Dwa niemal smukłe zasilacze o mocy prawie 400 W, 12 i 24 V

Jeszcze kilka zasilaczy, całkiem ładnych i stosunkowo dobrej jakości — przynajmniej z wyglądu — ale z typowymi chińskimi „osobliwościami” w mocno przerysowanej formie, przynajmniej w jednym z nich.

Przypominam: żeby być na bieżąco z nowymi wpisami na blogu, polecam obserwować mnie na Instagramie. Będę tam publikować powiadomienia o 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

Już podczas oględzin od razu zwraca uwagę opakowanie — nie typowe białe czy szare, ale całkiem porządne, z kolorowym nadrukiem. Chińczycy oczywiście potrafią robić dobre wrażenie, ale trzeba przyznać, że to działa: jeśli na półce będą leżeć dwa pudełka, niepozorne szare i ładne, to kupujący z większym prawdopodobieństwem wybierze to drugie.


Zacznę od mniejszego modelu, na którego obudowie podano 12 V, 33 A i moc 400 W.
Wygląda ładnie, ale jakoś... zdecydowanie nie na 400 W. Wymiary obudowy: 230х34х24мм.


Na obu końcach są listwy zaciskowe z porządnymi osłonkami. Dałbym za to pięć punktów, gdyby nie jeden szczegół: po prawej stronie zacisku jest śrubka i płytka dobrze się tam trzyma, ale po lewej nie ma ani śrubki, ani podpórki. Kiedy dokręca się śrubę, płytka wyraźnie się ugina.


Dostęp do wnętrza jest bardzo prosty — wystarczy zdjąć górną pokrywę.


Na wejściu znajduje się filtr, bezpiecznik i termistor. Kondensatory wejściowe mają według specyfikacji po 68 µF, 400 V — są dwa. Na 400 W to zdecydowanie za mało. Poza tym topologia tego zasilacza jest oczywiście typu flyback, więc przy takim transformatorze z pewnością nie ma tu 400 W. Nawet 200 W nie ma, może 150 W.


Na wyjściu są dwie podwójne diody, trzy kondensatory i jeszcze garść innych elementów.


Na wejściu mamy 2х68=136 µF, a w rzeczywistości 87 µF — trochę mało. Przy okazji: dla tego zasilacza podano napięcie wejściowe od 190 V. Jestem prawie pewien, że będzie działał również przy 115 V, choć z nieco mniejszą mocą.
Na wyjściu wszystko w porządku, deklarowane 3000 µF się zgadza.




Dokładniejszy demontaż przeprowadziłem już po testach — robi się to, żeby nie zakłócić ich przebiegu, ale pokażę go od razu.
Pod płytką znajdują się dwie podkładki termoprzewodzące: jedna w okolicy tranzystora wysokonapięciowego, druga przy wyprowadzeniach transformatora po stronie wtórnej. Nie rozumiem, dlaczego nie umieścili podkładki pod transformatorem.


Układ sterownika PWM jest starannie polutowany, a płytka pokryta lakierem — zdecydowany plus.


1. Sterownik PWM. Po lewej widać parę tranzystorów tworzących wtórnik emiterowy do sterowania tranzystorem wysokonapięciowym — dobre rozwiązanie.
2. Tranzystor 10N60, według oznaczenia: 10 A, 600 V.
3. Transformator wcale nie jest taki mały, a szczególnie spodobała mi się jego konstrukcja: jest długi i wąski, więc teoretycznie powinien dobrze oddawać ciepło.
4. Kondensator międzyuzwojeniowy jest odpowiedni, a transformator nawinięto wielożyłowym przewodem złożonym z wielu cienkich drucików — to również dobrze.
5. Wyjściowe podwójne diody 30 A, 100 V, połączone równolegle, co daje prąd do 60 A. Tu również nie mam zastrzeżeń (biorąc pod uwagę rzeczywistą moc).
6. Zgodnie z przewidywaniami kondensatory wyjściowe są na 16 V. Szkoda.



Od spodu również wszystko wygląda schludnie. Nie ma tu komponentów, ale płytka jest czysta. Pod transformatorem znajduje się „okienko”, w które aż prosi się włożyć kawałek podkładki termoprzewodzącej.



W okolicy kondensatora międzyuzwojeniowego zachowano odstęp, tu również nie ma zastrzeżeń. Nie zauważyłem też wąskich gardeł w okolicy transoptora, choć oglądanie czegokolwiek na czarnej płytce jest dość problematyczne.


No i oczywiście testy: moc, tętnienia i nagrzewanie. Sądząc po oznaczeniach, przydałoby się tu obciążenie o większym prądzie, ale rzeczywistość okazała się znacznie prostsza.


Podczas pomiaru sprawności ustaliłem też kilka innych rzeczy:
1. Napięcie bez obciążenia: 11,91 V.
2. Maksymalny prąd ciągły wynosi około 10 A; przy 11 A zadziała zabezpieczenie.
3. Przy prądzie 10 A napięcie spada do 11,885 V, co jest całkiem niezłym wynikiem.
4. Sprawność wynosi około 84%, czyli jest przeciętna.



Tętnienia. Zasilacz w topologii flyback, bez filtra wyjściowego, dlatego tętnienia są zwykle stosunkowo duże.
Muszę jednak powiedzieć, że jak na zasilacz flyback bez filtra, nie jest wcale tak źle:
1, 2. Bez obciążenia — tętnienia widać tylko przy niskiej częstotliwości, to normalne.
3, 4. Prąd 5 A, przy wysokiej częstotliwości główne tętnienia wynoszą około 120 mV, ale są też całkiem spore „igły”; przy niskiej częstotliwości wszystko jest w porządku.
5, 6. Prąd 10 A, przy wysokiej częstotliwości mamy około 180 mV i byłoby świetnie, gdyby nie te „igły”. Aż się prosi o dławik na wyjściu; przy niskiej częstotliwości jest w zasadzie dobrze.

O „igłach” już kiedyś pisałem. Nie są aż tak groźne dla obciążenia, bo po prostu spadną na przewodach, ale są nieprzyjemne ze względu na zakłócenia radiowe i duże obciążenie kondensatorów wyjściowych zasilacza. Niestety to charakterystyczna cecha jedno-tranzystorowych zasilaczy flyback, występująca w mniejszym lub większym stopniu we wszystkich takich konstrukcjach.



Nagrzewanie.
1. Zimny zasilacz bez obciążenia
2. Zimny zasilacz przy prądzie 3,3 A
3. Ciepły zasilacz przy 6,6 A
4. Ciepły zasilacz przy 10 A
5. Gorący zasilacz przy 10 A
6. Gorący zasilacz bez obciążenia.

Wyniki są naprawdę bardzo dobre: napięcie wyjściowe zasilacza prawie wcale nie zależy ani od obciążenia, ani od nagrzania. Szacunek.



Test nagrzewania przeprowadziłem przy prądach 3,3, 6,6 i 10 A, po około 20–25 minut na każdym etapie. Nie ma sensu podawać wyników dla 3,3 A, pokażę te dla 6,6 i 10 A.
1. 6,6 A: transformator 75 stopni, tranzystor 53 stopnie, diody wyjściowe 66 stopni — całkiem dobrze.
2. 10 A: transformator 110 stopni, tranzystor 75, zespoły diodowe 92 stopnie.

W zasadzie zastrzeżenia mam tylko do temperatury transformatora. 110 stopni to bardzo dużo, dlatego moim zdaniem długotrwałe obciążenie maksymalne tego zasilacza to około 100 W.




Drugi model jest ciekawszy. Deklarowane parametry: 24 V, 16,7 A, 400 W.
Opakowanie jest tu jeszcze lepsze — jest nawet specjalna tacka, w której leży sam zasilacz.



Jest jednak ciekawszy przede wszystkim dlatego, że pozwala sterować mocą dostarczaną do obciążenia. Obsługuje trzy warianty sterowania; w tej recenzji pokażę najprostszy, z sygnałem sterującym 0–10 V.


Jest wyraźnie większy: 250 × 60 × 29 mm, a w ręku sprawia wrażenie znacznie masywniejszego.


A tu porównanie z poprzednim. Najzabawniejsze jest to, że oba mają taką samą deklarowaną moc — 400 W :)


Zaciski są standardowe, z osłoną ochronną. Z jednej strony są trzy zaciski do podłączenia zasilania sieciowego, z drugiej — zaciski do podłączenia obciążenia i sygnału sterującego.
Zacisk wyjściowy ma trzy styki, z których jeden oznaczono jako NC. Jeszcze do tego wrócimy.


Ten konkretny egzemplarz miał chyba pecha w transporcie — obudowa jest lekko wygięta. Na szczęście nie od strony elementów mocy, więc nie jest to szczególnie istotne.


Wnętrze i porównanie z poprzednim zasilaczem. Od razu widać, że ten model ma większy transformator, a biorąc pod uwagę inną topologię, można się spodziewać, że jego moc będzie wyraźnie większa. Raczej nie osiągnie oczywiście 400 W, ale na oko wygląda raczej na jakieś 250–300 W.


Część wejściowa — od razu widać, że zastosowano już dobrze znaną topologię półmostka asymetrycznego. Ostatnio bardzo często na nią trafiam.


Na wyjściu jest dławik, kondensatory i jakieś podmoduły.


1. Zasilacz ma kompletny filtr wejściowy, w tym warystor na napięcie szczytowe 470 V.
2. W filtrze zastosowano dwa kondensatory 150 µF, 400 V.
3. Na wyjściu jest dławik, a transformator nawinięto przewodem wielożyłowym, co jest dobrym i prawidłowym rozwiązaniem.
4. Na wyjściu są trzy kondensatory 470 µF, 35 V. Moim zdaniem pojemność jest trochę za mała; lepiej pasowałyby kondensatory 680 µF.
5. Jakaś dodatkowa płytka i garść tranzystorów — czegoś takiego nie spotykałem w zwykłych zasilaczach.
6. Są cztery tranzystory; później wyjaśnimy, po co tu są.




Dwa podmoduły. Pierwszy najwyraźniej steruje dodatkowymi tranzystorami; oznaczenia elementów zostały starte.
Druga płytka wyraźnie steruje pierwszą. Znajdują się na niej mikrokontroler i wzmacniacz operacyjny.

Przy okazji, na lewo od pierwszej płytki znajduje się bocznik pomiarowy. Wygląda więc na to, że płytka kontroluje prąd zarówno po stronie wysokiego, jak i niskiego napięcia.


Pojemność kondensatorów wejściowych wynosi około 132 µF, co przy deklarowanych 150 µF jest całkiem w porządku. Na wyjściu jest więc około 1350 µF.


Ocena sprawności i dodatkowych parametrów.
1. Napięcia nie da się regulować; bez obciążenia wynosi około 23,8
2. Zabezpieczenie nie działa progowo, lecz obniża napięcie wyjściowe. Spadek zaczyna się przy prądzie powyżej 15 A.
3. Przy prądzie 15 A napięcie wyniosło 23,324 V, czyli około 0,5 V mniej niż bez obciążenia — to dość dużo.
4. Sprawność wynosi około 86%. Nie powiedziałbym, że to dużo, zwłaszcza biorąc pod uwagę topologię i napięcie zasilacza wynoszące 24 V. Dla 350-watowego Mean Well o tym samym napięciu 24 V deklarowana sprawność to 88%. Wykres sprawności obejmuje zakres 1–18 A, z krokiem co 1 A.




Tętnienia.
Jak zwykle w przypadku tej topologii są bardzo niewielkie, zwłaszcza jak na zasilacz 24-woltowy — przy prądzie 14 A wynoszą około 100 mV.
Poniżej wyniki bez obciążenia oraz przy prądach 5, 10 i 14 A.


Przy niskiej częstotliwości też jest całkiem nieźle. Dopiero przy maksymalnym prądzie zaczynają pojawiać się szpilki 100 Hz, ale biorąc pod uwagę ich amplitudę, można je zignorować.


Wszystko wyglądało dobrze, dopóki podczas pomiaru tętnień niskiej częstotliwości nie zwiększyłem prądu obciążenia do 15 A. Wtedy zaczęły się dziwne rzeczy.
Po lewej dla porównania oscylogram przy tych samych 50 mV na działkę co wyżej, po prawej przeskalowany do pomiaru — prawie 1 V.
Wygląda na to, że tak działa ograniczenie mocy w tym zasilaczu, więc 14 A to jego maksimum.



Do dodatkowych testów musiałem użyć regulowanego zasilacza, żeby podać sygnał sterujący 0–10 V.
Przy okazji zauważyłem, że ze względu na specyfikę testowanego zasilacza, gdy jest wyłączony, na jego wyjściu pojawiają się zakłócenia z regulowanego zasilacza, choć niewielkie.


Przy zerowym napięciu wyjściowym było tam jakieś 6 V, choć logicznie rzecz biorąc, powinno być zero. Wystarczyło choć trochę podnieść napięcie, a od razu robiło się około 23 V. Przy napięciu sterującym 10 V wyjście było całkowicie otwarte i mieliśmy pełne napięcie.


W rzeczywistości napięcie nie jest tu regulowane — zmienia się wypełnienie sygnału PWM, którego częstotliwość wynosi około 18 kHz. Myślę, że wybrano taką częstotliwość, żeby obciążenie nie „brzęczało” w paśmie akustycznym.
Oscylogram z kondensatorem 1 µF na wyjściu (zapomniałem go odłączyć) i napięciem sterującym 2, 4, 6 oraz 8 V. W rzeczywistości pod obciążeniem przebieg będzie przypominał prostokąt, ale to nieistotne.




A tutaj trochę zapomniałem, że na wyjściu mam kondensator, i próbowałem obciążyć zasilacz. Najpierw poczułem podejrzany zapach, a potem pojawił się lekki dymek.
Wyłączyłem zasilacz i zacząłem szukać, co się grzeje. Okazało się, że kondensator. Ponownie włączyłem obciążenie i sprawdziłem kamerą termowizyjną.
Kondensator nagrzewa się bardzo szybko: dosłownie w 13 sekund temperatura wzrosła z 98 do 123 stopni i nadal rosła.

To właściwie ostrzeżenie. Jeśli do wyjścia tego zasilacza jest podłączone obciążenie z kondensatorami na wejściu, na przykład jakiś moduł elektroniczny, pod żadnym pozorem nie używajcie sygnału sterującego. Można regulować coś prostego, na przykład taśmę LED albo żarówkę. Teoretycznie można podłączyć silnik komutatorowy, ale ja bym tego nie robił.

A, prawie zapomniałem: po podaniu zasilania napięcie na wyjściu nie pojawia się od razu, tylko płynnie narasta przez kilka sekund. Fajnie :)




Testy pod obciążeniem.
Na zimno, bez obciążenia, było 23,832 V.


1. Przy prądzie 4 A, na zimno, napięcie spadło do 23,739 V.
2. Gdy zasilacz był już ciepły, przy 8 A spadło jeszcze bardziej, do 23,605 V.
3. Po rozgrzaniu zasilacza, przy prądzie 12 A, napięcie spadło do 23,408 V.
4. Następnie, gdy zasilacz był już gorący, zmniejszyłem prąd obciążenia z 12 do 10 A. Napięcie wyniosło 23,4 V.
5. Po pół godzinie pracy, na gorącym zasilaczu i przy prądzie 10 A, napięcie nieco wzrosło — do 23,428 V.
6. Na gorącym zasilaczu, bez obciążenia, napięcie wyniosło 23,758 V.

Podsumowując: napięcie zależy od temperatury, ale w akceptowalnym stopniu. Zależność od prądu jest natomiast bardzo duża. Nie żeby było to krytyczne, ale tak to wygląda.


A teraz sprawdźmy temperaturę podzespołów. Nie podaję wyników przy prądzie 4 A, pokażę, jak było przy 8 i 12 A.
8 A – transformator 66 stopni, tranzystory 66 stopni, zespoły diodowe 71 stopni, dławik 87 stopni, jeden z dodatkowych tranzystorów 65 stopni.
12 A – transformator 93 stopnie, tranzystory 103 stopnie, zespoły diodowe 106 stopni, dławik 114 stopni, dodatkowy tranzystor 117 stopni.

Jeśli chodzi o temperaturę, największe zastrzeżenia mam do dławika wyjściowego i dodatkowego tranzystora. Właściwie myślę, że to właśnie ten tranzystor nieco obniżył sprawność zasilacza.


Następnie, w ramach eksperymentu, zmniejszyłem prąd obciążenia do 10 A, czyli moc wynosiła około 240 W, i zostawiłem zasilacz tak na kolejne pół godziny.
Wyniki: transformator 92,3 stopnia, tranzystory 91 stopni, diody 95 stopni, dławik 110 stopni, dodatkowy tranzystor 96 stopni.

Właściwie 240 W to maksymalna moc ciągła tego zasilacza w temperaturze pokojowej.


Po teście nagrzewania postanowiłem przyjrzeć się zasilaczowi dokładniej, więc wyjąłem płytkę z obudowy. Przy okazji: pod transformatorem znajduje się termoprzewodząca podkładka, ale dodałbym jeszcze jedną.



Wygląda schludnie. W prawym dolnym rogu widać jeszcze jedną podkładkę termoprzewodzącą, która odprowadza ciepło z dodatkowych tranzystorów.


Płytka jest trochę zabrudzona, ale nie jakoś szczególnie. Nie ma wycięć, ale odstępy są wystarczające, więc nie mam też zastrzeżeń do bezpieczeństwa.


Część wysokonapięciowa bez obudowy.


1. Tranzystory 18N50, 18 A, 500 V – całkiem w porządku.
2. Zasilacz ma nie tylko główne sprzężenie zwrotne, ale także układ zabezpieczający przed zbyt wysokim napięciem na wyjściu.
3. Wyjściowe zespoły diodowe 20 A, 200 V. Przypomnę, że nie pracują tu równolegle, lecz są podzielone na dwie grupy. Ponieważ jedna „połówka” nagrzewa się bardziej, najprawdopodobniej w jednej gałęzi pracują dwa zespoły, a w drugiej jeden. To całkiem uzasadnione rozwiązanie.
4. Dodatkowy stabilizator napięcia do zasilania płytek pomocniczych.



Sterownik PWM i jego elementy zewnętrzne.


Jeśli nie zauważyliście, na termogramie tranzystorów wyraźnie było widać, że jeden nagrzewa się bardziej, a drugi mniej. Oto przyczyna: na jednym tranzystorze pasta termoprzewodząca pokrywa tylko połowę obudowy. Właśnie dlatego najpierw przeprowadzam test termiczny, a dopiero potem rozbieram zasilacz.


Jeśli chodzi o dodatkowe tranzystory: pamiętacie, jak pisałem, że na listwie zaciskowej jest styk NC? Otóż zasilacz ma w rzeczywistości dwa kanały, ale drugi jest wyłączony programowo.
Każdy kanał obsługują dwa tranzystory połączone w układzie półmostkowym. Plus jest podłączony bezpośrednio, a minus jest przełączany przez jeden z tranzystorów. Drugi tranzystor, jak sądzę, zwiera wyjście, gdy nie ma sygnału sterującego. Myślę, że ten sprytny zabieg ma zapobiegać świeceniu taśmy LED wskutek zakłóceń.

Początkowo myślałem, że wszystkie cztery tranzystory są połączone równolegle, ale okazało się, że sprawa jest znacznie bardziej skomplikowana.




Wnioski.
Zwykle podsumowanie powstaje u mnie w trakcie pisania recenzji: porządkuję zebrane informacje i na tej podstawie wyciągam wnioski. Tutaj właściwie wszystkie wnioski i opinie sformułowałem już na etapie testów, bo zasilacze naprawdę mi się spodobały, choć nie pod każdym względem.
Pierwszy zasilacz to całkiem uczciwe urządzenie o mocy ciągłej 100 W i krótkotrwałej 120 W, z bardzo dobrą jakością wykonania. Na podzespołach miejscami wyraźnie oszczędzano, ale zasadniczo w rozsądnych granicach.
Drugi zasilacz ma, powiedziałbym, uczciwą moc ciągłą około 200–240 W i maksymalną 280 W. Jakość wykonania również jest dobra, a podzespoły wyraźnie lepsze.

Ogólnie oba zasilacze zrobiły bardzo dobre wrażenie: są starannie zmontowane, płytka jest pokryta lakierem ochronnym, a całość jest nawet całkiem ładna. Są drobne niedociągnięcia, ale główne zastrzeżenia dotyczą podanej mocy i parametrów. Jakie 400 W? Pierwszy zasilacz osiąga w rzeczywistości 25–30% deklarowanej mocy, drugi wypada lepiej – około 60%. Ale to i tak jakiś absurd: podawać 400 W na zasilaczu, który nawet „w podskokach” tyle nie odda. Dobrze chociaż, że zabezpieczenie ustawiono w miarę rozsądnie, więc trudno będzie je przeciążyć.
A propos zabezpieczeń. Jak zauważyliście, głównym problemem jest temperatura. Co charakterystyczne, w zdecydowanej większości przypadków zasilacze nie mają zabezpieczenia termicznego. Jeszcze bardziej charakterystyczne jest to, że w równie zdecydowanej większości przypadków sterownik PWM potrafi monitorować temperaturę, ale nikt nie montuje termistora, zastępując go „zaślepką”. Jak to możliwe?

Teraz o mocy. Moc ciągłą podaję dla temperatury pokojowej. Jeśli montujecie zasilacz w rozdzielnicy, trzeba ją obniżyć, bo temperatura powietrza będzie tam wyraźnie wyższa. I znów wracamy do kwestii zabezpieczenia termicznego. W każdym razie jest jeszcze sporo do poprawienia i fabryki produkujące zasilacze trzeba trochę popędzić.

Na dziś to już wszystko. Mam nadzieję, że było przydatne, i jeszcze raz dziękuję Witalijowi za udostępnienie zasilaczy do testów.