MeanWell SDR-120-24, pierwszy z sześciu

Niedawno opublikowałem recenzję wysokiej jakości zasilacza znanej firmy MeanWell, a dziś przyszła kolej na kolejnego „królika doświadczalnego”. Tym razem mam na stole wersję przemysłową, przeznaczoną do montażu na szynie DIN.
Oglądamy, rozbieramy, testujemy — jak zwykle.


Wyjaśnię, dlaczego „pierwszy z sześciu” i o co w ogóle chodzi. Ten zasilacz przysłał mi jeden z moich stałych czytelników specjalnie do testów. Zasilacz został kupiony na Taobao, ale ponieważ firma MeanWell jest dostępna w wielu miejscach, w gruncie rzeczy nie ma większego znaczenia, gdzie go kupić — o ile nie jest to ewidentna podróbka, wyniki będą takie same.
Czytelnik przysłał mi nie jeden zasilacz, jak już pewnie się domyśliliście, lecz sześć różnych. Dziś „pierwszy odcinek”.
Na moim kanale przeprowadziłem ankietę, który zasilacz przetestować jako pierwszy. W chwili rozpoczęcia testu SDR-120-24 miał najwięcej głosów, co nieco mnie zdziwiło. Ponieważ ankieta wciąż trwa, teraz można już wybierać spośród pięciu modeli.


Mamy więc do czynienia z zasilaczem z serii przemysłowej. Świadczy o tym nie tylko jego forma, ale też napięcie wyjściowe: 24 V. Dlatego jest bardzo popularny w systemach automatyki przemysłowej, choć stosuje się tam również zasilacze o innych napięciach, na przykład 48 V.

Ten model jest produkowany w wersjach o napięciu wyjściowym 12, 24 i 48 V, a długotrwały prąd wyjściowy wynosi odpowiednio 10, 5 i 2,5 A.


Opakowanie jest standardowe dla zasilaczy Mean Well: kartonowe pudełko z podwójnym zabezpieczeniem i okienkiem, przez które można zobaczyć nazwę modelu bez otwierania opakowania.


W zestawie nie ma żadnych dodatków, takich jak instrukcja, karta gwarancyjna, przewody itp. — tylko zasilacz.


Zasilacz ma aluminiową obudowę, która pełni jednocześnie funkcję radiatora. Model ten jest rozwinięciem serii DR, ale ma mniejszą obudowę.


Zamiast wymieniać wszystkie wymiary osobno, zamieszczę rysunek z dokumentacji.


Chłodzenie jest pasywne, co ma znaczenie również w trudnych warunkach eksploatacji. Otwory wentylacyjne znajdują się na górze i na dole obudowy.


Omawiany model należy do najsłabszych w tej wersji obudowy. Dostępne są też modele o mocy bliskiej 1000 W, również z chłodzeniem pasywnym.


W górnej części obudowy znajdują się zaciski wyjściowe oraz zaciski przekaźnika sygnalizującego stan zasilania. Za pomocą przekaźnika zasilacz może informować inne urządzenia, że zasilanie działa prawidłowo.
Niżej znajduje się potencjometr montażowy i dioda LED sygnalizująca prawidłowe zasilanie.

Na dole są zaciski do podłączenia zasilania sieciowego i uziemienia. Ciekawe, że podano nie tylko wymagany moment dokręcania zacisków, ale też różne wartości dla poszczególnych zacisków. Ponadto zaznaczono, że należy używać wyłącznie przewodów miedzianych.


Zastosowano zaciski z mechanizmem typu windowego, w którym podnosi się cała płytka, a nie zaciskowe. To dodatkowo zwiększa niezawodność.


Mechanizm montażowy jest metalowy i ma plastikowy, sprężynowy zatrzask. Najpierw trzeba odciągnąć zatrzask, założyć zasilacz na szynę, a następnie zwolnić zatrzask. Można też zamontować zasilacz bez wcześniejszego odciągania zatrzasku — zatrzaskuje się bez problemu.


Wspomniałem wcześniej, że ten model jest rozwinięciem popularnej serii DR, więc warto porównać wygląd obu serii.
Na zdjęciu poniżej widać dwa zasilacze o takich samych parametrach mocy i napięcia wyjściowego, ale należące do różnych serii — starej i nowej.


Nowy zasilacz jest wyraźnie węższy, ale wymaga większej głębokości montażowej, co trzeba uwzględnić przy wymianie.


Czas zajrzeć do środka. Aby to zrobić, trzeba najpierw zdjąć mocowanie na szynę (trzy śruby z łbem stożkowym), następnie wykręcić dwie śruby od spodu (zwykłe) oraz dwie krótkie śruby po obu stronach obudowy u góry (z łbem stożkowym).


Zdejmujemy perforowaną osłonę.



Wszystkie połączenia śrubowe są zabezpieczone lakierem.


Wykręcamy pozostałe śruby, lekko rozchylamy osłonę i wyjmujemy płytkę. Nie spodobało mi się trochę to, że pasta termoprzewodząca nie pokrywa całej powierzchni płytki rozprowadzającej ciepło.


Schemat blokowy urządzenia wygląda następująco:
1. Zasilanie trafia do aktywnego układu korekcji współczynnika mocy.
2. Za korektorem znajduje się przetwornica zasilacza pracująca w topologii flyback.
3. Dalej jest prostownik wyjściowy, filtr oraz układ kontroli napięcia wyjściowego i sygnalizacji awarii.
4. Oprócz układu sprzężenia zwrotnego jest też układ zabezpieczenia przed przepięciem na wyjściu, który blokuje pracę przetwornicy.


Wymienione wyżej bloki w opisywanym zasilaczu.


Filtr wejściowy jest dość rozbudowany. Oprócz typowego dławika z dwoma uzwojeniami zastosowano osobne dławiki na każdej z trzech linii (fazowej, neutralnej i ochronnej).


Wśród elementów zabezpieczających są bezpiecznik i warystor na napięcie 470 V (wartość szczytowa).
Zastosowano również kondensatory typu X2 i Y1.


Dalej w obwodzie znajduje się jeszcze jeden dławik z dwoma uzwojeniami, następnie mostek prostowniczy z radiatorem, a za nim kolejny dławik.
Dopiero za tym wszystkim znajduje się aktywny układ PFC; na zdjęciu widać jego dławik.


W przypadku zwykłych odbiorców korekcja współczynnika mocy oznacza w najlepszym razie po prostu lepszą odporność na wahania napięcia wejściowego. Dla zakładów przemysłowych to natomiast korzyść w postaci mniejszej mocy biernej, za którą muszą nie tylko osobno płacić, ale też kontrolować jej wartość i w razie przekroczenia limitu uiszczać karę.


Elementy mocy zamontowano na podwójnej aluminiowej płycie, z której ciepło jest odprowadzane do obudowy. Jako dodatkową izolację umieszczono płytkę między elementami mocy a pozostałą elektroniką.


Za korektorem znajduje się kondensator o pojemności 100 µF firmy Nichicon. Jako bocznik prądowy, zabezpieczający przed przeciążeniem, w obwodzie korektora zastosowano rezystor o rezystancji 0,07 Ω.


Transformator zasilacza jest nie tylko impregnowany lakierem, ale też nawinięty wiązką wielu przewodów, co poprawia jego parametry. Zaryzykowałbym stwierdzenie, że zastosowano licę, ale bez rozbierania trudno to ustalić.


Transformator i prostownik wyjściowy. W tym przypadku producent postanowił zwiększyć sprawność, stosując prostownik synchroniczny, dlatego na radiatorze znajduje się nie zespół diod, lecz tranzystor IRFB4321. Typowa rezystancja w stanie włączenia wynosi 12 mΩ, co przy prądzie impulsowym 15 A daje spadek zaledwie 0,18 V, w porównaniu z około 0,5 V na diodach Schottky’ego.


Pozostałe kondensatory są produkcji Rubicon. Pojemność za prostownikiem wynosi 3 × 1000 = 3000 µF, napięcie znamionowe 35 V.


Transoptory w obwodzie sprzężenia zwrotnego i zabezpieczenia przed przepięciem na wyjściu.


Na wyjściu znajduje się jeden dławik przeciwzakłóceniowy, nawinięty przewodem o całkiem sporym przekroju. Zamontowano tu również dwa kondensatory o pojemności 330 i 470 µF, co razem z głównymi daje łącznie prawie 4000 µF.
Znajduje się tu także przekaźnik, który podaje na wyjście sygnał informujący, że napięcie jest prawidłowe.


Tym razem niestety nie będzie schematu ideowego zasilacza. Oczywiście można by go przerysować, ale pracy byłoby z tym zbyt dużo i trzeba by częściowo wylutować elementy z płytki.

Jeśli chodzi o bezpieczeństwo, również nie zauważyłem żadnych problemów. Płytka ma szczeliny izolacyjne we wszystkich niebezpiecznych miejscach.


Kilka słów o zastosowanych komponentach.
1. Zasilaczem steruje wyspecjalizowany kontroler PWM TEA1750T, łączący w sobie układ sterowania przetwornicą flyback oraz sterowanie aktywnym PFC.
2. Jako diodę ochronną PFC zastosowano LT7B33
3. Prostownikiem synchronicznym steruje kontroler TEA1761.
4. Jako bocznik pomiarowy na płytce zamontowano rezystor o wartości 5 mΩ. Oczywiście nieco obniża to sprawność, ale trudno się bez niego obejść, bo w przeciwieństwie do diody, która robi wszystko „sprzętowo”, tutaj trzeba kontrolować prąd.
5. Napięcie wyjściowe jest kontrolowane za pomocą poczwórnego wzmacniacza operacyjnego LM224
6. Niedaleko wzmacniacza operacyjnego znajduje się kilka diod Zenera, które również biorą udział w układzie zabezpieczenia przed przepięciami.


Żeby dowiedzieć się więcej o zasilaczu, a dokładniej o jego elementach mocy, musiałem zdjąć radiator. Elementy są do niego dociskane dwiema blaszkami: szeroką po lewej i wąską po prawej.


1. Tranzystor PFC — TK20J50D, 20 A, 500 V, 0,22 Ω. Po prawej znajduje się dioda PFC — BYV29X
2. Między elementami PFC a tranzystorami przetwornicy zamontowano bimetaliczny termostat — seki st-22, przeznaczony do pracy przy 90°C.
3. Tranzystor wysokonapięciowy przetwornicy — TK13A65U, 13 A, 650 V, 0,32 Ω.


Na tym etapie oględziny mamy za sobą, można przejść do testów.
Na początek sprawdzenie napięcia wyjściowego, zakresu regulacji i wygody jego ustawiania.
Początkowo ustawione było nieco ponad 24 V, choć tak naprawdę nie ma to znaczenia, bo nawet po ustawieniu 25 V nic się nie stanie z podłączonym sprzętem.
Zakres regulacji w dół jest bardzo mały — napięcia nie da się obniżyć nawet do 23 V, za to w górę można je ustawić prawie do 29 V.
Zakres regulacji nie jest zbyt duży, a mimo to precyzyjne ustawienie napięcia jest dość trudne, choć może po prostu już się czepiam :)


Kolejnym krokiem była ocena poziomu tętnień, obciążalności i sprawności, a ponieważ zasilacz ma aktywne PFC, zmierzyłem również współczynnik mocy.
Nie będę pokazywał całego przebiegu testów — na końcu zbiorę wszystko w jednej tabeli. Dodam tylko, że w tym teście użyłem znanego wielu moim czytelnikom stanowiska pomiarowego, składającego się z multimetru, obciążenia elektronicznego i watomierza.
Watomierz jest urządzeniem domowym, dlatego podane wartości sprawności i współczynnika mocy są orientacyjne.


Poziom tętnień przy prądach obciążenia 1,2, 2,5, 3,8, 5, 6,5 i 7,5 A.
W specyfikacji podano, że maksymalna amplituda tętnień wynosi 100 mV. Na oscylogramie ustawiono 50 mV na działkę. Zasilacz przekroczył deklarowaną wartość przy prądzie 7,5 A; przy 6,5 A amplituda tętnień wynosiła 100 mV. Oba te tryby pracy są wprawdzie dopuszczalne, ale przekraczają deklarowaną moc ciągłą, dlatego zasilacz zaliczył test.
Dodam jeszcze, że w trybie jałowym i przy małym obciążeniu zasilacz praktycznie nie generuje tętnień ani hałasu akustycznego.


Wyżej wspomniałem o granicznych trybach pracy. Warto tu dodać krótkie wyjaśnienie, o co chodzi.
Zasilacz ma moc 120 W, ale krótkotrwale może dostarczać do 180 W (150% mocy maksymalnej), jednak nie dłużej niż przez 3 sekundy. W trakcie testów okazało się, że to ograniczenie nie istnieje tylko na papierze. Zasilacz wyłącza się automatycznie po około 8–10 sekundach, jeśli prąd obciążenia przekracza 6 A. Zabezpieczenie jest zatrzaskowe; aby przywrócić normalną pracę, trzeba na chwilę odłączyć zasilanie wejściowe.

Na wykresie pokazano czas obciążenia mocą 180 W oraz wymagany czas przerwy. W rzeczywistych eksperymentach robiłem znacznie krótsze przerwy i nie zauważyłem żadnych problemów, co świadczy o niezawodnej pracy zasilacza.


Oprócz oceny poziomu tętnień przy wysokiej częstotliwości sprawdziłem je również przy częstotliwości 100 Hz. Przebieg oscyloskopowy rejestrowałem przy prądzie obciążenia 2.5, 5, 6.5 i 7.5 A — tutaj również nie stwierdziłem żadnych problemów.


Ponieważ zasilacz jest przystosowany do pracy przy napięciu wejściowym od 100 V, sprawdziłem go również przy takim napięciu.
W rzeczywistości napięcie wynosiło około 107–108 V, bo w sieci było 230 V i nie udało się uzyskać niższego. Nie sądzę jednak, żeby miało to istotne znaczenie.


Do tego testu wykorzystałem dodatkowo transformator TN-61 pracujący jako autotransformator.


Na wysokiej częstotliwości w ogóle nie zauważyłem różnicy. Powiedziałbym nawet, że przy mocy szczytowej poziom tętnień nieco się zmniejszył.


Ponieważ zasilacz ma aktywny układ PFC, przy częstotliwości 100 Hz również nic się nie zmieniło.


W komentarzach pod filmem poproszono mnie o sprawdzenie przebiegu prądu w obwodzie pierwotnym, więc i to sprawdziłem.
Jako bocznik posłużył rezystor drutowy 0.47 Ω, 1%.
Praca bez obciążenia.


Obciążenie 25, 50, 100 i 150%. Uwaga: skale na oscylogramach są różne — pierwszy to 50 mV/działkę, drugi 100 mV/działkę, a dwa ostatnie 200 mV/działkę.



Potem postanowiłem przeprowadzić krótki test termiczny, choć w otwartej obudowie.
Poniżej sześć zdjęć termowizyjnych: trzy górne wykonano po prawie godzinie pracy przy prądzie 5 A i napięciu wejściowym 230 V, a trzy dolne przy tym samym prądzie, ale napięciu wejściowym 108 V. Na zdjęciach dobrze widać, że wzrosła temperatura w okolicy układu korekcji współczynnika mocy, a szczególnie wejściowego mostka diodowego. We wszystkich przypadkach najgorętszym elementem jest jednak transformator wyjściowy.


Następnie chciałem zbliżyć warunki testu do tych, jakie panują w miejscach, w których używa się tego zasilacza. Wziąłem więc metalową skrzynkę od jakiegoś systemu alarmowego, usunąłem prawie całe jej wyposażenie i zamontowałem na bocznej ściance kawałek szyny montażowej, do której przymocowałem zasilacz.


Ustawiamy konstrukcję pionowo, zamykamy pokrywę i obciążamy ją prądem 5 A przez 1 godzinę.


Ze względu na konstrukcję zasilacza nie mogłem prawidłowo zmierzyć temperatury poszczególnych podzespołów, więc musiałem użyć kamery termowizyjnej. Na szczęście otwory w obudowie są duże, a najważniejsze elementy znajdują się tuż przy nich.
Po lewej transformator wyjściowy — 72 stopnie, po prawej dławik układu korekcji współczynnika mocy — 65 stopni.


Potem uznałem, że to wszystko jest zbyt proste, bo zasilacz ma dostarczać deklarowaną moc przy temperaturze otoczenia do 60 stopni.



Ostatecznie nieco utrudniłem test, zwiększając prąd do 5.5 A, czyli do 110% obciążenia. Pod koniec testu zmierzyłem też temperaturę powietrza wewnątrz obudowy. Niestety maksymalna uzyskana wartość to 45 stopni.


W każdym razie mamy przydatne informacje, z których można skorzystać. Najbardziej nagrzewa się transformator wyjściowy — jego temperatura wyniosła 81.6 stopnia. Gdyby podnieść temperaturę o brakujące 15 stopni, transformator osiągnąłby 97 stopni. To dużo, ale jeszcze do zaakceptowania. Nie zapominajmy też, że test odbywał się przy 110% mocy wyjściowej.


Końcowa tabela z wynikami testów.
Napięcie wyjściowe utrzymuje się prawidłowo. Zasilacz nie ma przy tym typowego efektu spadku napięcia przy przeciążeniu — napięcie pozostaje stałe, ale po przekroczeniu prądu obciążenia 6 A sam zasilacz wyłącza się po 8–10 sekundach.
Deklarowana sprawność wynosiła 91%, a mnie udało się uzyskać maksymalnie 89%. Wynik pomiaru sprawności przy zasilaniu napięciem 110 V jest przybliżony, ponieważ zasilanie odbywało się przez transformator, a odjąłem jedynie 4 W poboru własnego transformatora.


Wersja wideo recenzji.


Podsumowując, zasilacz przypadł mi do gustu. Zastosowano w nim dobrej jakości podzespoły i starannie go zmontowano. Ma rozbudowany zestaw zabezpieczeń przed przegrzaniem i przeciążeniem. Warto też wspomnieć o aktywnym układzie PFC i prostowniku synchronicznym. Poziom tętnień na wyjściu odpowiada deklarowanym wartościom, a stabilność napięcia wyjściowego jest znakomita. Zasilacz ma wyjście przekaźnikowe sygnalizujące jego stan. Sprawność okazała się wprawdzie nieco niższa od deklarowanej, ale winę przypisuję małej dokładności mojego watomierza.

Jedyną rzeczą, która niezbyt mi się spodobała, jest dość mocne nagrzewanie się transformatora. Moim zdaniem producent mógł zastosować model o nieco większej mocy znamionowej.

Tak czy inaczej, zasilacz przeszedł wszystkie testy i jest w pełni sprawny. Podczas testów podgrzewałem go, obciążałem prądem do 8 A i zwierałem wyjście w trakcie pracy, a on nadal działa bez zarzutu. Myślę, że trudno będzie go zabić :)

To już wszystko z mojej strony. Mam nadzieję, że recenzja była przydatna.