Zasilacz 24 V 10 A — niejednoznaczny

Jeszcze jesienią miałem w planach pewne zamówienie na wykonanie sprytnego zasilacza awaryjnego, ale ostatecznie zamówienie jakoś anulowano, a zasilacz kupiony do tego projektu został. W końcu znalazłem trochę czasu, żeby go przetestować. Myślę, że przyda się to osobom, które planują kupić taki sam.

Przypominam: żeby być na bieżąco z nowymi wpisami na blogu, polecam obserwować mój Instagram. 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


Obecnie pod podanym linkiem ten zasilacz kosztuje 23 dolary, rzekomo w promocji. W chwili zakupu cena wynosiła około 19 dolarów, a z kuponami wyszło mniej więcej 14. Moim zdaniem to właśnie jego realna cena. Dlaczego? Bo mniej więcej tyle samo kosztuje całkiem porządny zasilacz na 24 V, ale z łagodnym rozruchem i regulacją napięcia wyjściowego, a do tego o mocy 300 W, nie 240 W. Niestety nie pasował do mojego zastosowania ze względu na rozmiar, dlatego kupiłem opisywany model.


Konstrukcyjnie zasilacz zamknięto w aluminiowej obudowie w kształcie litery U — to typowe rozwiązanie w zasilaczach do zabudowy. Dostępna jest wersja 36 V 7 A oraz 24 V 10 A.


Montaż jest dość gęsty, a zasilacz ma jeszcze układ korekcji współczynnika mocy, co dodatkowo zwiększa upakowanie elementów. Mimo to całość wygląda stosunkowo schludnie.



1. Na wejściu znajduje się pełny filtr z parą dławików, kondensatorami X i Y, termistorem, warystorem i bezpiecznikiem. Krótko mówiąc, rewelacja. Chociaż nie, jednak nie: z jakiegoś powodu zastosowano dwustykową listwę zaciskową, więc przewód ochronny podłącza się pod śrubę samej obudowy.
2. Obok rezystora pomiarowego znajduje się oznaczenie SPM-260. Dziwne, bo zasilacz jest opisywany jako model 240 W, a nie 260 W.
3. Tranzystor i dioda układu korekcji są przykręcone do obudowy, jest też pasta termoprzewodząca. Obok znajduje się dioda obejściowa układu korekcji.
4. Dwa tranzystory samego zasilacza umieszczono na osobnym radiatorze, który z kolei przykręcono do obudowy. Konstrukcja jest mało wygodna zarówno przy naprawie, jak i przy zwykłych oględzinach. Na przykład nie udało mi się odczytać oznaczeń tych tranzystorów.


1. Po stronie wyjściowej znajduje się czterostykowa listwa zaciskowa, obok kondensatory wyjściowe, a także wysokonapięciowy kondensator wejściowy. Początkowo podejrzliwie podchodziłem do tak bliskiego sąsiedztwa kondensatora wejściowego i wyjściowych, ale wszystko jest wykonane prawidłowo i bezpiecznie.
2. Są trzy kondensatory wyjściowe 1000 µF 35 V. Obok widać dwie wyjściowe diody podwójne przykręcone do radiatora.
3, 4. Dławik układu korekcji i transformator są wykonane porządnie. W obu uzwojenia nawinięto licą, więc nie mam tu zastrzeżeń.
Oznaczenia pozwalają ustalić nie tylko, który element jest który, ale też to, że zasilacz zbudowano w topologii LLC, choć w zasadzie jest to wariant hybrydowy: dławik plus transformator.


Żeby dokładniej wszystko obejrzeć, musiałem trochę rozebrać zasilacz. Nawiasem mówiąc, rozbiera się go całkiem wygodnie, a pasta termoprzewodząca jest wszędzie tam, gdzie powinna być.


1. Tranzystor i dioda układu korekcji.
2. Wyjściowe diody podwójne na 30 A 150 V. Przy deklarowanych 10 A to całkiem spory zapas.


Płytka jest stosunkowo czysta, choć widać na niej trochę kurzu. Zresztą na samym zasilaczu też był. Kondensatory wyjściowe są zbocznikowane kondensatorami ceramicznymi, odstępy są wystarczające i ogólnie zasilacz sprawia wrażenie całkiem dobrze przemyślanego. Jest jednak dość poważny błąd w kwestii bezpieczeństwa — o nim na końcu recenzji.



Zasilacz zbudowano na bazie układu TEA2016, będącego zintegrowanym sterownikiem PWM, który może sterować zarówno aktywnym układem korekcji współczynnika mocy, jak i przetwornicą LLC.


Pojemność kondensatora wejściowego wynosi około 110 µF, czyli niewiele mniej niż deklarowane 120 µF. Na wyjściu mamy rzeczywiste 4000 µF.


Do testów użyłem obciążenia elektronicznego Atorch z połączeniem czteroprzewodowym.
Od razu zwrócę uwagę na wysoką stabilność napięcia wyjściowego: wynosiło 23,84 V zarówno bez obciążenia, jak i przy pełnym obciążeniu.



Zabezpieczenia to już zupełnie inna historia. Bez problemu obciążyłem zasilacz prądem 15 A, a potem 16 A, mimo że deklarowana wartość wynosi 10 A. Zasilacz nawet nie próbował przejść w tryb zabezpieczenia.
Na zdjęciu widać spadek napięcia, ale nie pamiętam dokładnie — chyba akurat w tym przypadku połączenie było dwuprzewodowe i dał o sobie znać spadek napięcia na przewodach. Ale to nie zmienia istoty sprawy: zabezpieczenie przeciążeniowe jest ustawione na zdecydowanie zbyt wysoki próg.



Sprawność mierzyłem w zakresie prądów od 0.5 do 13 A, co 0.5 A. Wyniki mają dość ciekawy przebieg: przy prądzie 8 A sprawność gwałtownie rośnie o kilka procent. Początkowo podejrzewałem błąd w notatkach — takie rzeczy się zdarzają — ale w tym przypadku można się pomylić raz, dwa, ale nie w jednej trzeciej wyników. Najwyraźniej (nie sprawdzałem tego) układ korekcji współczynnika mocy nie uruchamia się od razu, lecz dopiero po osiągnięciu określonej mocy. Tak czy inaczej, to dość nietypowe.



Tętnienia sprawdzałem bez obciążenia oraz przy prądach 3.3, 6.6 i 10 A.
Bez obciążenia zwykle widać prostą linię, ale co jakiś czas pojawiają się skoki. Na tym oscylogramie skala wynosi 20 mV, a na wszystkich kolejnych 50 mV.
Przy 3.3 A mamy około 125 mV, przy 6.6 A już bliżej 170–180 mV, ale po zwiększeniu prądu do 10 A tętnienia są nawet mniejsze niż przy 3.3 A. Myślę, że i tu ujawnia się specyfika kontrolera, którą było widać na wykresie sprawności. Jestem prawie pewien, że tętnienia rosną do prądu 7.5–8 A, a potem następuje jakieś przełączenie i maleją.



Przy niskiej częstotliwości obraz jest podobny i również nie mam tu zastrzeżeń. Nawet gdyby tętnienia wynosiły 200–250 mV, przy napięciu 24 V byłoby to zaledwie około 1%, czyli całkiem normalnie.



Test obciążeniowy przeprowadziłem w trzech trybach: przy 3.3, 6.6 i 10 A. Na zdjęciu widać etapy pośrednie. Warto też podkreślić świetną stabilność napięcia wyjściowego — zmienia się ono dosłownie o 20 mV w całym zakresie obciążeń i temperatur.

Pierwsze zdjęcie przedstawia zimny zasilacz bez obciążenia, przedostatnie — rozgrzany przy 100% obciążenia, a ostatnie — rozgrzany bez obciążenia.



Temperatury kluczowych elementów przy prądzie 6.6 i 10 A.
Przy 6.6 A mamy: dławik układu korekcji współczynnika mocy — 52.5°C, tranzystory tego układu — 54°C, tranzystory samego zasilacza — 60°C, transformator — 75°C, a diody wyjściowe — 66.4°C. Moim zdaniem świetnie.



Przy prądzie 10 A sytuacja oczywiście się zmieniła, ale nie powiedziałbym, że zasilacz zaczął się przegrzewać.
Dławik układu korekcji współczynnika mocy ma 67.6°C, tranzystory tego układu — 68°C, tranzystory zasilacza — 82°C, transformator — 93°C, a diody wyjściowe — 89°C.

Nawiasem mówiąc, sądząc po temperaturach tranzystorów układu korekcji współczynnika mocy i dławika, układ ten działa również przy 6.6 A. Zmiana sprawności i tętnień musi więc wynikać z czegoś innego, a konkretnie ze zmiany trybu pracy i częstotliwości — co zresztą widać na oscylogramach.

Do temperatur mam jednak jedno zastrzeżenie: uzwojenie transformatora przekracza 100°C, a to dość dużo. Całkiem możliwe, że gdyby zasilacz pracował dłużej, transformator nagrzałby się jeszcze bardziej. Moim subiektywnym zdaniem lepiej nie obciążać go długotrwale prądem 10 A albo zapewnić przynajmniej minimalną cyrkulację powietrza.



Nie dawało mi spokoju zabezpieczenie przeciążeniowe, bo sam zasilacz jest przecież ciekawy. W końcu rozebrałem go ponownie, wylutowałem bocznik i zmierzyłem jego rezystancję — wyszło około 35 mΩ.


Pomyślałem, że skoro zabezpieczenie nie zadziałało przy 15–16 A, można śmiało zwiększyć rezystancję bocznika półtora raza.
Wziąłem rezystory 0.1 Ω i chciałem połączyć dwa równolegle, ale muszę tu pokazać, jak duży wpływ na pomiar mogą mieć wyprowadzenia rezystora o tak małej rezystancji.
Jeśli mierzyć bliżej obudowy, otrzymujemy 91 mΩ, a bliżej końca — prawie 104 mΩ.
Ostatecznie musiałem uformować wyprowadzenia tak, żeby wykorzystać je niemal w całości. Tak przylutowałem parę rezystorów. Z obliczeń powinno wyjść dokładnie 50 mΩ, czyli prawie półtora raza więcej niż 34 mΩ w oryginalnym boczniku.



To rozwiązanie niezbyt mi się jednak spodobało, bo rezystory są wysoko, ich wyprowadzenia są cienkie, a obok znajduje się radiator i śruba mocująca. Trzeba by użyć krótszej śruby i zrobić izolację albo jakoś unieruchomić same rezystory, żeby w razie uderzenia nie zwarły się z radiatorem, który jest połączony z obudową zasilacza.


A skoro mowa o radiatorze i bezpieczeństwie: na zdjęciu widać, że ścieżki po stronie wysokiego napięcia biegną bezpośrednio pod radiatorem. Jak już wspomniałem, sam radiator jest połączony z obudową, która z kolei ma bezpośredni kontakt z minusem wyjścia.
To jeden z tych przypadków, kiedy ktoś starał się zrobić wszystko jak należy, a na sam koniec jednym niedopatrzeniem zaprzepaścił cały efekt. Zauważyłem to dopiero podczas pisania recenzji.


A jak wygląda sprawa z prądem? Oczywiście jest lepiej, ale do „dobrze” jeszcze daleko. Nawet z bocznikiem 50 mΩ zabezpieczenie zadziałało przy prądzie około 14.3–14.4 A. Z szacunków wynika, że z oryginalnym bocznikiem zadziałałoby przy prądzie... około 20 A! Masakra...

Zamówiłem więc rezystory na nowy bocznik. Chcę uzyskać 60 mΩ, żeby zabezpieczenie zadziałało przy około 12–12.5 A. Najpierw myślałem o dwóch rezystorach po 120 mΩ, ale później wybrałem rezystory 180 mΩ. Chcę zostawić trzy, żeby moc bocznika była większa, tak na wszelki wypadek. Pod radiatorem chyba trzeba będzie pomyśleć o dodatkowej izolacji.



Wnioski.
Zasilacz jest dość niejednoznaczny. Z jednej strony wykonano go bardzo starannie, ma dobry filtr wejściowy, aktywny korektor współczynnika mocy, topologię LLC i niskie tętnienia, ale nie obyło się bez niemal fatalnych wpadek.
W zasadzie są dwie: po pierwsze, zabezpieczenie ustawione aż na 20 A, a po drugie radiator, który niemal dotyka ścieżek części wysokonapięciowej, a jednocześnie jest bezpośrednio połączony z wyjściem. Pierwszy problem łatwo rozwiązać, wymieniając fabryczny bocznik na taki o rezystancji 50–60 mΩ. Z drugim trzeba się będzie pomęczyć, to fakt...

O mało nie zapomniałem o sprawności. Jest całkiem niezła, choć moim zdaniem mogłaby być wyraźnie lepsza, gdyby producent wydał jeszcze trochę pieniędzy i zastosował na wyjściu prostownik synchroniczny. W najbliższym czasie prawdopodobnie pokażę zasilacz 12 V 200 W, który w ogóle nie ma radiatorów, między innymi właśnie dzięki prostownikowi synchronicznemu.


Na dziś to wszystko. Opowiedziałem, co mogłem, i mam nadzieję, że pomoże wam to dokonać właściwego wyboru, a tym, którzy już wybrali — ulepszyć posiadany zasilacz.