Raxfly, ładowarka (zasilacz), 5 V z deklarowanym prądem 7,2 A

Nie tak dawno zaproponowano mi napisanie recenzji ładowarki USB. Lubię grzebać w różnych zasilaczach, więc się zgodziłem. Będę ją rozbierać, badać i testować.


Początkowo planowałem recenzję innego modelu, z większym prądem wyjściowym i portem USB Type-C, ale z jakiegoś powodu przysłano prostszy model. Co więcej, zamówiony model podłączało się do gniazdka za pomocą kabla, a recenzowany ma wtyczkę bezpośrednio do gniazdka. W moim przypadku model z kablem byłby wygodniejszy, ale będziemy grzebać w tym, co przysłali. :)

Najważniejsze parametry:
Napięcie wyjściowe – 5 V
Prąd obciążenia – do 7,2 A (z jakiegoś powodu napisano „V”).


Część pierwsza: oględziny.

Urządzenie jest dostarczane w miękkim opakowaniu, a sam zasilacz znajduje się dodatkowo w miękkim woreczku.


Z zewnątrz wygląda całkiem schludnie: czarna obudowa z powłoką przypominającą Soft Touch. Konstrukcja jest dość solidna, więc chyba nie będę się jej czepiać.


Rozmiar jest całkiem spory, ale po podłączeniu do zwykłego gniazdka nie przeszkadza sąsiednim wtyczkom, bo nie wystaje poza obrys gniazdka. Mimo to bardziej podobają mi się zasilacze z kablem — nie lubię dużych adapterów wpinanych do gniazdka. A do planowanego zastosowania tego adaptera w ogóle nie da się podłączyć :(


Informacje o wymiarach ze strony sklepu.


Z boku obudowy podano te same parametry techniczne co na ilustracji powyżej: 5 V, 7,2 A, napięcie wejściowe 100–240 V.
Urządzenie ma cztery porty: dwa do urządzeń z Androidem i dwa do urządzeń Apple. Nie miało to dla mnie większego znaczenia, bo moje urządzenia najczęściej ładuję kablami bez żył sygnałowych.


Obudowa składa się z dwóch sklejonych połówek. Cienki śrubokręt, minuta pracy i jedna połówka oddzielona od drugiej. Ponieważ w tym przypadku nie przejmowałem się uszkodzeniem wyglądu zewnętrznego, nie starałem się szczególnie, ale urządzenie otworzyło się całkiem schludnie.


Płytka wewnątrz była jednak dodatkowo unieruchomiona czymś w rodzaju kleju, więc musiałem ją dosłownie wyrwać z obudowy. Niżej widać ślady po obcinaczkach bocznych.


Cóż, jeśli chodzi o samo wrażenie z zewnątrz, wszystko wygląda schludnie i nic nie wystaje.


Przy okazji, na dole zdjęcia widać przewody prowadzące do wtyczki sieciowej. Mają silikonową izolację i bez problemu wytrzymują temperaturę grotu lutownicy. To dodatkowe zabezpieczenie.
Układ elementów jest dość ciasny, ale trochę wolnego miejsca jednak zostało. Moim zdaniem radiatory mogłyby być większe.


Do jakości lutowania też nie mam większych zastrzeżeń, choć w kilku miejscach widać drobne odpryski cyny (na przykład w prawym górnym rogu). Poza tym wszystko wygląda schludnie. Płytka ma szczeliny izolacyjne, ale punkt mocowania radiatora diody wyjściowej znajduje się około 4 mm od obwodów wejściowych. Drugie wątpliwe miejsce jest przy szczelinie izolacyjnej — najlepiej byłoby przedłużyć ją aż do otworu nad nią. Kurz raczej nie dostanie się do wnętrza tego zasilacza, więc można uznać, że ujdzie, ale moim zdaniem projektanci i tak tego nie przemyśleli.


Nie bez powodu wspomniałem wyżej o zwiększeniu powierzchni radiatorów. Na przykład w tym zasilaczu 5 V, 6 A wyjściowe zespoły diodowe (dwa!) zamontowano na dużym radiatorze, którego płaszczyzna jest równoległa do płaszczyzny obudowy. W recenzowanym zasilaczu radiator jest znacznie mniejszy, a zespół diodowy tylko jeden.


Opiszę i spróbuję przeanalizować najważniejsze sekcje zasilacza.
1. Brak filtra wejściowego, nie ma nawet termistora ograniczającego prąd ładowania kondensatorów filtrujących. To jednak częsta praktyka w podobnych urządzeniach — kompaktowe wymiary i niska cena wymagają kompromisów.
2. Filtr wejściowy składa się z trzech kondensatorów o pojemności 10 µF każdy. Deklarowana moc wyjściowa zasilacza wynosi 7,2 × 5 = 36 W. Minimalna pojemność filtra wejściowego to 35–40 µF (dla napięcia 198–242 V), a tutaj zastosowano 30 µF, co wyraźnie nie wystarcza, tym bardziej przy napięciu 100 V podanym w specyfikacji.
3. Tranzystor wysokonapięciowy MDF6Т60.
4. Transformator niskoprofilowy, jego moc gabarytowa mniej więcej odpowiada deklarowanej.
5. Wyjściowy zespół diodowy SBR20100CTP i kondensator przeciwzakłóceniowy typu Y między uzwojeniami — nie mam zastrzeżeń ani do pierwszego, ani do drugiego. Znacznie lepiej byłoby jednak zastosować dwa zespoły diodowe. O prostowniku synchronicznym nawet nie marzę.
6. Na kondensatorach wyjściowych również zaoszczędzono: 3 × 1000 µF, do tego wyraźnie tanie. Pojemność jest niewielka, a jakość też pozostawia wiele do życzenia.



Część wysokonapięciowa. Trochę zaskoczył mnie „zoo” rezystorów w obwodzie tranzystora wysokonapięciowego — najwyraźniej dobrano je tak, by dokładniej ustawić maksymalny prąd wyjściowy. Łączna rezystancja wynosi 0,755 Ω.
Dziwne jest jednak to, że szeregowo z bramką tranzystora polowego nie ma ani obwodu z diodą i rezystorem, ani w ogóle czegokolwiek — między kontrolerem PWM a tranzystorem biegnie bezpośrednia ścieżka.


Kontroler PWM ma oznaczenie 5673A. Nie znalazłem do niego karty katalogowej, ale taki kontroler często trafia się w chińskich zasilaczach. Na przykład w takim zasilaczu. Pisałem tam też, że może to być 63D39 albo bardziej znany FAN6862.


Na wyjściu zamontowano cztery gniazda USB. Linie zasilania połączono równolegle, co jest całkiem logiczne, bo urządzenie nie obsługuje funkcji QC. W zasadzie można pobrać całą moc z jednego gniazda, choć myślę, że najpewniej po prostu się stopi.
Styki linii danych w lewej parze gniazd połączono równolegle i podłączono do dzielników napięcia, natomiast w prawej parze każdy styk ma osobny dzielnik.


Krótki opis zasady działania całego układu — cytat z mojej własnej recenzji.
Chodzi o to, że ładowanie różnych urządzeń przez USB działa w taki sposób, że zasilacz ma na swoich zaciskach określoną kombinację rezystorów, a odbiornik, rozpoznając ją, wie, jaki prąd może pobrać. Ponieważ urządzenie może być podłączone do komputera, którego port może dostarczyć najwyżej 0.5 A (0.9 A w USB 3.0), takie zabezpieczenie jest jak najbardziej uzasadnione.
Więcej informacji tutaj
Do współpracy z urządzeniami Apple zastosowano drugi z pokazanych poniżej wariantów.


Jeśli linie danych są połączone ze sobą, możliwych wariantów jest wiele. Tutaj zastosowano dzielnik 33/10k, który najbardziej odpowiada wariantowi 4 z powyższego przykładu albo ostatniemu wariantowi z poniższego opisu. W każdym razie jest on opisany jako „For samsung galaxy”.


Oczywiście przerysowałem schemat — może komuś przyda się podczas naprawy lub modyfikacji. Co ciekawe, jest on bardzo podobny do schematu tego zasilacza. Różnice są niewielkie, a parametry obu zasilaczy takie same.
Napięcie wyjściowe jest ustalone na sztywno i nie można go regulować, ale zastosowane wartości rezystorów dzielnika sprawiają, że napięcie wyjściowe będzie wyższe niż 5 V (dla 5 V wartości rezystorów są jednakowe).


Część druga — testy.

Podłączenie nie było zbyt wygodne, więc musiałem improwizować. Chciałem też pobierać napięcie bezpośrednio z radiatora zasilacza.


Podczas podłączania zauważyłem, że radiator znajduje się bardzo blisko jednego z gniazd USB. Już miałem zacząć krytykować konstruktorów, ale postanowiłem to sprawdzić. Okazało się, że zastosowano mostek diodowy, którego środkowe wyprowadzenie jest odizolowane od kołnierza radiatora. Z jednej strony to prawidłowe i bezpieczne rozwiązanie, ale z drugiej... Jeśli producent zastosuje inny typ diod, pojawi się ryzyko zwarcia.


W końcu jakoś się podłączyłem i przeszedłem do testów.
Na początek sprawdziłem stabilizację napięcia wyjściowego przy różnym obciążeniu, sprawność i poziom tętnień.
Planowałem zacząć od zera i stopniowo zwiększać prąd wyjściowy co 1,5 A.
1. Bez obciążenia pobór mocy jest poniżej progu pomiarowego miernika mocy. Napięcie wyjściowe wynosi 5,14 V.
2. Obciążenie 1,5 A, moc wyjściowa 7,725 W. Sprawność 75%.


1. Obciążenie 3 A, moc wyjściowa 15,5 W, sprawność 79%. Tętnienia wynoszą około 100 mV.
2. Obciążenie 4,5 A, moc wyjściowa 23,26 W, sprawność 80%. Tętnienia wynoszą około 120 mV.


1. Obciążenie 6 A, moc wyjściowa 31,1 W, sprawność 79%. Tętnienia wynoszą około 140 mV.
2. Obciążenie 6,7 A, moc wyjściowa 34,7 W, sprawność 79%. Tętnienia wynoszą około 150 mV.


Pewnie zauważyliście, że ostatni test nie odbywał się przy deklarowanym prądzie 7,2 A, a tym bardziej przy planowanych przeze mnie 7,5 A.
Podczas eksperymentów napięcie wyjściowe spadło poniżej ustawionego przeze mnie progu 4 V.


Aby ustalić maksymalny prąd wyjściowy, uruchomiłem test automatyczny, który wskazał 6,8 A. Na potrzeby ostatniego testu po prostu zmniejszyłem tę wartość o 100 mA, stąd wynik 6,7 A. To prąd, przy którym zasilacz pracuje stabilnie.
Można więc uznać, że zasilacz nie zdał testu pod względem „prądu wyjściowego”.


Prąd wyjściowy to jedno, a maksymalna moc wyjściowa to zupełnie co innego. Aby ustalić maksymalną moc wyjściową, przeprowadziłem test z długotrwałym obciążeniem. Ze względu na konstrukcję zasilacza i sposób podłączenia musiałem testować go tak, jak pokazano na zdjęciu. Przednia część nie przylegała całkowicie, co poprawiało chłodzenie, ale zasilacz leżał na stole, co z kolei je pogarszało. Uznałem więc, że jedno równoważy drugie.


Test przebiegał tak samo jak zawsze: stopniowo zwiększałem prąd obciążenia, robiąc 20-minutowe przerwy. Czyli podłączamy obciążenie, czekamy 20 minut, mierzymy temperaturę, zwiększamy prąd, znów czekamy 20 minut i tak dalej, aż do końca.

Nie będę pokazywać wszystkich zdjęć z testów — później po prostu zestawię wyniki w tabeli — ale opowiem o jednej ciekawostce. Po zwiększeniu prądu do 4,5 A zauważyłem na wykresie napięcia wyjściowego dziwne zjawisko. Na zimno tego nie było; problem pojawił się dopiero po rozgrzaniu.


Musiałem znów wyciągnąć oscyloskop i sprawdzić, co dzieje się na wyjściu.


Na wyjściu widać tętnienia o częstotliwości około 1 kHz i amplitudzie międzyszczytowej 0,4 V, z pikami do 0,8 V. Zasilacz przy tym cicho „brzęczy”, ale ponieważ hałasował wentylator obciążenia elektronicznego, od razu tego nie zauważyłem.
Poniżej oscylogramy dla prądu 4,5 A i 5,5 A.


Cały test trwał około 1 godziny i 50 minut. Obejmował 5 etapów przy prądach 1,5–3,0–4,5–5,0–5,5 A; dodatkowe 10 minut uzbierało się podczas pomiarów.
Skok prądu mniej więcej w połowie testu nie wynikał z błędu obciążenia. Po osiągnięciu 4,5 A ustawiłem najpierw 5,5 A, a potem uznałem, że lepiej najpierw sprawdzić zasilacz przy 5 A.


Ponieważ zwykle przeprowadzam testy nieniszczące, przerwałem test, gdy temperatura transformatora przekroczyła 100°C. Zespół diod miał wtedy temperaturę około 120°C. Z zasilacza wydobywał się przy tym silny zapach przegrzanego lakieru.
Mógłbym oczywiście eksperymentować dalej i myślę, że zasilacz osiągnąłby nawet 6–6,5 A, ale później nie chciałoby mi się go naprawiać.


Końcowe wyniki testu mocy wyjściowej, a dokładniej — nagrzewania.
Mogę powiedzieć, że zasilacza można używać krótkotrwale przy prądzie do 6–6,5 A, ale długotrwale najwyżej przy 4,5 A. Maksymalny prąd ciągły określiłbym na 5 A, ale lepiej nie używać go w takim trybie.
Zasilacz nie zdał testu pod względem „mocy wyjściowej”.


Wnioski.
Mimo dość starannej i solidnej konstrukcji zasilacz ma kilka problemów.
1. Maksymalny prąd wyjściowy wynosi 6,8 A zamiast deklarowanych 7,2 A.
2. Moc wyjściowa (ciągła) wynosi 22,5–25 W zamiast deklarowanych 36 W.
3. Po rozgrzaniu, przy prądzie wyjściowym powyżej 4,5 A, pojawiają się tętnienia o częstotliwości około 1 kHz.
4. Kondensatory wejściowe mają pojemność mniejszą, niż wymaga tego taka moc.
5. Kondensatory wyjściowe są niskiej jakości i mają pojemność mniejszą, niż wymaga tego deklarowany prąd wyjściowy.
6. Brakuje zarówno filtra wejściowego, jak i wyjściowego.

Podsumowując wyniki, przypomniałem sobie recenzję podobnego zasilacza autorstwa malimana. Pokazał tam zdjęcie zasilacza o takiej samej konstrukcji, ale z deklarowanym prądem 5,2 A, co jest znacznie bliższe rzeczywistości.
Poniżej pokazano, jak zwiększyć prąd wyjściowy zasilacza, zmieniając jedną cyfrę. Okazuje się, że to takie proste, a ja nie wiedziałem — wymieniałem elementy, powiększałem radiatory, a tu wystarczy zmienić cyfrę i zasilacz staje się prawie półtora raza mocniejszy.
W ogóle uzyskanie mocy 35 W w zasilaczu o tak małych wymiarach jest możliwe albo przy wysokim napięciu wyjściowym, albo przy zastosowaniu prostownika synchronicznego na wyjściu.


To już wszystko. Moim zdaniem sam zasilacz nadaje się do użytku, ale cena 11 USD jest wyraźnie za wysoka jak na te parametry, zwłaszcza biorąc pod uwagę wymienione wyżej wady. Trzeba też pamiętać, że w rzeczywistości jest to zasilacz o prądzie ciągłym 4–4,5 A i krótkotrwałym 5–6 A, a nie 7,2 A, jak podano w opisie. Pod koniec strony sprzedawcy jest chyba wzmianka o kuponie o wartości 1 USD przy zakupie za co najmniej 9 USD, ale nie zrozumiałem, jak go zdobyć.

Przewiduję uwagę, że bez portu QC ten zasilacz w ogóle nie ma sensu. Owszem, port by się przydał, ale na przykład mnie osobiście nie jest potrzebny i myślę, że nie jestem w tym odosobniony. Jest wiele zastosowań, w których QC nie jest potrzebne, a producent mógłby po prostu wypuścić dwie wersje: z QC i bez.