Zasilacz EPP-100-12, drugi z sześciu

Dziś mam dla Was drugą recenzję z serii poświęconej zasilaczom firmy Mean Well. Tym razem wybrałem zasilacz w wersji otwartej, czyli samą płytkę bez obudowy. Podobnie jak poprzednio, jest tu pewien "smaczek", ale o wszystkim najlepiej przeczytać w recenzji, w której jak zwykle znajdą się testy, przebiegi z oscyloskopu i wnioski. Myślę, że osoby zainteresowane dobrymi zasilaczami nie będą rozczarowane.


Ten zasilacz, podobnie jak poprzedni, kupiłem na TaoBao. Jeden z moich stałych czytelników przysłał mi go do testów, za co chciałbym mu serdecznie podziękować. Kolejne zasilacze również będą interesujące, ale o ten prosiliście mnie w komentarzach, a i mnie bardzo zaciekawił.

W tym przypadku zasilacz nie miał żadnego opakowania poza niewielkim kawałkiem folii, ale dotarł w idealnym stanie, co bardzo cieszy.


Na początek kilka słów o najważniejszych cechach.
Zasilacze z tej serii są przystosowane do pełnego zakresu napięcia wejściowego (90-264 V), mają wbudowany układ korekcji współczynnika mocy, osiągają sprawność do 92.5% i są wyposażone w komplet zabezpieczeń: przed przeciążeniem, przegrzaniem, przepięciem i zwarciem. Moc wyjściowa wynosi do 75 W przy chłodzeniu pasywnym i do 100 W przy aktywnym, dlatego zasilacz umożliwia podłączenie wentylatora.
Pobór mocy w trybie jałowym nie przekracza 0.5 W.


Rozszerzona specyfikacja. Zawiera oczywiście więcej informacji, ale w większości przypadków wystarczy też krótki opis. Podczas testów będę jednak odwoływać się właśnie do tej tabeli.
Zasilacze z tej serii są dostępne w wersjach o napięciu wyjściowym 12, 15, 24, 27 i 48 V. W recenzji testuję model z napięciem wyjściowym 12 V, zaznaczony w tabeli.


Wygląd zasilacza.



Zasilacz ma taki sam format jak wcześniej pokazany RPS-120-27, czyli mniej więcej 1 na 2 wielbłądy 2 na 4 cale.


Jak przystało na porządny, markowy zasilacz, w karcie katalogowej podano dokładne wymiary, w tym położenie wentylatora chłodzącego.


Dla lepszego wyobrażenia o jego rozmiarach można porównać go z „popularnym” zasilaczem.
Recenzowany model jest nieco mniejszy, ale płytka „popularnego” zasilacza wygląda przy nim znacznie bardziej pusto.


Na kondensatorze wejściowym znajduje się etykieta z wszystkimi niezbędnymi parametrami. Pojemność kondensatora wynosi 82 µF, napięcie 420 V, producentem jest Nichicon.


Zgodnie z oczekiwaniami na wejściu znajduje się filtr, który nie przepuszcza zakłóceń z zasilacza do sieci. Tym razem jest tylko jeden bezpiecznik (porównuję z RPS-120-27), ale zaciski wejściowe oznaczono jako ACN i ACL, czyli odpowiednio przewód neutralny i fazowy. Dla większego bezpieczeństwa warto podłączyć przewody zgodnie z oznaczeniami.
Na zdjęciu widać dwa dławiki z dwoma uzwojeniami, a między drugim (zielonym) dławikiem a płytką znajduje się mostek prostowniczy.


Filtr wejściowy zawiera również cztery kondensatory Y1. Pierwsza para łączy zacisk uziemienia z wejściem zasilacza, a druga — z wyjściem filtra. Na wyprowadzeniach dwóch środkowych kondensatorów założono ferrytowe rurki. Ma to ograniczyć poziom zakłóceń emitowanych w eter, ponieważ ze względu na bardzo ciasne rozmieszczenie elementów na płytce kondensatory te są uniesione, a ich długie wyprowadzenia mogą działać jak anteny.
Aby chronić zasilacz przed skokami napięcia wejściowego, na wejściu zamontowano warystor.


Na środku płytki dobrze widać radiator, niemal całkowicie zalany uszczelniaczem przypominającym silikon. Zamontowano na nim tranzystor układu korekcji współczynnika mocy.
Uszczelniaczem zalano też kolejny dławik przeciwzakłóceniowy i termistor do kontroli temperatury. Między innymi dlatego nie zdecydowałem się rozbierać całej tej konstrukcji.
Jeśli uważnie przyjrzeć się poprzedniej recenzji zasilacza SDR-120-24, widać wiele podobieństw, choć tam te elementy łatwiej obejrzeć. W praktyce część wejściowa tych dwóch zasilaczy jest bardzo podobna.


Widok z innej strony. Widać zarówno dławik przeciwzakłóceniowy (zatopiony w białej masie), jak i dławik korektora (dolna część zdjęcia), a także transformator (lewa część zdjęcia).
Dławik korektora jest podłączony bezpośrednio przewodami uzwojeń. Przynajmniej nie udało mi się dostrzec jego wyprowadzeń, ale siedzi, jak to się mówi, „na amen” — najwyraźniej również został przyklejony uszczelniaczem.


Na pewno zauważyliście różnicę między tym zasilaczem a RPS-120-27: z boku znajduje się dodatkowa płytka. W zasadzie umieszczono na niej całą część sterującą: kontroler korektora, kontroler PWM, obwody sprzężenia zwrotnego i zabezpieczeń.


1. W płytce zrobiono swoiste „okienko” na kondensator przeciwzakłóceniowy, a na jego wyprowadzenie od strony „gorącej” założono koralik ferrytowy. Pełni on taką samą funkcję jak rurki na kondensatorach w części pierwotnej — ogranicza emisję zakłóceń do eteru.

W części wyjściowej zasilacza wszystko jest już całkiem typowe.
2. Na wyjściu zamontowano 2 zespoły diodowe 40L45CT. Co ciekawe, zespoły wyjściowe są podłączone „na odwrót”, czyli po stronie ujemnego bieguna wyjścia.
3. Są dwa kondensatory wyjściowe o pojemności 1500 µF i napięciu 16 V, produkcji Rubicon. Brakuje dławika wyjściowego.
4. Na dodatkowej płytce znajduje się potencjometr montażowy do regulacji napięcia wyjściowego, a nad nim złącze do podłączenia wentylatora. O ile mogę ocenić, wentylator jest zasilany z niezależnego uzwojenia, a więc również z niezależnego prostownika. Zresztą w RPS-120-27 rozwiązano to tak samo. W tym przypadku może się to wydawać nieco dziwne, skoro główne zasilanie ma 12 V, ale chodzi raczej o unifikację, bo zasilacze są produkowane w wersjach o napięciu nawet do 48 V.

Na radiatorze diod zamontowano wyłącznik termiczny, który całkowicie blokuje pracę zasilacza w razie przegrzania.


Podczas poszukiwania dodatkowych informacji natrafiłem na drugą (albo pierwszą) wersję tego zasilacza, która różni się:
konstrukcją płytki sterującej,
radiatorem,
miejscem montażu kondensatora przeciwzakłóceniowego.

Tutaj lepiej widać również wyłącznik termiczny zamontowany na radiatorze.


Ponieważ większość elementów znajduje się na dodatkowej płytce, spód głównej jest stosunkowo pusty. Jakość lutowania jest na wysokim poziomie, płytka jest czysta.


A teraz kilka słów o tym, co steruje pracą tego zasilacza.
1. Pierwszy jest kontroler korektora. W tym przypadku to NCP1605 firmy ON Semiconductor.
2. Dalej mamy L6599 firmy ST. Zastosowano tu kontroler rezonansowy, co stanowi istotną różnicę w porównaniu z RPS-120-27 i SDR-120-24. Płytka była pokryta lakierem ochronnym, ale nawet po oczyszczeniu obudowy układu scalonego oznaczenie na zdjęciu jest słabo widoczne.
3. W obwodzie sprzężenia zwrotnego pracują dwa transoptory, podobnie jak w dwóch poprzednich zasilaczach. Jeden odpowiada za sprzężenie zwrotne, drugi za zabezpieczenie przed przepięciem na wyjściu zasilacza.
4. Tym razem po stronie „zimnej” znajduje się również wzmacniacz operacyjny LM258A. Wzmacnia on napięcie z bocznika pomiarowego prądu. To druga zauważalna zmiana w porównaniu z poprzednimi zasilaczami — tutaj zabezpieczenie nadprądowe znajduje się w obwodzie wtórnym.
5. Na spodzie płytki znajdują się dwa tranzystory przetwornicy. Oznaczenie: 13NM60N, 650 V, 11 A, 0,36 Ω. Na pierwszy rzut oka może się wydawać dziwne, że tranzystory nie mają radiatora. To zasługa kontrolera rezonansowego, dlatego radiatory są tu potrzebne tylko dla tranzystora korektora i diod wyjściowych.
6. Dioda „obejściowa”. Łączy wejście i wyjście korektora, przejmując na siebie udar prądowy podczas włączania zasilacza.


Ze względu na dość skomplikowany układ i bardzo zwartą konstrukcję nie przerysowywałem schematu zasilacza, ale spróbuję opisać jego działanie bez schematu ideowego.
Schemat blokowy znajduje się w nocie katalogowej. W zasadzie niewiele różni się od schematu SDR-120-24 — różnica polega tylko na dodatkowym wyjściu do podłączenia wentylatora. Co ciekawe, producent podał nawet częstotliwość pracy korektora i kontrolera PWM.

Za filtrem sieciowym jako pierwszy znajduje się PFC (korektor współczynnika mocy), a następnie stopień mocy sterowany przez kontroler PWM (Control). Kontroler monitoruje przeciążenie mocą (OLP), temperaturę (OTP), przepięcie (OVP) oraz sprzężenie zwrotne napięcia.
Na schemacie blokowym nie ma natomiast układu kontroli przeciążenia prądowego (OCP) ani kontroli przegrzania diod wyjściowych. Co do tego drugiego mam jednak osobne przemyślenia, o których napiszę w części poświęconej testom przegrzewania.


Schemat podłączenia kontrolera PFC znajduje się w jego nocie katalogowej. Sam korektor nie jest niczym skomplikowanym — formalnie to przetwornica podwyższająca napięcie, ale przed nią nie ma kondensatora filtrującego. A właściwie kondensator jest, ale ma bardzo małą pojemność (Cin). Układ PFC pozwala pobierać energię z sieci niemal przez cały czas, w przeciwieństwie do zwykłych układów, w których pobór prądu następuje tylko w szczytach sinusoidy.
Oprócz poprawy współczynnika mocy może rozszerzyć zakres napięcia wejściowego zasilacza (nie zawsze), zapewnić falownikowi stabilne napięcie, a tym samym ułatwić jego pracę i zwiększyć jego sprawność.

Niestety rozszerzenie zakresu napięcia wejściowego jest możliwe tylko w przypadku zasilaczy o stosunkowo małej mocy, dlatego można spotkać zasilacz z układem PFC, ale zakresem napięcia wejściowego 190–260 V.
Kwestia sprawności jest niejednoznaczna. Tak, sprawność falownika będzie wyższa, ale sam układ PFC ją obniża, więc ostatecznie powiedziałbym, że wychodzi mniej więcej na to samo.


Za to sterownik zasilacza rezonansowego to znacznie ciekawsza sprawa. A właściwie ciekawa jest sama zasada działania.
W zwykłym zasilaczu sterowanie przełączaniem energii dostarczanej do transformatora jest dość gwałtowne, dlatego przełączanie zwykle następuje przy dość dużym prądzie płynącym przez tranzystor kluczujący. A ponieważ największe straty mogą powstawać nie w stanie przewodzenia, lecz właśnie podczas włączania, a zwłaszcza wyłączania, tranzystory bardziej się nagrzewają. Znaczne zwiększenie szybkości włączania i wyłączania grozi wzrostem zakłóceń, dlatego parametr ten jest ograniczany przez dobranie pewnego optymalnego kompromisu.
W układzie rezonansowym sterownik kontroluje tranzystory tak, aby przełączanie zawsze odbywało się w możliwie optymalnych warunkach, a w idealnym przypadku bez przepływu prądu podczas włączania i wyłączania klucza mocy.

Wewnętrzny układ sterownika jest dość złożony, być może po części dlatego, że jest on stosunkowo „stary” — w nocie katalogowej podano rok 2009. Może on również sterować kontrolerem PFC, wyłączając go przy małym poborze mocy. Podczas testowania zasilacza wyraźnie słyszałem moment uruchomienia układu PFC, który następował przy prądzie wyjściowym około 300–400 mA.


Uproszczony schemat blokowy części mocy.


Tak wygląda w nocie katalogowej przykładowy zasilacz z aktywnym układem PFC i wspomnianym wyżej kontrolerem PWM. Teraz chyba jasne, dlaczego nie przerysowywałem całego schematu — a przecież na pokazanym schemacie część wyjściowa jest mocno uproszczona.


Wyżej napisałem, że w tym zasilaczu prąd wyjściowy jest kontrolowany po stronie wtórnej. W tym celu na dodatkowej płytce zamontowano wzmacniacz operacyjny, a na głównej — bocznik o rezystancji 3 mΩ. Takie rozwiązanie pozwala dokładniej ustawić progi wyłączania zasilacza po przekroczeniu mocy wyjściowej, co sprawdzimy pod koniec recenzji.


Widok zasilacza z góry.


Na tym etapie możemy zakończyć część teoretyczną i przejść do praktyki — testów.

Na początek regulacja napięcia wyjściowego. Zasilacz niespodziewanie zaskoczył mnie bardzo wąskim zakresem regulacji: napięcie wyjściowe można zmieniać tylko w zakresie od 11,4 do 12,9 V, czyli zaledwie od −5 do +9%.
No dobrze, ustawmy deklarowane 12 V i przejdźmy do testów.


Tym razem nie będę zamieszczał wielu zdjęć z przebiegu testów, bo było ich sporo i w efekcie cała recenzja składałaby się wyłącznie z fotografii. Pokażę więc tylko zdjęcie stanowiska testowego, a wyniki zbiorę w tabeli.
W pierwszym teście wykorzystałem:
1. Multimetr UT-181A w trybie pomiaru napięcia
2. Multimetr UT-61E w trybie pomiaru prądu
3. Watomierz
4. Obciążenie elektroniczne.
5. Długopis i kartkę.

Dodatkowo użyłem transformatora TN61 w układzie autotransformatorowym, aby uzyskać napięcie 100–110 V.


W tej recenzji (a być może także w kolejnych) postanowiłem nieco zmienić metodykę testowania zasilaczy, aby nadać jej pewien „standard”. W pierwszym etapie testu będę sprawdzać i mierzyć:
1. Dokładność utrzymywania napięcia wyjściowego w całym zakresie mocy
2. Sprawność
3. Współczynnik mocy

Wszystkie testy przeprowadzono przy dwóch napięciach zasilania: 220–230 i 105–110 V. Wynik pomiaru współczynnika mocy przy napięciu 107 V budzi pewne wątpliwości, bo nie mam pełnego zaufania do mojego watomierza. Następnym razem spróbuję wymyślić coś dokładniejszego.


Pomiar poziomu tętnień przeprowadziłem z użyciem innego obciążenia elektronicznego, aby poprawić powtarzalność wyników.


Zasilacz ma „tryb ekologiczny”, a na jego wyjściu w stanie jałowym okresowo pojawiają się takie impulsy.


Ponieważ oscylogramów jest dużo, większość umieściłem pod spoilerem.


Powyżej podałem pomiary pozwalające ocenić pracę zasilacza w różnych trybach, ale bardziej obrazowo można porównać oscylogramy przy maksymalnej mocy i różnych napięciach zasilania.
U góry 230 V, odpowiednio przebiegi wysokiej i niskiej częstotliwości; na dole 110 V, również wysokiej i niskiej częstotliwości.
W praktyce nie ma dużej różnicy, a to zasługa korektora współczynnika mocy. Pisałem już, że w istocie jest to przetwornica podwyższająca napięcie, która dodatkowo je stabilizuje. Dlatego różnica napięcia wejściowego wpływa głównie na temperaturę i sprawność.
W specyfikacji podano całkowitą amplitudę tętnień wynoszącą 120 mV. W teście uzyskałem około 100 mV, ale pojawiały się bardzo krótkie skoki o amplitudzie 175 mV. Nie wiem, co dokładnie mierzył producent ani jaką zastosował metodę pomiaru, ale moim zdaniem nawet niewielki dławik na wyjściu znacznie poprawiłby sytuację. Przynajmniej całkowicie wyeliminowałby krótkie skoki.


Test nagrzewania jest jednym z najważniejszych i zarazem dość trudnych, bo bardzo trudno odtworzyć rzeczywiste warunki eksploatacji. Dlatego zwykle staram się stworzyć trudniejsze warunki, niż zakłada producent. W ten sposób dodatkowo sprawdzam działanie zabezpieczenia termicznego, jeśli jest obecne.

Ten zasilacz jest bardziej „delikatny” niż poprzedni. W przypadku SDR-120 deklarowana jest pełna moc przy temperaturze otoczenia do 55 (60) stopni, natomiast tutaj moc trzeba ograniczać już przy 50 stopniach. Ponadto zasilacze niskonapięciowe mają większą moc strat ze względu na wyższy prąd wyjściowy płynący przez diody wyjściowe.
Nie wspominając już o tym, że przy długotrwałej pracy z mocą powyżej 75 W trzeba użyć wentylatora.



A skoro mowa o wentylatorze, w specyfikacji podano 20 cfm, czyli 20 stóp sześciennych na minutę. W bardziej znanych nam jednostkach to około 12 metrów sześciennych na godzinę.
Dla porównania, to niewielki wentylator, taki jak EB40101S2-999 — 40x40x10 mm.

Zasilacz nie reguluje obrotów wentylatora. Bez obciążenia wentylator pracuje z mocą około 50%, a przy prądzie powyżej 0,6–0,8 A włącza się na pełne obroty.


Ponieważ chciałem przetestować sam zasilacz, nie używałem wentylatora, a zasilacz dodatkowo przykryłem pokrywą, żeby pogorszyć wentylację. Test przeprowadziłem w dwóch wariantach: przy „naszym” napięciu sieciowym 220–230 V oraz „importowanym” 100–110 V, co odpowiada dolnej granicy pracy bez obniżania mocy.


Objaśnienia do tabeli:
D.most — wejściowy mostek prostowniczy.
C.we — wejściowy kondensator filtrujący.
Tr. kor. — tranzystor korektora; starałem się zmierzyć maksymalną temperaturę w jego okolicy, ponieważ jest zalany masą uszczelniającą.
Tr. inw. — temperatura cieplejszego z dwóch tranzystorów inwertera.
Dławik — dławik korektora.
Tr. — transformator.
D.wyj. — skrajny wyjściowy zespół diod.
C.wyj. — jeden z kondensatorów wyjściowych.

Każdy test trwał 20 minut; w tabeli podano wyniki po upływie tego czasu. Cały test trwał około 180 minut, czyli 3 godziny. Przed rozpoczęciem testu przy napięciu wejściowym 110 V zasilacz ostygł do temperatury pokojowej.

Okazało się więc, że do prądu 7,5 A zasilacz pracuje nawet bez chłodzenia, ale jest to już praca na granicy możliwości — przy napięciu 100 V dosłownie na progu zadziałania zabezpieczenia.
Przy 230 V wytrzymuje nawet 8,5 A, ale podczas testu wyłączył się 4 minuty przed końcem interwału. Przy napięciu wejściowym 110 V zasilacz wyłączył się minutę po zwiększeniu prądu z 7,5 A do 8,5 A.

Zabezpieczenie termiczne działa zatrzaskowo i zasilacz można ponownie uruchomić dopiero po ostygnięciu. W przeciwnym razie będzie na krótko podawał napięcie na wyjście, po czym się wyłączy.

Moim zdaniem zasilacz zdał ten test z honorem: deklarowany prąd wynosi 6,5 A, a u mnie pracował przy 7,5–8,5 A nie tylko bez aktywnego chłodzenia, ale też w stosunkowo zamkniętej przestrzeni. Nie udało mi się go też uszkodzić — po przegrzaniu po prostu blokował pracę.


Zdjęcia termowizyjne wykonane pod koniec testu przy 230 i 110 V, tuż przed wyłączeniem. Widać, że w drugim przypadku nagrzewa się okolica korektora.


No i ostatni test — reakcja na przeciążenie.
Uruchomiłem obciążenie w trybie testu DC. W tym trybie ustawia się maksymalny prąd i minimalne napięcie, a następnie obciążenie stopniowo zwiększa pobierany prąd. Przy napięciu 12 V moc rosła o około 1 W na sekundę.
Sprawdziłem różne tryby wyłączania przy spadku napięcia wyjściowego do 10 i 5 V, ale jak się okazało, nie ma różnicy — zabezpieczenie kontroluje prąd wyjściowy.
Ponadto, zgodnie z oczekiwaniami, wraz ze wzrostem prądu napięcie nie spada aż do wyłączenia, czyli albo jest prawidłowe, albo zasilacz się wyłącza. Wyłączenie przy prądzie 10.9–11 A.


Podsumowując, mogę powiedzieć, że zasilacz jest całkiem niezły: ma aktywny układ PFC, pełny zestaw zabezpieczeń przed niemal wszystkim, wysoką jakość wykonania, dodatkowa płytka jest pokryta lakierem ochronnym, zastosowano dobrej jakości komponenty, a sprawność jest wysoka.
Zasilacz może przez dłuższy czas dostarczać prąd do 7.5 A bez przegrzewania i aktywnego chłodzenia, choć deklarowano 6.3 A. Przez pewien czas wytrzymuje nawet 8.5 A, również bez wymuszonego chłodzenia. Można podłączyć wentylator.

Ogólnie rzecz biorąc, moim zdaniem jest całkiem nieźle. Chyba jedyną „łyżką dziegciu” są krótkie skoki napięcia na wyjściu o amplitudzie do 175 mV, wynikające z braku dławika wyjściowego.

Wersja wideo recenzji.



To wszystko. Jak zwykle czekam na pytania w komentarzach i propozycje testów pozostałych czterech zasilaczy.