Bei einer Spannung unter 11 V und ohne Last arbeitet das Netzteil jedoch instabil und schaltet sich zyklisch ein und aus.


Die Spannungsregelung ist abhängig von der Last nur mittelmäßig genau. Da der Anschluss allerdings über eine Klemmleiste erfolgte, könnten die Verluste daran das Ergebnis etwas beeinflusst haben.
Unten die Spannung ohne Last sowie bei Strömen von 3,5, 7 und 10,5 A.


Es gibt einen Überlast- und Kurzschlussschutz. Er spricht bei einem Strom von etwa 12,3–12,5 A an. Nach Beseitigung der Überlast stellt sich die Spannung automatisch wieder ein.


Der Wirkungsgrad könnte meiner Meinung nach höher sein. Im größten Teil des Arbeitsbereichs liegt er bei etwa 84–85 %.
Im Diagramm unten ist der Laststrom auf der horizontalen Achse im Bereich von 1–12 A aufgetragen, in 1-A-Schritten.


Die Restwelligkeit wurde ohne Last sowie bei Strömen von 3,3, 6,6 und 10 A geprüft. Der Tastkopf wurde über einen Filter aus 1- und 0,1-µF-Kondensatoren angeschlossen.
Der Hauptanteil der Restwelligkeit ist nicht besonders groß, allerdings gibt es unangenehme Spitzen mit einer Spitze-Spitze-Amplitude von bis zu 200–220 mV bei maximalem Strom. Das ist nicht übermäßig viel, aber angesichts der Drossel am Ausgang hätte ich weniger erwartet.


Bei der niederfrequenten Restwelligkeit sieht es dagegen gut aus, was der hohen Eingangs- und Ausgangskapazität zu verdanken ist. Die Testbedingungen waren dieselben wie oben.


Wie immer habe ich auch das thermische Verhalten des Netzteils geprüft, und zwar in 20-Minuten-Schritten mit schrittweise steigender Last.
Geprüft wurde bei Strömen von 2,5, 5,0, 7,5 und 10 A.

Leider konnte ich bei 10 A keinen Dauertest durchführen, da das Netzteil nach etwa 5 Minuten wegen Überhitzung abschaltete. Gemeint sind natürlich 5 Minuten Betrieb, nachdem es zuvor bei 7,5 A aufgewärmt worden war.


Das Wärmebild nach den Testphasen mit 5 A und 7,5 A sowie nach dem erneuten Einschalten bei 10 A. Da die Abschaltung nicht ganz unerwartet kam, habe ich das Netzteil für das letzte Foto noch einmal eingeschaltet, die Abschaltung abgewartet und ein Wärmebild aufgenommen.
Am heißesten wird der Thermistor, obwohl er in diesem Netzteil keinerlei nützliche Funktion erfüllt.
Am kritischsten ist entsprechend der Transformator, der sich hier auf etwa 100 °C erwärmte. Das ist zwar viel, aber noch im vertretbaren Bereich. Bei stärkerer Erwärmung schaltet der Schutz das Netzteil einfach ab, also funktioniert auch das korrekt.


Während des Wärmetests habe ich auch die Genauigkeit der Spannungsregelung geprüft und daran nichts auszusetzen. Links die Spannung am kalten Netzteil, rechts nach der Überhitzungsabschaltung.


Der Überhitzungsschutz arbeitet nicht mit einer Verriegelung, und die Ausgangsspannung wird wiederhergestellt. Allerdings dauert das nicht wie nach einer Überlast 1–2 Sekunden, sondern etwa 30 Sekunden.


Fazit.
Als ich das Netzteil bestellt habe, interessierte es mich vor allem, weil es zumindest äußerlich ordentlich aufgebaut war. Ja, bei den Bauteilen wurde gespart und statt Markenkomponenten kamen irgendwelche unbekannten zum Einsatz, aber insgesamt machte es einen guten Eindruck.
Die Tests lieferten grundsätzlich ebenfalls gute Ergebnisse. Um die angegebene Leistung von 120 W dauerhaft zu erreichen, muss man allerdings zumindest für einen schwachen Luftstrom zur Kühlung sorgen. Auch 7,5 A liegen schon fast am Maximum, daher ist zusätzliche Kühlung auch hier nicht verkehrt.
Die Spitze-Spitze-Amplitude der Restwelligkeit ist relativ gering. Mir sind Netzteile mit weniger, aber auch mit mehr begegnet – sowohl von Markenherstellern als auch No-Name-Geräte.
Gut ist, dass der Hersteller einen Überhitzungsschutz eingebaut hat. Dadurch lässt sich ein solches Netzteil deutlich schwerer zerstören.

Allerdings hat das Netzteil auch einige Merkwürdigkeiten, besonders was die Position des Thermistors angeht: Er sollte vor den Kondensatoren sitzen und nicht dahinter. In der ursprünglichen Schaltung heizt er einfach die Luft auf.

Kurz gesagt: Im Großen und Ganzen ist es ganz ordentlich, aber irgendwie hatte ich mehr erwartet. Angesichts des aktuellen Preises ist es jedoch durchaus eine konkurrenzfähige Alternative zu den „Volksnetzteilen“.
Ich überlege, dieses Netzteil nun zu einem USV-Ladegerät für LiFePO4-Akkus umzubauen, ähnlich wie ich es hier gemacht habe. Dafür eignet es sich gut, und der Überhitzungsschutz ist im Hinblick auf die Betriebssicherheit besonders nützlich.

Der Shop hat einen Gutschein BG0784b9 bereitgestellt, mit dem der Preis auf 11,99 $ sinken sollte. Er ist bis zum 15. August gültig.

Das war's von mir. Ich hoffe, der Beitrag war hilfreich.