Netzteil 24 V, 8–10 A

Ich hatte die Gelegenheit, noch ein paar Netzteile zu testen, und heute geht es um das erste davon.
Wie immer gibt es einen Blick ins Innere, eine Analyse, den Schaltplan, Tests und ein Fazit.


Das Netzteil habe ich eher aus Neugier bestellt, so ein Modell hatte ich noch nicht. Der Test fällt relativ kurz aus. Das heißt aber keineswegs, dass er schnell vorbereitet war – ich versuche nur, die Informationen diesmal kompakt aufzubereiten.

Die Verpackung ist denkbar einfach: ein Druckverschlussbeutel, umwickelt mit einer Lage weichem Material. Banggood verpackt seine Waren ziemlich oft genau so.


Die auf der Produktseite angegebenen technischen Daten:
Eingang: AC 85–265 V
Ausgang: 24 V Gleichspannung
Netzfrequenz: 50/60 Hz
Ausgangsstrom: 8–10 A
Ausgangsleistung: 192–240 W
Abmessungen: 140 × 72,5 × 38 mm (gemessen)

Die Ausführung ist offen, ohne Gehäuse. Äußerlich erinnert es daher an die „Volksnetzteile“. Ich würde mich nicht wundern, wenn dahinter derselbe Entwickler oder Hersteller steckt.


Die Platine ist deutlich größer als bei den „Volksnetzteilen“. Links das 300-W-Modell, rechts das „Volksnetzteil“.


Die Verarbeitungsqualität ist insgesamt recht ordentlich und meiner Meinung nach genauso gut oder etwas besser als bei den oben gezeigten Netzteilen.



1. Der Anschluss erfolgt über eine Schraubklemme. Am Eingang gibt es eine Sicherung sowie einen vollwertigen Netzfilter mit X- und Y-Kondensatoren. Das Einzige, was fehlt, ist ein Varistor. An seiner Stelle ist aus irgendeinem Grund ein Y-Kondensator eingelötet.
2. Als Eingangskondensatoren sind zwei mit je 82 µF verbaut, die tatsächliche Gesamtkapazität liegt aber etwas darunter – bei 143 µF. Für die angegebene Leistung ist das wenig. Am Eingang sitzt außerdem ein Thermistor, über den ich erst kürzlich ein Video veröffentlicht habe.
3. In der Produktbezeichnung stehen 24 V und 10 A, auf der Platine selbst ist jedoch 24 V und 8 A angegeben.
4. Den Transformator würde ich nicht gerade groß nennen. Der Kern misst 33 × 30 × 14 mm, für ein Sperrwandler-Netzteil ist das nicht besonders viel. Natürlich kann man sagen, dass die Abmessungen von der Schaltfrequenz abhängen, aber Netzteile dieser Art arbeiten normalerweise mit höchstens 100 kHz. Außerdem sind die Wicklungen mit dickem Draht ausgeführt, obwohl man bei solchen Leistungen eigentlich schon Litze verwenden sollte.
5. Zwischen den Wicklungen sitzt ein Y-Kondensator mit 1 nF Kapazität, deshalb wird das Netzteil nicht allzu sehr „beißen“.
6. Am Ausgang gibt es zwei Diodenmodule vom Typ MBR20200, montiert auf zwei Kühlkörpern. Auf den ersten Blick könnte man meinen, das Netzteil hätte zwei Ausgangsspannungen.


Der Aufbau des Netzteils ist insgesamt großzügig, nur der Bereich um den PWM-Controller ist sehr dicht bestückt.


1. Als PWM-Controller kommt ein NE1119J zum Einsatz. Leider habe ich kein Datenblatt gefunden.
2. Der Schalttransistor ist ein K16A60W. Nach einem Datenblatt habe ich nicht gesucht; der Aufschrift nach handelt es sich wahrscheinlich um einen Typ für 16 A und 600 V. Das Gehäuse ist vollständig isoliert, Wärmeleitpaste gibt es keine.
3. Am Ausgang sitzen vier Kondensatoren mit 1000 µF und 35 V. Interessanterweise haben zwei davon einen Durchmesser von 10 mm, die anderen beiden von 13 mm, obwohl ihre Spannungsfestigkeit gleich ist. Neben den Ausgangsklemmen befindet sich eine rot leuchtende LED.
4. Die Ausgangsklemme ist ganz gewöhnlich, mit zwei Kontakten pro Pol. Links davon gibt es einen Anschluss für einen Lüfter, der ohne jegliche Regelungsschaltung parallel zum Ausgang angeschlossen ist.

Der Lüfteranschluss macht klar, dass das Netzteil für aktive Kühlung ausgelegt ist. Es ist durchaus üblich, zwei Varianten der technischen Daten anzugeben: für passive und aktive Kühlung. Die Anordnung der Kühlkörper ist allerdings sehr ungünstig, wenn man eine Zwangskühlung einrichten will. Eine Durchströmung lässt sich nicht realisieren, und einfach auf das Netzteil zu blasen ist weniger effektiv und oft unpraktisch.


Die Platine ist zweilagig, aber nur einseitig bestückt. Zwischen den Lagen gibt es zahlreiche Durchkontaktierungen, besonders in den Leistungskreisen. Die Leiterbahnführung ist stellenweise zwar etwas grob, insgesamt aber korrekt.


Es gibt eine Art Datenblatt sowie eine kurze Beschreibung aus einem chinesischen Forum. Hier ist sie in der Google-Übersetzung, falls sie sich als nützlich erweist.



Natürlich habe ich den Schaltplan dieses Netzteils gezeichnet, und das nicht ohne Grund: Er enthält Lösungen, die mir bisher noch nicht untergekommen sind.


Ungewöhnlich sind:
Rot: Ein Y-Kondensator am Eingang, parallel zum X-Kondensator. Wahrscheinlich wurde er einfach eingebaut, damit einer da ist. Ungewöhnliche Startschaltung für den PWM-Controller. Der Vorteil: Er wird nur versorgt, wenn eine Eingangsspannung anliegt.
Grün: Die Hauptversorgung des PWM-Controllers besteht aus zwei Dioden und zwei Kondensatoren.
Blau: Offenbar ist der PWM-Controller quasiresonant; an einem seiner Eingänge liegt die Spannung direkt vom Leistungstransformator an, noch vor dem Gleichrichter.


Was mir schon vor den Tests nicht gefallen hat.
Zunächst stellte sich heraus, dass eine Ecke der Platine irgendwo angeschlagen war. Nicht kritisch, aber die Verpackung sollte besser sein. Außerdem wackelt der Kern der Eingangsdrossel. Das hat zwar keinen Einfluss, ist aber trotzdem nicht ideal.


Der Kühlkörper des Hochspannungstransistors ist mit dem Minuspol der Hochspannungsversorgung verbunden, darunter befindet sich aber keine Isolierung. Im Grunde ist das nicht besonders kritisch, aber unter dem Kühlkörper verläuft eine Leiterbahn zum Start des PWM-Controllers sowie der zweite Anschluss des Strommess-Shunts.


Und natürlich der Kühlkörper der Ausgangsdioden – genauer gesagt, die Art, wie die Kondensatoren montiert sind. Diese Lösung ist natürlich nicht neu und findet sich auch bei Mean Well. Die Qualität der verwendeten Kondensatoren ist dort allerdings eine andere.

Es gibt viele Plätze für Keramikkondensatoren parallel zum Ausgang, eingebaut ist aber nur einer.


Tests.

Ab Werk ist das Netzteil auf eine etwas höhere Spannung eingestellt als angegeben. Auch hier ist diese Abweichung aber nicht weiter von Bedeutung.
Der Leerlaufverbrauch hat mich allerdings wirklich überrascht: Er liegt bei 0,1 W oder darunter, denn manchmal zeigte das Wattmeter sogar 0,0 an. Da fiel mir die Beschreibung aus dem chinesischen Forum wieder ein –


Eher aus Interesse habe ich dann noch gemessen, wie lange der PWM-Controller mit der Ladung der Eingangskondensatoren arbeitet. Bei mir waren es fast zweieinhalb Minuten. So lange bleibt die Ausgangsspannung stabil, danach sinkt sie plötzlich ab, weil die Ausgangskondensatoren nicht mehr nachgeladen werden.


Die Lastkennlinie und den Wirkungsgrad habe ich bei Strömen bis 10 A gemessen. Das Netzteil liefert diesen Strom ohne größere Probleme, wird dabei allerdings merklich warm.


Die Spannung hält das Netzteil nur mittelmäßig stabil. Im gesamten Bereich bis 10 A sank sie von 24,572 auf 24,382 V, die Differenz beträgt also 0,19 V. Der größte Teil davon entfiel auf Lastströme über 6–7 A.
Der Wirkungsgrad lag bei etwa 86–87 %.


Die Auslöseschwelle des Überlastschutzes habe ich zweimal geprüft. Beim ersten Mal stellte ich das Limit auf 13 A ein und war überrascht, dass der Schutz nicht auslöste. Es stellte sich heraus, dass ich die Auslöseschwelle nur um etwa 150–200 mA verfehlt hatte. Nach dem Auslösen wird der Ausgang vollständig abgeschaltet, und nach einigen Sekunden startet das Netzteil neu.


Geplant war ein Belastungstest bei 3,3, 6,6 und 10 A, jeweils 20 Minuten pro Stufe. Als ich schon bei 6,6 A eine starke Erwärmung feststellte, stellte ich für die nächste Stufe 8 A ein. Schon nach etwa einer Minute löste der Überhitzungsschutz aus. Daraus ergaben sich folgende Erkenntnisse:
1. Es gibt einen Übertemperaturschutz, das ist gut.
2. Ohne aktive Kühlung schafft das Netzteil nicht mehr als 6–7 A, das ist schlecht.


Die meiste Wärme entsteht an drei Bauteilen: dem Hochspannungstransistor, dem Transformator und den Ausgangsdioden. Hier die Wärmebilder nach den Tests mit 3,3 und 6,6 A. Ein Ergebnis für 8 A gibt es aus naheliegenden Gründen nicht.


Da die Wärmebilder nicht die Temperatur einzelner Bauteile zeigen, habe ich sie während des Tests zusätzlich mit einem kompakten Pyrometer gemessen. Dabei stellte sich heraus, dass der Hochspannungstransistor am heißesten wird. Der Transformator hat noch etwas Reserve, und die Ausgangsdioden sind noch weit von einer Überhitzung entfernt.
Auch die Temperatur der Ausgangskondensatoren habe ich gemessen. Sie lag nur 8 Grad unter der Temperatur der Dioden. Für Markenkondensatoren sind 70 Grad allerdings nicht besonders viel. Wie sich die No-Name-Kondensatoren dabei schlagen, kann man sich wohl denken.


Die Spannungsstabilität in Abhängigkeit von der Temperatur ist dagegen ausgezeichnet: Der Unterschied lag, wenn überhaupt, bei etwa 10 mV. Links das heiße Netzteil, rechts etwa eine halbe Stunde nach Ende der Tests.


Und natürlich noch die Restwelligkeit – was wäre ein Netzteiltest ohne einen Blick darauf, was am Ausgang passiert?
1. Im Leerlauf wechselt das Netzteil in einen Betriebsmodus mit sehr kurzen und seltenen Impulsen (etwa 1 Hz), deshalb musste ich die Zeitbasis verlängern. Die Ausgangsspannung schwankt im Leerlauf nicht merklich; es sind dieselben 10 mV, die ich oben erwähnt habe.
2, 3, 4. Laststrom 3,3, 6,6 und 10 A. Hier sieht man deutlich, dass am Ausgang eine Filterdrossel fehlt. Die Spitze-Spitze-Amplitude der Hauptwelligkeit beträgt etwa 400 mV, mit dem Impulsanteil sind es schon fast 650 mV.
5, 6. Bei 5 und 10 A, aber mit einer langsameren Zeitbasis. Trotz der nicht besonders großen Filterkapazität ist die 100-Hz-Welligkeit nicht sehr ausgeprägt, was gut ist.


Mein Fazit fällt kurz und ernüchternd aus. Die Idee ist gut, aber die Umsetzung wirkt noch unausgereift.
Ohne aktive Kühlung würde ich dem Netzteil nicht dauerhaft mehr als 150–160 W abverlangen. Nach einer Verbesserung der Kühlung des Hochspannungstransistors ließe sich die Grenze etwas anheben. Ich denke, schon etwas Wärmeleitpaste würde helfen, aber das würde das Gesamtbild nicht wesentlich verbessern.
Die Leistung lässt sich nur mit aktiver Kühlung deutlich steigern. Wie ich schon geschrieben habe, ist das Netzteil konstruktiv aber nicht für deren effektiven Einsatz ausgelegt.

Die Restwelligkeit würde ich angesichts der Ausgangsspannung nicht als besonders hoch bezeichnen. Trotzdem könnte man eine Drossel zwischen den Kondensatorpaaren ergänzen. Dadurch würde allerdings die Impulsbelastung der Kondensatoren zwischen den Kühlkörpern steigen – und wir wären wieder bei den Konstruktionsmängeln.

Kurz gesagt: Im Originalzustand funktioniert das Netzteil, allerdings mit Einschränkungen und Vorbehalten. Nach einigen Änderungen lässt es sich durchaus ordentlich verwenden. Die Frage ist nur, ob sich das angesichts des Preises lohnt und ob es mit den Änderungen am Ende nicht so viel kostet wie ein Markenprodukt, zum Beispiel ein MEAN WELL.

Das war's für heute. Ich hoffe, der Test war hilfreich.