Kolejny zasilacz, tym razem 48 V, 0,5 (1) A

Jak pisałem w poprzedniej recenzji, trafiło do mnie kilka różnych zasilaczy, a dziś recenzja kolejnego. Ostatnio był zasilacz 12 V, tym razem mamy wariant na rzadsze napięcie 48 V, który również ma swoje zastosowanie — o tym opowiem pod koniec recenzji.
Jak zwykle: testy, schematy i odpowiedzi na niektóre pytania, które zadawaliście w komentarzach.


O tym, jak bardzo lubię grzebać w różnych zasilaczach, pisałem już wcześniej, więc od razu przejdę do recenzji.

Tym razem również zamówiłem zestaw trzech sztuk i, podobnie jak w przypadku pierwszego zasilacza, dostałem trzy osobne, duże woreczki strunowe.


Według strony produktu w sklepie ten zasilacz ma parametry 48 V i 1 A, co daje łącznie 48 W mocy.
Z nazwy zniknął dopisek „Disassembled”, za to pojawił się „LED”.


Z zewnątrz wygląda bardzo schludnie i jest całkiem kompaktowy.


Wymiary tego zasilacza to 75х38х25 mm. Jest oczywiście większy od poprzedniego, ale niewiele. Tam deklarowana moc wynosiła 12 W, tutaj 48 W. To ostatnie jeszcze sprawdzimy.


Na jednym z dłuższych boków płytki zamontowano radiator, połączony z minusem „gorącej” strony zasilacza. W pobliżu „zimnej” strony znajduje się izolacja, a sam radiator jest o około 8–9 mm krótszy, niż mogłoby się początkowo wydawać na zdjęciu, czyli izolacja mocno wystaje poza jego krawędź.


Jeszcze kilka ogólnych ujęć płytki — po prostu bardzo spodobała mi się z wyglądu :)



Przyjrzyjmy się bliżej zamontowanym podzespołom.
1. Na wejściu znajduje się bezpiecznik 2 A w szklanej obudowie, jest też niewielki termistor, ale warystora brak. Widać również kondensator przeciwzakłóceniowy klasy X.
2. Filtr wejściowy składa się z kondensatora klasy X i dławika skompensowanego. Mostek prostowniczy zbudowano z osobnych diod.
3. Kondensator wejściowy ma pojemność 47 µF. Przy mocy 48 W to naprawdę wartość na styk, ale o tym później.
4. Rozbierałem wiele zasilaczy, ale po raz pierwszy zobaczyłem ceramiczny kondensator równolegle do wejściowego kondensatora elektrolitycznego. Może już wcześniej na coś takiego trafiłem, ale nie jestem pewien.


1. Wysokonapięciowy tranzystor w izolowanej obudowie, typ STK0465. Nie sprawdzałem noty katalogowej, ale już po oznaczeniu można przypuszczać, że jest przeznaczony na prąd 4 A i napięcie 650 V. Mocowanie dodatkowo zalano lakierem. Próbowałem go usunąć, ale bałem się, że po prostu oderwę radiator, więc dałem sobie spokój — tym bardziej że typ tranzystora był mi już znany.
2. Transformator jest dość kompaktowy, co udało się osiągnąć dzięki zastosowaniu nietypowego rdzenia, a nie zwykłego rdzenia typu E. W środku widać, że uzwojenia zalano lakierem.
3. Obok znajduje się kondensator w obwodzie zasilania sterownika PWM.
4. Między radiatorem a transformatorem ukrył się kondensator klasy Y, łączący „gorącą” i „zimną” stronę zasilacza. Nie próbowałem go wyjmować ze względu na trudny demontaż radiatora, ale udało mi się odczytać jego wartość: 2,2 nF.


1. Ciekawe, że w obwodzie sprzężenia zwrotnego zastosowano nie typowy transoptor PC817, lecz PS2561A. Prawdę mówiąc, nie widzę między nimi dużej różnicy. Widać za to, że płytkę zaprojektowano z myślą o dwóch wariantach diody wyjściowej: takiej jak na zdjęciu oraz w obudowie TO220. W tym drugim przypadku prawdopodobnie przewidziano radiator. To zresztą logiczne — dla diody wyjściowej kluczowy jest prąd wyjściowy, a tutaj nie jest on zbyt duży.
Na wyjściu są dwa kondensatory 220 µF 63 V połączone równolegle. Wszystkie kondensatory zamontowane w zasilaczu wyprodukowała firma Nichicon: wejściowy należy do serii KXG, pozostałe do KY.
Jako filtr wyjściowy zastosowano dwuuzwojeniowy dławik skompensowany. Warto też zwrócić uwagę na obecność diody Zenera P6KE51A w obwodzie wyjściowym, która dodatkowo chroni obciążenie.


Tym razem płytki są wyraźnie nowsze — sądząc po oznaczeniach, pochodzą z lat 2012–2013. Niczego więcej nie udało mi się ustalić, więc parametry trzeba będzie sprawdzić eksperymentalnie.


Jakość lutowania płytek określiłbym jako przeciętną. Są niedoróbki, a niektóre miejsca polutowano niezbyt starannie.


Część wejściowa zasilacza i sterownik PWM. Oznaczenie sterownika PWM jest bardzo słabo czytelne (LzP32), dlatego przy rysowaniu schematu po prostu znalazłem najbliższy odpowiednik, kierując się zgodnością funkcji wyprowadzeń. Na diodzie w obwodzie zasilania sterownika PWM nie ma żadnego oznaczenia — i tak samo jest na wszystkich trzech płytkach.


W obwodzie wyjściowym, oprócz typowych podzespołów, znajduje się również dioda Zenera. Chodzi o to, że regulowana dioda Zenera TL431 ma maksymalne napięcie 37 V, a nawet z uwzględnieniem transoptora jest to najwyżej 40 V, podczas gdy napięcie wyjściowe zasilacza wynosi 48 V. Dlatego w takich przypadkach szeregowo z transoptorem montuje się diodę Zenera — w tym przypadku 24-woltową — która „ścina” napięcie do bezpiecznej wartości. Na zdjęciu jest oznaczona jako ZD2.


Do samej topologii zasilacza mam niewiele zastrzeżeń. W odróżnieniu od poprzedniego zasilacza zastosowano tu osobny sterownik PWM i mocny tranzystor wysokonapięciowy. To rozwiązanie ma zarówno zalety, jak i wady.
Zaleta: moc zasilacza prawie nie zależy od typu sterownika PWM.
Wada: trudniej zrealizować zabezpieczenie przed przegrzaniem.

Na wejściu znajduje się łańcuch rozładowujący złożony z trzech rezystorów 1,5 MΩ, który rozładowuje kondensator CX. Jest też typowy obwód sprzężenia zwrotnego z dodatkową diodą Zenera.
Są jednak jeszcze dwa drobiazgi:
1. Dokładny typ układu scalonego nie jest znany, ale jego najbliższym odpowiednikiem jest FAN6862, wyposażony w wejście do pomiaru temperatury z zewnętrznego czujnika. W testowanym zasilaczu to wejście służy jako zabezpieczenie przed nadmiernym wzrostem napięcia. Jeśli z jakiegoś powodu sprzężenie zwrotne zostanie przerwane, wzrośnie napięcie zasilające sterownik PWM, a wraz z nim napięcie na wyprowadzeniu 3 sterownika. W rezultacie sterownik PWM zacznie ograniczać napięcie wyjściowe. Przynajmniej taki był najwyraźniej zamysł.
2. Na płytce jest wolne miejsce na termistor, oznaczone jako NTC2. Początkowo myślałem, że ma to być obwód zabezpieczenia przed przegrzaniem, ale sposób podłączenia (i samo umiejscowienie termistora) jest dość oryginalny, więc nie do końca zrozumiałem cel tego rozwiązania. Na schemacie ten obwód zaznaczono na czerwono.


Przejdźmy do testów.
Jak pisałem, na stronie sklepu podano, że zasilacz ma napięcie wyjściowe 48 V i prąd do 1 A. W poprzednim przypadku w nazwie produktu pojawiała się inna wartość prądu, tutaj natomiast 1 A podano wszędzie.


Wszystkie połączenia wykonałem tak samo jak w przypadku poprzedniego zasilacza; różniło się tylko obciążenie elektroniczne. Test tego zasilacza był nieco utrudniony, bo prąd wyjściowy i moc nie są zbyt duże, ale ze względu na napięcie 48 V nie mogłem użyć obciążenia pokazanego w poprzedniej recenzji. Musiałem sięgnąć po mocniejsze, ale też mniej precyzyjne.
Napięcie wyjściowe bez obciążenia jest nieco niższe od deklarowanego, ale w rzeczywistości nie ma to żadnego znaczenia, bo różnica jest mniejsza niż 0,1% :)


Kiedy wziąłem płytkę do ręki, pierwsza myśl była taka: ten zasilacz ma moc najwyżej około 25 W. Doszedłem do tego wniosku na podstawie następujących obserwacji:
1. Wymiary płytki
2. Pojemność kondensatora wejściowego
3. Wymiary transformatora.

Oczywiście wymiary transformatora zależą od częstotliwości pracy przetwornicy, ale ponieważ zwykle mieści się ona w zakresie 66–133 kHz (częściej 100–133 kHz), różnice w wymiarach nie są duże. Zdarzają się oczywiście wyjątki, ale nie w tym przypadku, bo topologia była jasna już na pierwszy rzut oka.

Dlatego test przeprowadzałem ostrożnie, choć miałem jeszcze dwa „zapasowe” egzemplarze do eksperymentów.
Poniżej na zdjęciach obciążenie prądem 200, 400, 600, 800, 1000 i 1050 mA.
Ostatnia wartość nie jest przypadkowa: przy prądzie 1,1 A zasilacz na pewno przechodzi w tryb zabezpieczenia i odłącza wyjście. Po zdjęciu obciążenia wraca do normalnej pracy.
No cóż, prąd 1 A daje radę, nawet przez kilka minut z rzędu :) Dłużej nie testowałem, bo na tym etapie nie było takiej potrzeby.

Na dwóch ostatnich zdjęciach może się wydawać, że z napięciem wyjściowym dzieje się coś dziwnego. Wszystko jest w porządku: w miarę nagrzewania napięcie wyjściowe tego zasilacza nieco rośnie, a ponieważ dwa ostatnie etapy nie trwały chwilę, wzrost jest wyraźniejszy niż w pierwszych czterech krokach.


Amplitudę tętnień wysokiej częstotliwości oceniłbym jako bardzo małą: 40 mV przy pełnym obciążeniu zasilacza o napięciu wyjściowym 48 V to mniej niż 0,1%.


W poprzedniej recenzji poproszono mnie o sprawdzenie poziomu tętnień przy częstotliwości 100 Hz. Uznałem, że te informacje mogą się przydać, więc wykonałem również takie pomiary.
Przebiegi zarejestrowano przy prądach obciążenia 200, 300, 400, 500, 600 i 700 mA. Widać, że największa amplituda występuje przy prądach 300–500 mA (15–25 W), choć spodziewałem się, że będzie jeszcze rosła wraz ze wzrostem prądu.


Jak zwykle, dokładniejszy obraz rzeczywistej mocy zasilacza daje test z wygrzewaniem.
Metodyka jest standardowa dla moich recenzji: każdy etap trwa 20 minut, a prądy wynoszą 200, 400, 600 i 700 mA. Prąd obciążenia w ostatnim etapie dobrałem na podstawie wyników pomiaru temperatury z poprzedniego etapu.
Zauważyłem, że w miarę nagrzewania napięcie wyjściowe rośnie. Będzie to widać w tabeli, ale na samym końcu gwałtownie odłączyłem obciążenie i sprawdziłem napięcie bez obciążenia, gdy zasilacz był już nagrzany.
Po lewej przed nagrzaniem, po prawej — po. W rzeczywistości różnica okazała się nie tak duża, jak się spodziewałem, a poza tym napięcie w zasadzie osiągnęło deklarowaną wartość.
W każdym razie dokładność stabilizacji napięcia i stabilność temperaturowa są na dość wysokim poziomie.


Jeśli chodzi o nagrzewanie, sytuacja jest nieco niejednoznaczna. Z jakiegoś powodu początkowo spodziewałem się, że zacznie przegrzewać się transformator, ale okazało się, że się myliłem i jako pierwszy na „ostatnią prostą” dotarła dioda wyjściowa. Warto wspomnieć, że na wyjściu zastosowano zwykłą, szybką diodę, a nie diodę Schottky’ego, bo przy takich napięciach rzadko się je stosuje. Myślę, że wymiana diody wyjściowej na jeszcze szybszą pozwoliłaby uzyskać nieco większą moc ciągłą.
W każdym razie mogę już powiedzieć, że rzeczywista moc ciągła tego zasilacza wynosi około 25 W, tak jak zakładałem na samym początku, ale krótkotrwale może on oddawać mniej więcej 45–50 W.


Zdjęcia termowizyjne z dwóch ujęć. Widać na nich również, że całe ciepło skupia się w okolicy diody wyjściowej.


Poza tym proszono mnie o przeprowadzenie testu polegającego na podaniu na wejście zasilacza impulsowego zakłócenia. Muszę jednak od razu zaznaczyć, że podchodzę do tego testu dość sceptycznie z kilku powodów:
1. Warunki testu nie są znormalizowane.
2. Filtr wejściowy zasilacza chroni przed przedostawaniem się zakłóceń z zasilacza do sieci elektrycznej, ale o tym nieco niżej.

Testowe „stanowisko” zmontowałem według poniższego schematu. Zasada działania jest bardzo prosta: po naciśnięciu przycisku przełącznika na krótko następuje przerwa w obwodzie, gdy górny styk jest już rozwarty, a dolny jeszcze nie jest zwarty. Ponieważ jako obciążenie podłączona jest indukcyjność, powstaje zakłócenie impulsowe.


W rzeczywistości wszystko wyglądało znacznie groźniej. Użyłem transformatora o mocy 60 W. Chciałem znaleźć dławik 80 W do świetlówki, ale najwyraźniej albo go wyrzuciłem, albo gdzieś przełożyłem — to drugie jest bardziej prawdopodobne.


Potem przystąpiłem do testu. Długo i monotonnie naciskałem przycisk, a zakłócenie było czasem słyszalne w stojących obok głośnikach komputerowych. Sam zasilacz najwyraźniej jednak nie do końca mnie zrozumiał, bo zakłócenie udawało się zarejestrować mniej więcej raz na 30–50 naciśnięć przycisku. A ponieważ zakłócenie jest generowane dwa razy — przy naciśnięciu i zwolnieniu przycisku — wychodziło jedno zadziałanie na 60–100 impulsów.
Ostatecznie kilka razy udało mi się zarejestrować skok napięcia na wyjściu. Maksymalna amplituda międzyszczytowa wyniosła około 1 V, co przy zasilaczu 48 V stanowi zaledwie 2% napięcia wyjściowego.


Ponieważ to drugi z ostatnio testowanych zasilaczy, postanowiłem przeprowadzić ten test również na poprzednim.
„Stanowisko” jest prawie takie samo jak wyżej, zmieniłem tylko obciążenie elektroniczne na to, którego używałem poprzednim razem.


Wyniki są tu mniej więcej podobne. Znów długo próbowałem generować zakłócenie i ostatecznie uzyskałem na wyjściu kilka skoków o amplitudzie międzyszczytowej około 0,2–0,3 V. Przy napięciu wyjściowym 12 V daje to niemal takie same 1,5–2,5% jak w poprzednim teście. (dwa pierwsze zrzuty ekranu)

Sprawdziłem też poziom tętnień przy częstotliwości 100 Hz. Tutaj wszystko jest w porządku aż do 900 mA (przedostatni zrzut ekranu), ale przy prądzie 1 A tętnienia gwałtownie wzrosły i zaczęło działać zabezpieczenie zasilacza.


Teraz jeszcze kilka słów o tym, dlaczego sceptycznie podszedłem do testu z zakłóceniem impulsowym.
Na początek wyobraźmy sobie uproszczony wariant domowej sieci elektrycznej. Załóżmy, że zakłócenie (niech będzie to lodówka) jest generowane w punkcie 2, a nasz zasilacz znajduje się w punkcie 1 — wtedy na jego wejściu możemy uzyskać zauważalne zakłócenie (użytkownicy Sinclairów pamiętają). Jeśli jednak przeniesiemy zasilacz do punktu 4, poziom zakłóceń spadnie wielokrotnie, bo na ich drodze znajdą się:
1. Przewody, które bynajmniej nie są wykonane z nadprzewodnika.
2. Wyłączniki nadprądowe, których cewki wyzwalające są niewielkimi, ale jednak indukcyjnościami.
3. Obciążenie, na przykład w punkcie 3. Może to być zarówno zwykły grzejnik (obciążenie rezystancyjne), jak i zasilacz komputerowy (obciążenie pojemnościowe).

Nie można więc podchodzić do problemu „na wprost”, bo sieć stanowi dość złożone i nieco bezwładne obciążenie. Dlatego test z transformatorem traktuję raczej jako „generator sferyczny w próżni”. Oczywiście ma on pewien sens, ale moim zdaniem tylko umowny, bo filtry wejściowe też bywają różne.


W ogóle sieć elektryczna jest stale narażona na impulsy zakłócające pochodzące od lodówek, iskrzących styków i dużych obciążeń (zwłaszcza indukcyjnych), ale większy wpływ mają czynniki naturalne, na przykład burza albo zetknięcie się przewodów na słupach. To ostatnie w miastach zdarza się znacznie rzadziej, bo kable energetyczne są układane pod ziemią. Jednak w miejscach, gdzie warunki są niekorzystne, zaleca się stosowanie ogranicznika przepięć (SPD), czyli w zasadzie dużego warystora.


Teraz kilka słów o samym filtrze wejściowym zasilacza. Przede wszystkim trzeba wiedzieć, że filtry mogą mieć różne przeznaczenie.
W najprostszej wersji (nie licząc specjalnie przygotowanych zworek) składa się on z kondensatora klasy X i dławika skompensowanego. W takim układzie filtr chroni sieć elektryczną przed zakłóceniami generowanymi przez zasilacz. Innymi słowy, zakłócenia przedostające się od strony zasilacza są najpierw tłumione przez dławik, a następnie zwierane przez specjalny kondensator. Zasilacze impulsowe generują zresztą mnóstwo zakłóceń w sieci, zwłaszcza gdy producent oszczędzał na wszystkim.
Jeśli trzeba tłumić zakłócenia w obu kierunkach, montuje się dwa kondensatory: przed dławikiem i za nim. W takim przypadku filtr tłumi również zakłócenia pochodzące z sieci, które mogłyby przedostać się do zasilacza.
Oczywiście część zakłóceń tłumi już kondensator wejściowy za mostkiem diodowym, ale specjalny kondensator umieszczony bezpośrednio za dławikiem jest skuteczniejszy właśnie w przypadku zakłóceń impulsowych.

To oczywiście duże uproszczenie, ale starałem się wyjaśnić to „na chłopski rozum”.


To jednak nie wszystko. Wcześniej pisałem o zakłóceniach docierających przewodami sieciowymi między fazą a przewodem neutralnym. Istnieją też zakłócenia względem ziemi, dlatego za dławikiem montuje się dodatkowe kondensatory. Ponieważ ich przebicie może być niebezpieczne, stosuje się kondensatory klasy Y.


Filtr wejściowy zasilacza może być zresztą dość skomplikowanym układem, złożonym z całej masy kondensatorów i dławików. Na poniższym schemacie zastosowano dławiki dwuw uzwojeniowe dwóch typów.

No i właściwie po co o tym wszystkim piszę? Chodzi o to, że najpierw trzeba zrozumieć, co i po co robimy. Jeśli projektujemy urządzenie, w którym zakłócenia na wyjściu mogą mieć krytyczne znaczenie, stosujemy pełny wariant filtra. Jeśli wystarczy, żeby nasz zasilacz po prostu nie „śmiecił” w sieci, kondensator klasy X i dławik w zupełności wystarczą. W tym przypadku mamy właśnie ten drugi wariant filtra, nic więcej.


A teraz właściwie po co w ogóle zasilacze o tak „nietypowym” napięciu. Na zdjęciu poniżej widać dwa pudełka połączone kablem, przy czym jedno jest zasilane z drugiego.


Jedno pudełko to zasilacz, drugie — przetwornica obniżająca napięcie. Razem tworzą pasywny odpowiednik PoE, czyli rozwiązanie do zasilania urządzeń niskonapięciowych przez kabel sieci lokalnej. Ten zestaw został złożony, jak to się mówi, „na szybko”, kiedy musiałem zasilić router stojący 10 metrów od najbliższego gniazdka, a miałem pod ręką tylko kabel LAN.


Na zdjęciu widać, że pudełko jest nawet trochę nadtopione. Zostało po jakichś eksperymentach, a szkoda było je wyrzucić.
Zwykle robiłem zasilacze na 48–55 V, ale w tym przypadku napięcie wynosi 24 V.


Jeśli pokazany wyżej zasilacz różni się tylko napięciem, to po stronie odbiorczej zrobiłem coś zupełnie innego. Ponieważ w tym przypadku wszystko znajdowało się w obrębie mieszkania, po stronie odbiorczej była po prostu przetwornica DC-DC.
W pozostałych przypadkach robiłem jednak przetwornice z izolacją galwaniczną i sterownikami PWM, takimi jak TOP414 lub DPA-Switch (zależnie od wymaganej mocy). TOP412-414 był tańszy i prostszy, ale jego moc była ograniczona do około 15 W (jeśli dobrze pamiętam). DPA-Switch jest wyraźnie mocniejszy — niektóre modele zapewniają do 100 W.
Ogólnie rzecz biorąc, pokazany zestaw to najprostsze rozwiązanie tego typu, jakie zrobiłem.

Przy okazji, na zdjęciu widać spuchnięty kondensator, słynny Capxon, choć ich seria KF bardzo mi się podoba. Pokazana niżej przetwornica (podobnie jak zasilacz) ma ponad 10 lat, a w chwili demontażu kondensator był w porządku. Na wyjściu przetwornica daje 5 V przy prądzie do 3 A.


To chyba wszystko, czas na podsumowanie.
Te zasilacze są wyraźnie nowsze niż pokazane wcześniej. Odniosłem też wrażenie, że nie były zbyt intensywnie eksploatowane. Zastosowano markowe kondensatory, porządny transformator, filtr wejściowy i wyjściowy, a nawet — co było niespodzianką — kondensator ceramiczny równolegle do wejściowego kondensatora elektrolitycznego.
Parametry są niezłe: zasilacz rzeczywiście może przez dłuższy czas dostarczać około 25 W, a krótkotrwale nawet 45–50 W, co przy takich wymiarach jest całkiem dobrym wynikiem. Myślę, że wersję 24 V można bez problemu przerobić na kompaktowy zasilacz do lutownicy TS100 (może warto kupić taki zasilacz i spróbować).

Na stronie sklepu podano, że prąd wyjściowy wynosi 1 A, ale nie zaznaczono, że jest to wartość chwilowa. Wyszło więc jak poprzednio: prąd chwilowy podano jako ciągły.
Poza tym zasilacz mi się spodobał, choć jest używany, co oczywiście znów dodaje pewien „element zaskoczenia”. Niestety mogę wypowiadać się tylko o tych trzech sztukach, które mam pod ręką.

Jak zawsze czekam na pytania i komentarze. Mam nadzieję, że recenzja była przydatna.

Małe uzupełnienie.
W recenzji pisałem, że próbowałem znaleźć dławik z lampy fluorescencyjnej, ale mi się nie udało. Często jednak bywa tak, że szukasz jednej rzeczy, a trafia ci się zupełnie inna, czasem nawet ciekawsza.
I tym razem tak właśnie było: trafił mi się procesor Celeron 266/66. Nie mogłem się powstrzymać i zrobiłem mu zdjęcie :)
Czuję, że przy kolejnych poszukiwaniach znajdę do niego również płytę główną.


W tym roku skończy 20 lat. Jak szybko leci czas — sklepu, w którym go kupiłem, już dawno nie ma.