Jeszcze dwa klasyczne zasilacze: 250 i 360 W, 12 V

Kolejna odsłona serii recenzji zasilaczy i znów klasyka: zasilacze impulsowe na, zdawałoby się, wiecznych układach TL494 i ich odpowiednikach.

Przypominam, że aby być na bieżąco z nowymi wpisami na blogu, polecam obserwować mój Instagram, gdzie będę publikować powiadomienia o wszystkich nowych wpisach, a może też pisać po prostu o czymś ciekawym — link do konta

Można też subskrybować aktualizacje i nowe artykuły na kanale Telegram — https://t.me/KirichBlog


Ta recenzja będzie nieco krótsza od poprzedniej. Po pierwsze dlatego, że są tu dwa zasilacze, a nie trzy, a po drugie dlatego, że te modele w rzeczywistości niewiele różnią się od słabszych wersji. Mimo to przeprowadzę te same testy — jakże by bez nich.

A więc para zasilaczy, również zapakowanych w kartonowe pudełka, choć różnicę widać już na tym etapie: jeden ma chłodzenie pasywne, a drugi aktywne.


Jak się pewnie już domyśliliście, ten z chłodzeniem pasywnym ma moc 250 W, a ten z aktywnym — odpowiednio 360 W.
Model 250-watowy ma wymiary 20х110х49мм, czyli jest nieco większy od poprzednich.
Model 360-watowy jest jeszcze większy: 215х114х49мм.
Swoją drogą, nigdy się nad tym nie zastanawiałem: czy istnieją jakieś standardy dotyczące wymiarów obudów takich zasilaczy? Coś w rodzaju zależności moc/wymiary?

Rozstaw otworów montażowych oczywiście też jest inny, co zrozumiałe — obudowy są wyraźnie różne.
Na naklejkach obu zasilaczy podano podstawowe parametry. Dziwne tylko, że w modelu 250-watowym prąd określono na 20 A, co daje moc 240 W, podczas gdy 250 W to raczej około 21 A.


Zaciski, regulacja, sygnalizacja — zasadniczo wszystko wygląda podobnie. Wyjścia wyprowadzono na dwie grupy po trzy styki, a listwy zaciskowe mają osłony z zatrzaskiem.


Zanim przejdę do recenzji, kilka obserwacji. Na zdjęciu dobrze widać, że układ elementów w obu zasilaczach jest podobny, ale są też wyraźne różnice — co najmniej jeden z nich ma układ lustrzany. W modelu bez wentylatora rozmieszczenie jest takie samo jak w poprzednich, natomiast w wersji z aktywnym chłodzeniem elementy są rozmieszczone lustrzanie.

Szczerze mówiąc, nie przepadam za urządzeniami z aktywnym chłodzeniem, ale niestety przy mocach powyżej pewnego poziomu zwykle montuje się już wentylator. Oczywiście można zbudować zasilacz o znacznie większej mocy i z chłodzeniem pasywnym, ale mocno podnosi to cenę — albo przez zastosowanie dużej ilości aluminium, albo droższych podzespołów i bardziej zaawansowanego układu.
Powiem więcej: zasilacze na tym samym układzie TL494 z chłodzeniem pasywnym spotykałem najczęściej w wersjach o mocy maksymalnie 200 W, a tu mamy 250 W. Zobaczymy, jak sobie z tym poradzi.


Tutaj też zacząłem się zastanawiać: chyba trafiały mi się wersje zasilaczy z chłodzeniem pasywnym i takim samym „lustrzanym” układem. Chodzi oczywiście o „klasykę”, bo pamiętam, że w zasilaczach Mean Well LRS 200 i 350 układ jest taki sam, choć pierwszy ma chłodzenie pasywne, a drugi wentylator.



Zacznijmy oczywiście od słabszego modelu, PTA-250W-12V — link.
Swoją drogą, na stronie produktu podano prawidłowy prąd: 20,8 A, co odpowiada mocy 250 W.

To model z chłodzeniem pasywnym. Osobiście uważam, że przy tej topologii, konstrukcji i zastosowanych podzespołach to maksimum, jakie można osiągnąć bez aktywnego chłodzenia lub podnoszenia ceny zasilacza.


1. Jest filtr wejściowy, ale w odróżnieniu od poprzednich zasilaczy są tu już dwa termistory.
2. Kondensatory nieznanego producenta o osobliwej nazwie Borunda, deklarowana pojemność 470 µF
3. Typowy układ elementów i topologia dla tego rodzaju zasilaczy, opartych na TL494, KA7500 i podobnych układach.
4. Tranzystory również dobrze znane — 13009


W części wyjściowej producent wprowadził więcej zmian. Po pierwsze, do wyjściowego zespołu diod dodano radiator — to dość typowe rozwiązanie, które rzeczywiście może poprawić warunki termiczne prostownika wyjściowego. Po drugie, w odróżnieniu od modelu 120-watowego, dławik wyjściowy nawinięto tu na dwóch rdzeniach pierścieniowych zamiast jednego.


1. Wyjściowy zespół diod 30 A, 100 V — moim zdaniem pracuje na granicy możliwości, więc zastosowałbym dwa takie zespoły połączone równolegle.
2. Są już dwa rezystory pomiarowe, co jest zrozumiałe przy prądzie przekraczającym 20 A. Dławik nawinięto jednak tymi samymi trzema przewodami, co moim zdaniem jest niewystarczające, zwłaszcza że miejsca na przewód wyraźnie nie brakuje.
3. Trzy kondensatory wyjściowe 3300 µF, 16 V — tutaj nie mam większych uwag.
4. W krytycznych miejscach zastosowano kondensatory Y, również bez zastrzeżeń.



Rzeczywista pojemność kondensatorów wejściowych wynosi 320–330 µF, mimo deklarowanych 470, czyli W praktyce oszukali o jeden stopień, jeśli liczyć według szeregu E6 (100, 150, 220, 330, 470 i 680).
Z wyjściem wszystko w porządku, nie mam zastrzeżeń do pojemności.




Płytkę wyjmuje się bardzo łatwo: zdejmujemy zaciski tranzystorów i zespołu diod, odkręcamy jedną śrubkę i gotowe.
To zdjęcie zrobiłem już po testach, żeby nie zakłócać warunków testowania.



Ogólnie nie mam zastrzeżeń do montażu ani prowadzenia ścieżek.


W najwęższych miejscach płytki wykonano nacięcia, ogólnie wszystko jest w porządku.


Pełny zakres regulacji wynosi 10.66-12.54 V. Zwykle zakres regulacji w górę jest większy, tutaj napięcie ledwo dobija do 12 V, aż trudno się przyzwyczaić. Zresztą do niewielkiej korekty, gdy obciążenie jest zasilane przez stosunkowo długie przewody, wystarczy.


Sprawność tego zasilacza jest całkiem przeciętna, około 82%. Widać, że cena robi swoje: chcesz większej sprawności, przygotuj się na większy wydatek :(
Testowałem w zakresie 1-23 A; przy 24 A zasilacz zadziałał zabezpieczeniem przeciążeniowym.


Do tętnień wysokiej częstotliwości nie mam żadnych zastrzeżeń. Wyniki bez obciążenia oraz przy prądach 7, 14 i 21 A: nawet przy maksymalnym obciążeniu amplituda międzyszczytowa wynosi około 50 mV, co jest świetnym wynikiem.


Przy tętnieniach niskiej częstotliwości, 100 Hz, sytuacja jest oczywiście gorsza, ale jak zwykle można się było tego spodziewać: pojemność filtra wynosi 160 µF, a my obciążamy zasilacz mocą 250 W.
Jak to mówią, nie jest zupełnie źle, ale mogłoby być lepiej, gdyby zamontowano kondensatory o rzeczywistej pojemności 470 µF, a nie tylko takiej deklarowanej.


No i oczywiście to, na czym wykłada się całkiem sporo chińskich zasilaczy — testy pod obciążeniem.
Jak zwykle na początek sprawdzamy napięcie początkowe bez obciążenia. Tutaj ustawiłem je na 12.028 V.



1. Obciążamy zasilacz do około 50% mocy, napięcie spada do 11.974.
2. Pozostawiamy go w takim trybie na około 20-30 minut, czasem 40. Zwykle po prostu czekam, aż zasilacz osiągnie stan, w którym temperatura praktycznie przestaje rosnąć. Następnie zwiększam prąd obciążenia do 100%. Na zdjęciu jest 20 A, nieco później zwiększyłem go do 21 A. Napięcie spadło jeszcze trochę — to zależność napięcia od prądu obciążenia.
3. Czekamy kolejne 30-40 minut i sprawdzamy: napięcie nieco spadło. To zależność napięcia od nagrzania dzielnika sprzężenia zwrotnego.
4. Zdejmujemy obciążenie, napięcie wzrosło do 11.991. To jednocześnie zależność napięcia od prądu obciążenia i temperatury — zależy, od czego liczyć.

Ostatecznie napięcie spada wraz ze wzrostem mocy obciążenia o około 50-70 mV na każde 10 A prądu, a pod wpływem temperatury o około 40 mV między stanem gorącym i zimnym. Moim zdaniem to świetny wynik, zwłaszcza jeśli wziąć pod uwagę, że w obwodzie sprzężenia zwrotnego zastosowano tu rezystor nastawny, którego rezystancja zwykle silniej zależy od temperatury niż w przypadku rezystorów stałych.



A jak wygląda temperatura podzespołów?
Na początek wyniki przy 50% obciążenia.
1. Uzwojenie transformatora: 57.7, świetnie
2. Tranzystory: 48.6, świetnie
3. Wyjściowy zespół diod: 73.9. Trochę dużo jak na 50% obciążenia. Jeśli przyjąć, że w pomieszczeniu było 25 stopni, przegrzanie wyniosło około 50 stopni. Przy pełnej mocy można się spodziewać temperatury wyższej o kolejne 50 stopni, czyli co najmniej 125.
4. Dławik wyjściowy: 71 stopni, też chciałoby się mniej.



Pełne obciążenie, 250 W.
Tutaj sytuacja oczywiście się pogorszyła.
1. Uzwojenie transformatora: 107, w zasadzie w porządku, później wyjaśnię, z czego to wynika.
2. Tranzystory: 76.2, świetnie, z dużym zapasem.
3. Wyjściowy zespół diod: kamera termowizyjna jest przeciążona, ponad 136 stopni. Później ustaliłem, że było tam około 140, czyli nawet więcej niż przewidywane 125 — ewidentne przegrzanie.
4. Dławik wyjściowy: 123, dużo.

Na podstawie wyników testów mogę powiedzieć, że bez wymuszonego przepływu powietrza ten zasilacz nie będzie w stanie długotrwale dostarczać 250 W, a jeśli temperatura powietrza wzrośnie, sytuacja będzie jeszcze gorsza. Moim zdaniem to bardzo dobry zasilacz o mocy ciągłej 200 W, ale 250 W może oddawać tylko przez stosunkowo krótki czas.




Drugi zasilacz, PTA-360W-12V, link.
Model 12 V, 360 W, 30 A.

Zastosowano tu już aktywne chłodzenie, ale uczciwie trzeba powiedzieć, że wentylator jest dość cichy. Nie ma regulacji temperatury i pracuje cały czas, co oczywiście rozczarowuje.



Układ jest typowy, trudno tu zresztą wymyślić coś nowego.


Jest filtr sieciowy, zastosowano kondensatory Y, a termistory są dwa i połączono je równolegle.
Kondensatory wejściowe to znów Borunda, ale tym razem deklarowana pojemność wynosi 680 µF.


Układ sterownika PWM to, jak pisałem, ta sama klasyka: KA7500, czyli TL494, DBL494 itp.


1. Tranzystory to D209L, w zasadzie takie same jak 13009, ale innego producenta. Chyba jedyną cechą odróżniającą ten model od poprzednich jest zastosowanie płytki rozprowadzającej ciepło.
2. W odróżnieniu od poprzedniego zasilacza, w którym dławik wyjściowy nawinięto na rdzeniu z żelaza sproszkowanego, tutaj zastosowano sendust, tak jak w modelach 150- i 200-watowych, więc takie rozwiązanie będzie wydajniejsze. Ale znów uzwojenie ma tylko 3 żyły, co przy prądzie 30 A jest trochę za mało.
3. Zespoły diodowe 30 A, 100 V, takie jak w poprzednim modelu, ale tutaj są dwa połączone równolegle.
4. Kondensatory na wyjściu: 3300 µF, 16 V, tak samo jak w poprzednim modelu.



Są trzy rezystory pomiarowe, w poprzednim były dwa, ale prąd był półtora raza mniejszy. Oczywiście można zastosować dwa albo cztery rezystory przy tym samym prądzie, ale przy pozostałych warunkach bez zmian można umownie przyjąć, że tutaj jeden rezystor przypada na 10 A.
Obok znajduje się złącze wentylatora, a przy nim miejsce do przylutowania czujnika temperatury. Układ jest jednak prymitywny: termistor połączony szeregowo z wentylatorem, a sam termistor najpewniej miał przylegać do dławika wyjściowego.


Transformatory obu zasilaczy są bardzo podobne, ale w modelu 360-watowym zastosowano nieco większy. Zewnętrzne wymiary rdzenia wynoszą 44 × 40 × 13 mm w modelu 250 W (po lewej) i 46 × 40 × 13 mm w modelu 360 W. W zasadzie mają niemal taką samą moc, ale mocniejszy wariant przed przegrzaniem ratuje aktywne chłodzenie.


1. Pojemność kondensatorów wejściowych wynosi 213 × 2 = 426 µF, a deklarowana jest 680 µF. Znów mamy więc zawyżenie podanej pojemności o jeden stopień w szeregu E6, bo 426 jest bliskie 470 µF, a następna wartość w tym szeregu to 680 (100, 150, 220, 330, 470, 680). Szczerze mówiąc, nie rozumiem po co. Wystarczy podać rzeczywistą pojemność — to przecież parametr, który łatwo sprawdzić, a ocena producenta od razu spada o jeden poziom.
2. Na wyjściu wyszło nawet więcej niż deklarowane 3 × 3300 = 9900 µF, tu nie ma zastrzeżeń.


Wyjmujemy płytkę z obudowy. Tutaj jest już mocowana pięcioma śrubami, a dodatkowo dociskają ją elementy. Zwrócę uwagę, że
Początkowo pomyślałem, że płytki rozprowadzające ciepło są przynitowane do obudowy, ale nie — mają po prostu wytłoczone kołki, które zapobiegają ich przesunięciu.
To zdjęcie zrobiono już po testach (tak samo jak w przypadku poprzedniego modelu), żeby nie naruszyć warunków testowania. Po rozebraniu nałożyłem pastę termoprzewodzącą między obudowę zasilacza a płytki, żeby poprawić odprowadzanie ciepła.



Ogólnie nie mam zastrzeżeń do płytki: odstępy są zachowane, lutowanie jest staranne, płytka czysta — przyjemnie wziąć ją do ręki.


Nie rozumiem tylko, czemu wykonano szczelinę (zaznaczoną na niebiesko) w miejscu, gdzie odstęp i tak jest wyraźnie większy, skoro po prawej jest dość długi odcinek, na którym ścieżki strony pierwotnej i wtórnej biegną wyraźnie bliżej siebie (zaznaczone na czerwono). Zalecałbym zwiększyć odstęp między ścieżkami.
Szczelina pod transformatorem być może ma zapobiegać gromadzeniu się kurzu, który mógłby wpaść od góry. Tym bardziej że zasilacz ma aktywne chłodzenie, więc kurz może dostać się pod transformator. W takim przypadku przedłużyłbym szczelinę ku górze.




Zakres regulacji napięcia wyjściowego nie jest zbyt duży — mniej więcej od 11 do 12,8 V.



Sprawność oceniano w zakresie 1–36 A. Przy 37 A zasilacz zadziałał w trybie zabezpieczenia. W rezultacie uzyskałem około 83–84%, czyli nieco więcej niż w poprzednim modelu. Przypuszczam, że częściowo wynika to z mniejszej rezystancji czynnej dławika wyjściowego.



Tętnienia wysokiej częstotliwości mierzyłem bez obciążenia oraz przy prądach 10, 20 i 30 A. Były większe niż w modelu 250-watowym.
Przy maksymalnej mocy całkowita amplituda wyniosła około 100 mV, co jest zupełnie normalnym wynikiem, zwłaszcza biorąc pod uwagę moc wyjściową zasilacza. Zresztą takie tętnienia spotyka się nawet w małych zasilaczach o mocy 20–30 W, nie wspominając już o tanich chińskich „ładowarkach”.


W zakresie niskich częstotliwości pojawiają się tętnienia o częstotliwości 100 Hz, ale trudno powiedzieć, że są zbyt duże — mieszczą się w normie, biorąc pod uwagę pojemność kondensatorów wejściowych. Zwiększenie pojemności zmniejszyłoby amplitudę tętnień mniej więcej proporcjonalnie, tym bardziej że dla większości obciążeń nie są one szczególnie istotne.

Ktoś mnie kiedyś zapytał, co oznaczają tętnienia wysokiej i niskiej częstotliwości.
Tętnienia wysokiej częstotliwości to tętnienia napięcia wyjściowego o częstotliwości przełączania przetwornicy. „Sieją” zakłóceniami w eterze, grzeją kondensatory itp. Mają jednak ważną cechę: stosunkowo łatwo je stłumić nawet przewodami łączącymi zasilacz z obciążeniem, zwłaszcza jeśli za przewodami znajduje się kondensator. A jeśli dodać filtr LC, można je zmniejszyć niemal do zera.
Tętnienia niskiej częstotliwości to zakłócenia o częstotliwości sieciowej. Napięcie za kondensatorem filtra sieciowego zmienia się bowiem synchronicznie z dwukrotnie większą częstotliwością niż częstotliwość sieci. Można je stłumić, zwiększając pojemność kondensatorów filtra albo stosując przetwornicę, która potrafi kompensować zmiany napięcia wejściowego z taką częstotliwością. Do pewnego stopnia można je ograniczyć, zwiększając pojemność filtrów wyjściowych, ale sprawa jest bardziej skomplikowana. Zwykle wpływają na urządzenia wymagające dobrej jakości zasilania, na przykład wzmacniacze audio, gdzie objawiają się przydźwiękiem 100 Hz.

Ostatecznie na wyjściu zasilacza mamy więc tętnienia o częstotliwości przełączania, modulowane częstotliwością 100 Hz. Jeśli podłączymy do wyjścia długi przewód, otrzymamy nadajnik pracujący na częstotliwości 50–100 kHz (fale długie), który emituje w eter dźwięk o częstotliwości 100 Hz z modulacją amplitudy.



Zasilacz testowałem nie tylko przy obciążeniu 50 i 100%, ale postanowiłem nieco rozszerzyć test i sprawdzić go również przy obciążeniu 110% (33 A).
1. Bez obciążenia napięcie wynosi 12,029 V.
2. Przy prądzie 15 A mamy 12,024 V — po prostu świetnie.
3. Przy rozgrzanym zasilaczu i prądzie 30 A napięcie spadło do 11,993 V — również bardzo dobry wynik.
4. Przy gorącym zasilaczu i prądzie 33 A napięcie spadło do 11,951 V, co także jest więcej niż w porządku.
5. Po rozgrzaniu, przy prądzie 33 A, napięcie wyniosło 11,932 V.
6. Po odłączeniu obciążenia uzyskałem 11,945 V.

Moim zdaniem wyniki są zupełnie normalne. Napięcie w pewnym stopniu zależy od temperatury, a od prądu obciążenia — tylko nieznacznie. Nie mam zastrzeżeń.


A jak wyglądają temperatury?
Najpierw wyniki przy obciążeniu 50%.
Uzwojenie transformatora: 48 stopni — świetnie.
Tranzystory: 39,7 — znakomicie.
Zespół diod: około 60 — w normie.
Dławik: 40 — świetnie.



Przy obciążeniu 100%:
Uzwojenie transformatora: 108 — dość dużo, ale do przyjęcia.
Tranzystory: 72 — świetnie.
Zespół diod: 113 — zupełnie normalnie.
Dławik: 88 — świetnie.



Obciążenie 110%:
Uzwojenie transformatora: 130 stopni — dość dużo.
Tranzystory: 91 — zupełnie normalnie, z zapasem.
Zespół diod: 127 stopni — przy przeciążeniu o 10% całkiem do przyjęcia.
Dławik: 101 stopni — również normalnie, jeśli zasilacz pracuje z przeciążeniem.

Krótkie wyjaśnienie dotyczące temperatury zespołu diod. Na zdjęciu termowizyjnym widać, że obok zespołu diod są miejsca o wyraźnie wyższej temperaturze. Myślę, że mocno nagrzewają się tu małe zworki, a także ścieżki o stosunkowo małym przekroju. Innymi słowy, do pewnego stopnia to nie zespół diod grzeje płytkę, lecz płytka grzeje zespół diod.

Na temperaturę mogło też wpłynąć to, że pokrywa nie była zamontowana na swoim miejscu, tylko po prostu leżała na górze, co pogarsza chłodzenie. Dopiero później zauważyłem też, że pokrywa listwy zaciskowej była uniesiona i zasłaniała wlot powietrza z boku. Nie powiem, żeby miało to duży wpływ, ale w każdym razie mogło podnieść temperaturę o kilka stopni po stronie wyjściowej zasilacza.





Jeszcze jedno wyjaśnienie, które planowałem zamieścić już w części poświęconej modelowi 250-watowemu.
Celowo napisałem, że chodzi o temperaturę uzwojenia, a nie transformatora — to nie to samo. Uzwojenie jest mniej wrażliwe na wysoką temperaturę. Nie, dla niego również nie jest to dobre: lakier może ulec degradacji, a rezystancja miedzi rośnie wraz z temperaturą. Znacznie ważniejsze jest jednak, żeby nie przegrzewał się rdzeń magnetyczny. Chodzi o to, że ferryt (i nie tylko) po przekroczeniu określonej temperatury, zwanej temperaturą Curie, przestaje przewodzić strumień magnetyczny. W najlepszym razie zadziała zabezpieczenie (jeśli kontrola odbywa się po stronie pierwotnej), a w najgorszym zasilacz ulegnie awarii (jeśli kontrolujemy prąd po stronie wtórnej).

Przy obciążeniu 100 i 110% temperatura rdzenia magnetycznego w tym modelu zasilacza wyniosła 73 i 80 stopni, przy bezpiecznej wartości 100. Oczywiście wnętrze rdzenia nagrzewało się wyraźnie mocniej, więc obie temperatury mają znaczenie, ale moim zdaniem temperatura ferrytu jest ważniejsza.
Można powiedzieć, że jest tu nawet pewien zapas, co oczywiście cieszy, ale zapewnia go wentylator, który może się zakurzyć lub zatrzymać, dlatego zawsze kontrolujcie sprawność układu chłodzenia.




Wnioski.
Nie mam zastrzeżeń do jakości wykonania ani staranności montażu, zwłaszcza biorąc pod uwagę cenę. Lutowanie jest staranne, płytka czysta — dotyczy to obu modeli.
Jeśli chodzi o tętnienia, również nie mam zastrzeżeń. Powiedziałbym nawet, że pod względem składowych wysokiej częstotliwości wszystko wygląda bardzo dobrze; obraz pogarszają kondensatory o zmniejszonej pojemności.
A skoro już mowa o kondensatorach: w obu zasilaczach zastosowano kondensatory o pojemności mniejszej o jeden stopień niż podana na obudowie. Gdyby ich pojemność odpowiadała deklarowanej, odpowiadałaby też mocy zasilaczy. Czyli w skrócie: oznaczenia są całkowicie w porządku, ale rzeczywista pojemność jest wyraźnie mniejsza od podanej.
Jeśli chodzi o moc, moim zdaniem model 250 W nie będzie w stanie oddawać takiej mocy przez dłuższy czas. W rzeczywistości będzie to raczej 200–220 W. Jeśli uznać go za model 200 W, wypada bardzo dobrze, ale przez stosunkowo krótki czas (godziny) może oddawać również 240–250 W. Lepiej jednak nie przekraczać 220 W.
W modelu 360 W sytuacja z mocą wygląda znacznie lepiej, ale to zasługa nie elektroniki czy podzespołów, lecz aktywnego chłodzenia. Mimo to nie zalecałbym długotrwałego obciążenia powyżej 330 W. Zawsze lepiej nie obciążać zasilacza do granic możliwości, tylko zostawić zapas rzędu 20%.

Na dziś to już wszystko. Mam nadzieję, że materiał był przydatny. Jak zwykle będę wdzięczny za komentarze.
I jeszcze raz dziękuję Witalijowi za udostępnienie zasilaczy do testów.