Mean Well PSC-160A-C, zasilacz 160 W z funkcją UPS

Dziś recenzuję dość nietypowy zasilacz. Najważniejszą cechą, która wyróżnia go na tle wcześniej opisywanych modeli, jest funkcja zasilacza awaryjnego UPS.


Zasilacz przysłał mi stały czytelnik, Vladimir, za co bardzo mu dziękuję. Nie przysłał go jednak bez powodu — chodzi o pomysł dodania go do jednego z obciążeń elektronicznych służących do testowania akumulatorów.

Wcześniej miałem już do czynienia z zasilaczami UPS firmy Mean Well, ale ze starszej serii. Mogę powiedzieć, że ogólnie bardzo mi się spodobały, przede wszystkim ze względu na niezawodność, choć ich moc nie była zbyt duża (55 i 155 W). Poza tym sam budowałem różne podobne zasilacze UPS, a także opublikowałem opis przeróbki zwykłego zasilacza 12–15 V na UPS.
W praktyce zasada działania wszystkich wymienionych rozwiązań jest identyczna. Nieco różni się jedynie wykonanie oraz funkcje serwisowe, na przykład sygnalizacja rozładowania akumulatora i zaniku zasilania sieciowego.

Podobnie jak inne zasilacze Mean Well, ten również był zapakowany w kartonowe pudełko z niewielkim okienkiem, przez które widać, jaki model znajduje się w środku.


Ten model występuje w dwóch wersjach: w obudowie oraz jako płytka z radiatorem. Producent deklaruje zabezpieczenie przed przegrzaniem, przepięciem i przeciążeniem, a także przed nadmiernym rozładowaniem akumulatora.


Podobnie jak w przypadku poprzednich modeli, dostępne są dwie wersje: 13,8 i 27,6 V, czyli odpowiednio do akumulatorów kwasowo-ołowiowych 12 i 24 V. Wcześniej była jeszcze wersja AD-155C, 155 W, 53,5 V, ale w serii PSC nie ma modelu o takim napięciu.


A oto nasz „przystojniak” — przynajmniej wygląda schludnie.


Zasilacz zamontowano na aluminiowym chassis w kształcie litery L, osłoniętym obudową.


Do mojego zastosowania lepiej pasowała wersja 12 V, głównie dlatego, że można zbudować bardziej kompaktowy akumulator, a płytkę zabezpieczającą 4S łatwiej znaleźć niż 8S. Nie chciało mi się też łączyć dwóch płytek. Dlatego recenzja dotyczy wersji 12 V.
Według specyfikacji zasilacz może dostarczyć 13,8 V i 7,6 A na głównym wyjściu oraz 4 A na wyjściu do ładowania akumulatora. Taka moc jest dla mnie za mała, bo urządzenie w szczycie pobiera około 160–180 W, natomiast prąd ładowania akumulatora jest wręcz za duży. Wolałbym raczej konfigurację 10,6/1 A niż 7,6/4 A.


W porównaniu ze zwykłymi zasilaczami może wydawać się dość duży, ale poprzednia wersja była jeszcze większa: 200 × 110 × 50 mm wobec 152 × 76 × 37 mm w recenzowanym modelu. Starszy model miał przy tym moc 155 W, a ten ma deklarowane 160 W.
Dla mnie wygodniejszy był jednak na przykład bilans prądów wyjściowych w modelu AD-155A: do 11,5 A na wyjściu i 0,5 A na ładowanie.


Więcej informacji o wymiarach można znaleźć na rysunku technicznym.


Z jednej strony znajduje się gniazdo zasilania sieciowego, z drugiej — złącza wyjściowe: prądowe do obciążenia i akumulatora oraz niskoprądowe do wyjść przekaźnikowych. Obok złączy wyjściowych znajduje się też potencjometr montażowy do regulacji napięcia wyjściowego.

W przeciwieństwie do wielu chińskich zasilaczy do samodzielnego montażu, tutaj wejście i wyjścia nie są podłączane za pomocą listew zaciskowych, co może być niezbyt wygodne.


Typ zastosowanych złączy i przeznaczenie styków można sprawdzić na tabliczce.


Na zewnątrz nie ma nic ciekawego, więc zdejmuję obudowę. Śruby mocujące dokręcono, jak to się mówi, z całej siły. Co więcej, obudowę przyklejono silikonowym uszczelniaczem do transformatora mocy.


Na wejściu znajduje się niemal kompletny filtr wejściowy — chyba brakuje tylko warystora. Mostek prostowniczy ma radiator, do którego przyklejono izolator, zapobiegający przy okazji wgnieceniu obudowy.



1. Tranzystory i dioda korektora są dociśnięte do chassis. Ogólnie układ elementów w sekcji mocy jest bardzo ciasny.
2. Ponieważ zasilacz ma korektor współczynnika mocy, na płytce oprócz transformatora znajduje się również dławik.
3, 4. Wygląda na to, że zarówno dławik, jak i transformator nawinięto licą, w przeciwieństwie do tanich zasilaczy.


Tranzystory wyjściowe zamontowano na osobnym radiatorze. Znajdują się tu również trzy przekaźniki i bezpiecznik.


1. Tranzystory prostownika synchronicznego IRFB3607.
2. Na wyjściu znajdują się cztery kondensatory 1000 µF 25 V, a także dławik ograniczający tętnienia.
3. Potencjometr montażowy do regulacji napięcia wyjściowego.
4. Od samego początku niezbyt podobał mi się sposób zamocowania bezpiecznika, a potem okazało się, że jego izolacja jest dodatkowo lekko uszkodzona, więc całkiem możliwe, że da się docisnąć obudowę tak, że dojdzie do zwarcia.


Dziwne jest też to, że producent zastosował trzy różne przekaźniki. Górny odpowiada za sygnalizację rozładowania akumulatora, środkowy za obecność napięcia sieciowego, a dolny za podłączanie i odłączanie akumulatora.


Już podczas oględzin zwróciłem uwagę na krzywo zamontowany izolator na jednym z tranzystorów. Po zdjęciu listwy dociskowej wskoczył na miejsce. Drobiazg, ale nie wygląda to najlepiej. Listwa dociskowa ma dodatkowy izolator od strony przeciwnej do elementów mocy. Jest przyklejony, ale lepiej uważać, żeby go nie zgubić.


Jak się okazało, wyjęcie płytki nie jest takie proste. Od spodu przyklejona jest podkładka, więc płytkę trzeba unieść do góry, a nie przesuwać, choć na pierwszy rzut oka wydawało się to wygodniejsze. Podczas „sesji zdjęciowej” podkładka ciągle przyklejała się do stołu, co dodatkowo utrudniało pracę.


Po rozebraniu urządzenia łatwiej było przyjrzeć się elementom: dioda i tranzystor korektora to odpowiednio BYV29X i 20N60S1, a tranzystor przetwornicy — 65E6280.
Kondensator Y ma pojemność 2.2 nF, a wszystkie kondensatory elektrolityczne poza wejściowym są produkcji Rubycon.


Jak zwykle montaż jest dwustronny, przy czym większość elementów znajduje się właśnie od spodu.


Części „gorącej” niestety nie przerysowałem. Może jeszcze to zrobię, ale rysowanie schematów o takim stopniu złożoności zajmuje sporo czasu, a jak zwykle go brakuje.


Są tu dwa kontrolery: NCP1608 i NCP1380. Pierwszy odpowiada za pracę aktywnego korektora, a drugi za przetwornicę.
Nie pierwszy raz spotykam się z tym, że kontrolery PWM i tranzystory mocy są umieszczone dość daleko od siebie. Zawsze wydawało mi się, że im bliżej siebie, tym lepiej.


W części wyjściowej elementów jest niewiele mniej. Wynika to z tego, że znajduje się tu nie tylko układ sprzężenia zwrotnego napięcia, ale też prądu, a ponadto obwody zabezpieczające przed przepięciem, nadmiernym rozładowaniem akumulatora itd.


Za większość funkcji odpowiadają dwa układy: TEA1761, kontroler prostownika synchronicznego oraz sprzężenia zwrotnego prądu i napięcia, a także AP4310, podwójny wzmacniacz operacyjny połączony ze źródłem napięcia odniesienia, który steruje przekaźnikiem.
Jest tu też bocznik 20 mΩ w obwodzie akumulatora.


W nocie katalogowej znajduje się schemat blokowy przedstawiający najważniejsze bloki funkcjonalne, ale nie ma tu właściwie nic nowego. W części pierwotnej jest zwykły zasilacz z aktywnym korektorem oraz dodatkowym obwodem zabezpieczającym przed przekroczeniem napięcia wyjściowego. Sygnał z układu kontroli w części wyjściowej trafia przez transoptor.
Osobny układ wykrywania obecności napięcia sieciowego jest zasilany z dodatkowego uzwojenia. W swoich zasilaczach UPS rozwiązywałem to jeszcze prościej: z tego samego uzwojenia, które zasilało wyjście, zasilany był dodatkowy układ z diodą i kondensatorem o małej pojemności. Dzięki temu po zatrzymaniu przetwornicy zanikało również zasilanie na wyjściu tego prostownika.



Kiedyś zaprojektowałem płytkę adaptera, która zamienia zwykły zasilacz 12–15 V w zasilacz UPS. Dodawała nie tylko funkcję zasilania z akumulatora, ale też ładowanie w trybie CC/CV oraz zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem i odwrotnym podłączeniem akumulatora.
Układ jest bardzo prosty i oczywiście pod względem strat nieco ustępuje rozwiązaniom fabrycznym, ale rekompensuje to prostota konstrukcji.


Sama płytka wyszła zresztą kompaktowa, a do podłączenia wystarczy kilka przewodów. W mocniejszych systemach trzeba po prostu zastosować mocniejszy przekaźnik i być może diodę.


A teraz możemy przejść do testów.
Na początek po prostu podłączyłem zasilacz do sieci przewodem z odpowiednim złączem. Zostały mi takie przewody po przeróbkach monitorów domofonowych do pracy z niskonapięciowymi zasilaczami UPS.

1, 2. Zgodnie z przewidywaniami napięcie na zaciskach obciążenia i akumulatora jest takie samo. A dokładniej: napięcie na głównym wyjściu zależy bezpośrednio od napięcia akumulatora, ponieważ są ze sobą połączone, a sam zasilacz ma wspólny obwód sprzężenia zwrotnego. W zależności od trybu pracy napięcie wyjściowe waha się więc od 10 do 13,8 V.
3, 4. Potencjometrem montażowym można zmieniać napięcie w dość szerokim zakresie i jest to duży minus, bo w praktyce taki zakres nie jest potrzebny, a tylko utrudnia regulację.
5. Bardzo powoli obracając potencjometrem, ustawiłem na wyjściu 13.5 V. Potrzebowałem takiego napięcia, ponieważ planuję podłączyć akumulator z ogniw LiFePO4, a dla nich napięcie buforowe wynosi 3.35–3.40 V, czyli 13.4–13.6 V dla całego pakietu. 13.5 V przyjąłem jako wartość pośrednią.
6. Pobór mocy zasilacza bez akumulatora i obciążenia wynosi około 2.3–2.4 W.

Jest tu niewielka różnica w stosunku do układu, którego użyłem. W mojej wersji, jeśli podłączyć zasilacz do sieci, ale nie podłączać akumulatora, na tych zaciskach nie pojawia się napięcie, czyli to sam akumulator, po prawidłowym podłączeniu, inicjuje załączenie przekaźnika. W opisywanym zasilaczu napięcie pojawia się niemal od razu, a przekaźnik załącza się również bez akumulatora, co sprawdzi się w pakietach akumulatorów z układem zabezpieczającym.



Razem z zasilaczem dostałem też potrzebne złącza, ale ponieważ nie znałem jeszcze wymaganej długości przewodów, postanowiłem na razie ich nie używać i po prostu przylutowałem przewody do płytki. Do wyjścia przylutowałem dwie pary przewodów: do obciążenia i do pomiaru napięcia.


Charakterystyka obciążeniowa zasilacza trochę mnie zaskoczyła. Spodziewałem się, że jeśli akumulator nie jest podłączony, zabezpieczenie zadziała przy sumie prądów obciążenia i ładowania (7.6+4 A), tymczasem zasilacz przechodził w tryb zabezpieczenia przy prądzie 8.9–9 A.


Sprawdziłem więc sprawność do prądu 9 A, a odstęp między punktami na osi poziomej wynosi 0.5 A. W opisie deklarowano sprawność na poziomie 88% i w rzeczywistości mniej więcej tyle wyszło. Myślę, że mogłaby być nawet wyższa, bo wraz ze wzrostem obciążenia sprawność rośnie (do pewnej granicy), a do pomiaru mogłem obciążyć tylko główne wyjście.


Z podłączonym i naładowanym akumulatorem zasilacz bez problemu oddał też 10 A.


Po odłączeniu zasilania sieciowego, podczas pracy z akumulatora, zasilacz również bez problemu oddaje 10 A. Myślę jednak, że prąd ogranicza tu tylko bezpiecznik, czyli nie ma zabezpieczenia elektronicznego, choć być może warto spróbować przy większych prądach.
To bardzo niewygodne rozwiązanie: zastosować zwykły bezpiecznik i jeszcze przylutować go do płytki. Jeśli się przepali, wymiana będzie dość kłopotliwa.

Nie zwracajcie uwagi na spadek napięcia — akumulator był podłączony długimi przewodami, a do tego dochodziły przewody multimetru.


Nie testowałem wyjścia ładowania z obciążeniem pracującym w trybie CV. Ograniczyłem się do testu, na którym widać, że przy prądzie 4–4.1 A zasilacz zmienia tryb pracy.


Amperomierz wskazał, że prąd ładowania wynosi niemal dokładnie 4 A, choć w miarę nagrzewania nieco rośnie. Pobór prądu z akumulatora przy braku zasilania sieciowego i podłączonym obciążeniu wynosi 35 mA.


Podczas ładowania akumulatora, przy prądzie obciążenia 9 A, nawet obciążenie pokazało taki przebieg. Przekaźnik odłączający akumulator cały czas klikał.
Żeby uniknąć tego efektu, trzeba zmniejszyć prąd obciążenia przynajmniej do 8 A, choć i tu wyszły na jaw pewne niuanse.


Do testu termicznego postanowiłem całkowicie rozładować akumulator i sprawdzić temperatury podczas pełnego cyklu, czyli ładowania akumulatora od zera aż do przejścia w tryb CV. Przy okazji sprawdziłem napięcie odcięcia przy rozładowaniu akumulatora.
Przekaźnik zabezpieczający odłącza akumulator przy napięciu 10 V i nie podłącza go ponownie, dopóki nie pojawi się zasilanie sieciowe — przynajmniej tak było przez cały czas, kiedy na to czekałem. Przy napięciu około 10.5–10.6 V załącza się przekaźnik „akumulator rozładowany”, ale ponieważ używam akumulatorów LiFePO4, między załączeniem tego przekaźnika a odłączeniem akumulatora mija bardzo mało czasu. Przy prądzie 8 A było to około 20–30 sekund, nie mierzyłem dokładnie.
Tak, zastosowanie LiFePO4 wiąże się z pewnymi szczególnymi wymaganiami, ponieważ ogniwa te mają inną krzywą rozładowania. Opowiadałem o tym już kilka razy.


Zmontowałem „stanowisko” i uruchomiłem test.


1. Prąd obciążenia zgodnie z kartą katalogową wynosi 7.6 A, a prąd ładowania akumulatora 4 A. Początkowo moc pobierana z sieci wynosiła około 180 W.
2. Po bardzo krótkim czasie pobór mocy zaczął spadać, choć logicznie rzecz biorąc, powinien rosnąć. Przyczyna okazała się prosta: przy takim prądzie ładowania napięcie akumulatora szybko wzrosło do ustawionych 13.5 V i prąd ładowania zaczął spadać. Trzeba było ustawić napięcie progowe na 14 V.
3. Moc pobierana z sieci stopniowo rosła, co jest normalne: prąd obciążenia się nie zmienia, a napięcie rośnie w miarę ładowania. Rośnie więc również napięcie na wyjściu, gdzie prąd jest stabilizowany. Maksimum wyniosło około 188–190 W.
4, 5. Nieco ponad półtorej godziny później akumulator był już w pełni naładowany, napięcie wyjściowe wzrosło do ustawionej wartości, a pobór mocy z sieci spadł do 123 W. Potem przez mniej więcej 20 minut jeszcze testowałem zasilacz, żeby sprawdzić, jak będzie się zachowywał po naładowaniu akumulatora.
6. Po odłączeniu obciążenia pobór mocy wyniósł 3-3,2 W. W praktyce akumulator był jeszcze doładowywany niewielkim prądem, co oznacza, że proces ładowania dobiegł końca.


Ponieważ test trwał dwie godziny, a pomiary kontrolne wykonywałem co 20 minut, uzyskałem 6 wyników.
Z termogramu widać, że najwyższą temperaturę osiąga transformator — ponad 100 stopni. W rzeczywistości nagrzewała się też znajdująca się obok dioda, do podobnej temperatury. Dlatego kamera termowizyjna przenosiła punkt pomiaru maksymalnej temperatury raz na diodę, raz na transformator.


Po 1 godzinie i 20 minutach od rozpoczęcia testu temperatura zaczęła powoli spadać. Wynika to ze spadku całkowitego poboru mocy w miarę ładowania akumulatora. Pod koniec temperatury były już bardziej znośne.


Co ciekawe, sądząc po wykresie w nocie katalogowej, ograniczenia temperaturowe zasilacza w obudowie są nieco bardziej rygorystyczne niż w wersji otwartej. A przecież, moim zdaniem, obudowa powinna skuteczniej odprowadzać ciepło.
Poniżej pokazano sposób podłączenia obciążenia i akumulatora. Widać, że producent zaleca równoległe łączenie styków o tej samej nazwie, aby zmniejszyć prąd płynący przez każdy z nich.


Temperatury różnych kluczowych komponentów. Moc wyjściową oszacowałem na podstawie poboru mocy, przyjmując sprawność 88%.



Przebiegi oscyloskopowe dla trybów: bez obciążenia, 4 A, 8 A oraz 8 A + ładowanie akumulatora.

Mimo obecności dławika napięcie wyjściowe jest dość "brudne". Producent deklarował tętnienia 150 mV p-p, u mnie wyszło około 200 mV przy prądzie 8 A i 250-270 mV podczas jednoczesnego ładowania akumulatora. Jak widać na przebiegach, uwzględniałem tylko główną część tętnień, bez krótkich "igieł". Możliwe, że wpływ miały na siebie obciążenie, zasilacz i oscyloskop, ale eksperymenty pokazały, że jeśli taki wpływ występuje, to nie jest duży.


W rzeczywistości sytuacja była jeszcze gorsza. Spróbuję wyjaśnić.
Jak już pisałem, zasilacz okazał się bardzo "muzykalny" — czasami piszczał, brzęczał i wydawał dziwne dźwięki. Zdarzało się na przykład, że akumulator był ładowany prądem 7,2 A i wszystko działało normalnie. Wystarczyło jednak dotknąć wyjścia sondą oscyloskopu (zgodnie z zasadami: najpierw masa, potem sygnał), a zasilacz nagle zaczynał piszczeć. Po odsunięciu sondy piszczał dalej, ale w ciągu kilku minut dźwięk nieco zmieniał ton i stopniowo cichł.

Powstały więc także "alternatywne" przebiegi oscyloskopowe, zarejestrowane podczas takiego dziwnego zachowania. Jak się domyślacie, było ono nieprzewidywalne, więc rejestrowałem przebiegi, jak tylko mogłem. Zwróćcie uwagę: pierwszy przebieg zarejestrowano przy 100 mV/działkę, pozostałe przy 200 mV/działkę.
1. Początek ładowania akumulatora, bez obciążenia na wyjściu.
2. Początek ładowania + obciążenie prądem 7,6 A — pojawił się pisk.
3. To samo, ale prąd obciążenia zmniejszony do 5 A.
4. Ładowanie + prąd obciążenia 8 A przy niskiej częstotliwości podstawy czasu.


No i czas na podsumowanie.
Szczerze mówiąc, jestem trochę rozczarowany. Po testach zostało mi wrażenie, że to niedopracowany produkt, choć początkowe oględziny zrobiły na mnie bardzo dobre wrażenie. Ale po kolei.

Najpierw zalety. Zasilacz ma przyzwoitą sprawność, jest dobrze wykonany i wykorzystuje równie dobrej jakości komponenty. Ma też cały zestaw zabezpieczeń, wyjścia sygnalizujące obecność zasilania sieciowego i rozładowanie akumulatora oraz zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem.

A teraz wady (moim zdaniem). Bardzo dziwne zachowanie, okresowe piski, brzęczenie itp. Do tego dochodzi znaczne nagrzewanie, duży prąd ładowania i niewygodna zależność między nim a prądem wyjściowym, duże tętnienia, zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją w postaci wlutowanego bezpiecznika 15 A (działanie zabezpieczenia elektronicznego jeszcze sprawdzę), a także zgrubna regulacja napięcia wyjściowego, a tym samym napięcia końcowego ładowania.

Osobno wspomnę o dużym prądzie ładowania. Wraz z pojawieniem się akumulatorów litowych, dla których prąd 4 A przy pojemności akumulatora 4-8 Ah jest normalny, wiele osób pewnie zapomniało już, że w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych taki tryb zdecydowanie nie jest właściwy. Niedawno testowałem na przykład markowy akumulator 9 Ah, którego maksymalny prąd ładowania wynosi 3,4 A. W tanich akumulatorach często jest to zaledwie około 2-2,5 A, więc prąd ładowania 4 A po prostu będzie go niszczył.
W starszym modelu prąd ładowania wynosił 0,5 A, co z kolei jest moim zdaniem nawet zbyt małą wartością. Optymalnie byłoby około 1 A, a najlepiej, gdyby można było go regulować, choćby skokowo.
Planowałem zmniejszyć prąd ładowania do podanej wyżej wartości, a uwolnioną moc wykorzystać na głównym wyjściu. Okazało się jednak, że nie jest to takie proste: mogę zmniejszyć prąd ładowania, ale sądząc po charakterystyce obciążenia, nie wpłynie to w żaden sposób na główne wyjście... Na razie się zastanawiam.

I oczywiście zwyczajowe pytanie: jaki jest czas przełączenia na akumulator?
Odpowiadam: w zasilaczu UPS tego typu nie ma czegoś takiego jak "czas przełączenia". W praktyce akumulator jest cały czas podłączony do wyjścia, a ładowarka steruje pracą falownika tak, aby jednocześnie ładować akumulator i zapewnić wymagany prąd na wyjściu. Właśnie dlatego napięcie wyjściowe zależy bezpośrednio od napięcia akumulatora.


Na dziś to wszystko. Jeśli uda mi się przerobić ten zasilacz UPS, być może uzupełnię recenzję albo opiszę to osobno.
Mam nadzieję, że było to przydatne, i jeszcze raz dziękuję Władimirowi za możliwość pogrzebania w ciekawych urządzeniach.