Niezbyt typowy zasilacz 25/5 V

Nie tak dawno w komentarzach jeden z moich stałych czytelników zaproponował, żebym opisał nietypowy zasilacz. Zainteresował mnie i pomyślałem: czemu nie, tym bardziej że wyraźnie wyróżnia się na tle większości popularnych zasilaczy.


Na początek chcę podziękować Władimirowi za ciekawy egzemplarz — takiego jeszcze nie miałem :)

Niestety, obecnie pod podanym linkiem nie ma tego zasilacza. Być może to tymczasowe, a być może nie będzie go już wcale. W każdym razie na Taobao można czasem znaleźć ciekawe rzeczy za stosunkowo niewielkie pieniądze i nawet po doliczeniu kosztów dostawy nadal mogą się opłacać.

Pierwsze, co od razu rzuca się w oczy, to nietypowy kształt płytki drukowanej. Zasilacz był ewidentnie przeznaczony do wbudowania w jakieś urządzenie, a kształt płytki wynika z kształtu jego obudowy.

Płytka waży 222 g, jej maksymalna długość to 126 mm, minimalna 89 mm, szerokość 82 mm, a wysokość 62 mm.



Z jednej strony znajduje się wysokonapięciowa część zasilacza.


Z drugiej — niskonapięciowa.


Tak, konstrukcyjnie są to dwie płytki drukowane połączone za pomocą złączy. Coś podobnego mogliście zobaczyć w recenzji zasilacza Novatek.
Nie ma tu właściwie nic nowego. Takie rozwiązanie stosuje się tam, gdzie trudno zmieścić wszystko na jednej płytce, ale mimo wszystko nie spotyka się go zbyt często.


1, 2. Na wejściu znajduje się pełny filtr sieciowy, składający się z dławika, kondensatorów X i Y, bezpiecznika, warystora i termistora. Kondensator filtrujący ma pojemność 82 µF
3. Zastosowano tu kontroler PWM ze zintegrowanym tranzystorem wysokonapięciowym, dzięki czemu układ jest jeszcze prostszy niż zwykle.
4. Na wyjściu klasyczny układ TL431 i transoptor.


Kontroler PWM STR-Y6753


Od spodu prawie nie ma żadnych elementów.


Nie widzę większego sensu w przerysowywaniu schematu, tym bardziej że w dużej mierze odpowiada on temu z noty katalogowej. Nawet wyjście jest dwukanałowe.


Druga płytka jest już nieco ciekawsza.
1. Jak już pisałem, zasilacz impulsowy ma dwa napięcia, a więc także dwa mostki prostownicze, zestaw kondensatorów i dwa dławiki ograniczające tętnienia.
2. Na płytce znajduje się też jakiś dławik, którego przeznaczenia początkowo nie rozumiałem.
3. Jest tu również przekaźnik i takie samo złącze jak na wejściu sieciowym.
4. Co więcej, jest tu także iskiernik!

Kilka słów o iskierniku i przekaźniku.
Po pierwsze, przekaźnik rozłącza przewód neutralny, jeśli zasilanie podłączymy do płytki zgodnie z oznaczeniami.
Po drugie, iskiernik jest połączony szeregowo z rezystorem 10 kΩ i znajduje się między przewodem neutralnym a wspólnym wyjściem płytki.
Po trzecie, iskiernik jest podłączony przez osobną grupę styków, czyli do sieciowego wyjścia płytki jest dołączany tylko wtedy, gdy przekaźnik jest załączony.


Przeznaczenie przekaźnika i złącza mocy stało się jasne po eksperymentach. Okazało się, że pierwszy styk dużego złącza wysyła sygnał załączający przekaźnik, który z kolei podaje zasilanie sieciowe na to złącze. Wygląda więc na to, że w urządzeniu było jeszcze coś zasilanego z sieci, ale włączanego na polecenie.
1. Na złączach są też napięcia 24 V i 5 V, sygnały włączania i regulacji diod LED, a także wentylatora. Regulacja wentylatora jest jednak po prostu przelotowa — sygnał przechodzi z jednego złącza na drugie.
2. Gdy zobaczyłem sygnały sterujące diodami LED i samo wyjście do diod, stało się jasne, do czego służy dławik.


Od spodu tej płytki jest zdecydowanie więcej elementów niż na płytce wysokonapięciowej.


1. Podwyższający kontroler PWM BIT3251 podnosi napięcie, stabilizuje prąd i reguluje jasność podłączonych do niego diod LED. Stosuje się go w podświetleniu telewizorów. Po prawej widać parę tranzystorów połączonych równolegle oraz rezystory pomiarowe prądu na tym wyjściu.
2. Na płytce jest też stabilizator 5 V, ponieważ okazało się, że w tym kanale napięcie wynosi około 7,5–8 V, a 5 V uzyskuje się dopiero za pomocą stabilizatora liniowego. Po prawej znajduje się tranzystor sterujący zasilaniem wentylatora.


Wygląda więc na to, że jest to płytka z telewizora albo monitora. Niejasne pozostaje jednak przeznaczenie przełączanego wyjścia napięcia sieciowego. Poza tym 5 V przy tak małym prądzie nadaje się najwyżej do jakichś obwodów pomocniczych, zasilania czuwania itp. Możliwe więc, że pozostałe zasilanie pochodzi z drugiego zasilacza, który właśnie jest zasilany z dodatkowego wyjścia.
A może to była jakaś sprytna lampa LED...

1, 2. Próbne uruchomienie: na głównym wyjściu 24 V, pobór mocy bez obciążenia około 1 W.
3. Na drugim wyjściu, przed stabilizatorem, jest 7,9 V, ale pod obciążeniem głównego wyjścia napięcie oczywiście nieco wzrośnie.
4. Nie udało mi się natomiast prawidłowo uruchomić wyjścia LED. Jeśli okresowo podawać 5 V na wejście LED EN, na wyjściu pojawia się skok napięcia do około 70 V. Napięcie jest jednak obecne tylko podczas impulsów na wejściu sterującym; po podaniu stałych 5 V wyjście się wyłącza. Manipulowanie wejściem LED ADJ nic nie dało. Szczerze mówiąc, to wyjście nie interesowało mnie zbyt mocno i myślę, że da się je uruchomić, tym bardziej że dokumentacja układu jest dostępna.


Ponieważ na zewnątrz zasilacza nie wyprowadzono bezpośrednio żadnego z napięć, musiałem podłączyć przewody bezpośrednio do styków na płytce drukowanej.


Test obciążeniowy wykazał, że z głównego wyjścia można pobierać do 4,4–4,6 A, a potem zadziała zabezpieczenie. Jest ono zatrzaskowe, więc aby je zresetować, trzeba odłączyć zasilacz od sieci na 1–2 minuty.
Napięcie jest stabilizowane znakomicie: na początku testu obciążenie wskazywało 24,28 V, a przy prądzie 4,5 A napięcie wzrosło o 10 mV.


Sprawność mierzono w zakresie prądu obciążenia od 0,5 do 4,5 A. Wyniki są typowe — ani lepsze, ani gorsze niż w innych zasilaczach.
Skala pozioma odpowiada prądowi w krokach co 0,5 A.


Tętnienia miło mnie zaskoczyły. Tylko przy braku obciążenia, z powodu „trybu ekologicznego”, miały dużą amplitudę. Przy prądach 1,5, 3,0 i 4,5 A maksimum wynosiło 35 mV, i to tylko przy półtorakrotnym przeciążeniu.
Tętnienia mierzono przy bezpośrednim podłączeniu, czyli bez filtra C+C.


Przy wolniejszej podstawie czasu stały się widoczne problemy przy prądzie 4,5 A. Od początku występowało u mnie niewielkie „pływanie”, ale teraz widać już jego przyczynę — zasilacz był wyraźnie przeciążony.
Przy prądach 1,5 i 3 A wszystko wygląda jednak przyzwoicie.


Ze względu na niezbyt wygodną konstrukcję, na czas testu termicznego musiałem ustawić zasilacz pionowo. Przy okazji mierzyłem zmianę napięcia pod wpływem temperatury.


Test składał się z czterech etapów, po 20 minut każdy. Prąd obciążenia wynosił kolejno 1, 2, 3 i 4 A. Jak widać na zrzucie ekranu, zasilacz nie przeszedł w tryb zabezpieczenia, a napięcie utrzymywało się stabilnie.


Temperaturę głównych podzespołów mierzyłem pirometrem. Dopiero pod sam koniec temperatura kontrolera PWM doszła do 100 stopni, więc tutaj wszystko jest w porządku.


Ponadto pod koniec każdego etapu robiłem zdjęcie termowizyjne. Zwykle zamieszczam tylko zdjęcia z ostatnich etapów testu, ale tym razem chcę pokazać wszystkie.

Chodzi o to, że na płytce był element, który mocno się nagrzewał, ale nie znalazł się na powyższej liście. Znalazłem go dopiero później.
1. 20 minut przy prądzie 1 A. Na zdjęciu wyraźnie widać miejsce o wysokiej temperaturze niedaleko kontrolera PWM, ale sam kontroler nie może się przecież tak nagrzewać przy tak małej mocy.
2. 20 minut przy 2 A. Temperatura podzespołów wzrosła, termistor stał się dobrze widoczny, ale punkt o najwyższej temperaturze nadal wypada w tym samym miejscu co wcześniej.
3. Strona niskonapięciowa pod koniec drugiego etapu.


1. 20 minut przy prądzie 3 A — to maksymalna moc tego zasilacza. Podzespoły się nagrzały, ale znów widać tylko jeden bardzo gorący element, w tym samym miejscu co wcześniej.
2. 20 minut przy prądzie 4 A. Wszystko wygląda tak samo, tylko temperatura obserwowanego elementu wzrosła do 112 stopni.
3. Strona niskonapięciowa płytki pod koniec czwartego etapu — nic niepokojącego.


Oczywiście zaciekawiło mnie, co tak się grzeje. Ponieważ jednak obraz z kamery termowizyjnej przy małej odległości jest bardzo kiepski, musiałem się trochę namęczyć.
1. Ustawiłem zasilacz w wygodniejszej pozycji i nałożyłem na siebie obraz z kamery IR oraz zwykłej. Wyraźnie widać nagrzewający się element.
2. Ponieważ element stał na krawędzi, lekko go odgiąłem i stał się lepiej widoczny.
3. Ostatecznie okazało się, że to kondensator ceramiczny 220 pF.


Oto on, na środku zdjęcia


Wygląda na to, że ten kondensator jest w zasadzie podłączony równolegle do tranzystora wysokonapięciowego. Spotykałem się z takim układem, ale tak wysokie nagrzewanie jest dość dziwne. Być może pomiar był niedokładny, bo kondensator ma błyszczącą powierzchnię — kamera termowizyjna pokazywała nieco niższą temperaturę. Nawet jeśli była niższa o 20 stopni, to i tak moim zdaniem jest to dużo.


Stabilność napięcia, zarówno pod wpływem obciążenia, jak i temperatury, jest znakomita. Na rozgrzanym zasilaczu, przy prądzie 4 A, napięcie wynosi 24,256 V. Po odłączeniu obciążenia spadło o 2 mV, a po ostygnięciu, również bez obciążenia, wzrosło o 13 mV.
Myślę, że główna zasługa w tym, że dzielnik w obwodzie sprzężenia zwrotnego znajduje się dość daleko od elementów, które mocno się nagrzewają.


Osoba, która przysłała mi ten zasilacz, napisała, że w opiniach była instrukcja, jak przerobić go na regulowany.


Proponuje się zmianę kilku rezystorów w obwodzie sprzężenia zwrotnego i dodanie potencjometru do regulacji. W takim wariancie napięcie, zgodnie z zamysłem autora przeróbki, powinno zmieniać się w zakresie 10,3–32 V.


Szczerze mówiąc, podchodzę sceptycznie do podobnych przeróbek, bo w takim przypadku zasilacz będzie pracował w nieoptymalnym trybie. Co więcej, górny limit zależy od niezawodności układu z tranzystorem wysokonapięciowym i snubberem, a dolny — od tego, czy zasilacz nie wpadnie w tryb hiccup z powodu spadku napięcia zasilającego kontroler PWM.

Nie ma sensu sprawdzać górnego limitu, ale dolny można przetestować. Nie będę przerabiać całego układu, zmienię tylko wartość górnego rezystora dzielnika.

1. Równolegle do górnego rezystora 20 kΩ podłączyłem potencjometr 22 kΩ, a szeregowo z nim rezystor stały 1 kΩ. Po włączeniu uzyskałem około 14 V.
2. Przy zmniejszaniu rezystancji potencjometru napięcie bez problemu spada do 10 V. Poniżej tej wartości zasilacz zaczyna się restartować. Test przeprowadziłem z obciążeniem w postaci małej żarówki podłączonej do wyjścia LED, na którym w stanie nieaktywnym jest takie samo napięcie 24 V, podawane przez diodę.
3. Nieco podniosłem napięcie i przy 10 V zasilacz zaczął pracować stabilnie.
4. Wystarczyło jednak odłączyć obciążenie, a napięcie wzrosło o 0,4 V.

Wynik był dość przewidywalny: bez zastosowania specjalnych środków zasilacz w podobnych warunkach nie będzie działał całkiem poprawnie, bo zmiana napięcia o więcej niż +/-10–20% to już dużo.



Wnioski.
Płytka jest zdecydowanie interesująca, a za tę cenę tym bardziej. Jej największą zaletą nie jest jednak sama w sobie, lecz możliwość zastosowania w różnego rodzaju „inteligentnych” urządzeniach: ma nie tylko wyjście 24 V, ale też niskie napięcie, sterownik LED, sterowanie wentylatorem i sterowane wyjście mocy.
Płytka zapewnia deklarowane parametry, a wyjście 8 V (przed stabilizatorem) wyraźnie może dostarczyć więcej niż podane 0,5 A.

Mam jednak dwa zastrzeżenia. Pierwsze dotyczy dość nieporęcznej konstrukcji, drugie — obecności złączy w obwodzie sprzężenia zwrotnego. Owszem, styki są zdublowane, ale jeśli uruchomimy samą płytkę wysokonapięciową, na wejściu dzielnika sprzężenia zwrotnego nie będzie napięcia i zasilacz może ulec uszkodzeniu.

Obecnie płytki nie ma w sprzedaży, ale jestem jakoś dziwnie pewien, że jeszcze się pojawią — jeśli nie u tego sprzedawcy, to u innego. Ten zasilacz jest też dobrym przykładem na to, że na TaoBao można znaleźć ciekawe rzeczy za stosunkowo niewielkie pieniądze, nawet po doliczeniu kosztów dostawy.

To już wszystko z mojej strony. Jeszcze raz dziękuję za interesujący zasilacz.