Przemysłowy zasilacz PS-220/24-1,5 firmy Novatek-Elektro

Kontynuując serię recenzji produktów firmy Novatek-Elektro, zamówiłem do testów kilka ich urządzeń. Będą to różne urządzenia, ale chciałem zacząć od czegoś bliższego mojej specjalizacji, czyli oczywiście od zasilacza.
Oględziny, rozbiórka, testy i wnioski — jak zwykle.


Link w tytule prowadzi do ukraińskiej strony. Chciałem dodać link do rosyjskiej wersji, ale niestety nie ma tam tych zasilaczy. Znalazłem je za to na Rozetce za 2500 UAH i na prom.ua za 2250, a także na jakiejś rosyjskiej stronie, a nawet na Białorusi.

Oczywiście wielu od razu zwróciło uwagę na cenę. Tak, zgadzam się, nie jest niska, ale to urządzenie zdecydowanie nie należy do segmentu sprzętu domowego. Mnie osobiście interesowało po prostu jako zasilacz krajowego producenta.

Opakowanie jest maksymalnie uproszczone: zwykły woreczek strunowy i papierowa instrukcja.


Instrukcja zawiera wszystkie niezbędne informacje o całej gamie produkowanych zasilaczy, a także warunki gwarancji. Producent gwarantuje w nich bezawaryjną pracę urządzenia przez 3 lata. Zwróćcie uwagę, że chodzi właśnie o gwarancję sprawności.



Pełna wersja instrukcji jest dostępna pod linkiem, ja zaś przytoczę tylko najważniejsze fragmenty.

Seria obejmuje pięć modeli, różniących się głównie napięciem i prądem wyjściowym: 5, 12, 24, 36 i 48 V oraz odpowiednio 7, 3, 1,5, 1 i 0,75 A. Do recenzji zamówiłem wersję pośrednią: 24 V, 1,5 A.


Pierwsze, co rzuca się w oczy, to solidna konstrukcja. Zasilacz ma całkowicie metalową obudowę, i to nie z mieszanki „folii z kartonem”, ale z całkiem porządnej, dość grubej blachy.
Na górze znajdują się dwie diody sygnalizujące pracę oraz otwór umożliwiający regulację napięcia wyjściowego potencjometrem montażowym.
Po podłączeniu zasilania od razu zapala się niebieska dioda „sieć”, a po chwili włącza się również zielona, sygnalizująca uruchomienie zasilacza i pojawienie się napięcia na wyjściu. Dioda „sieć” jest najwyraźniej podłączona równolegle do sieci, bo wyraźnie migocze z częstotliwością sieciową.




Zaciski są solidne, typu windowego. Nietypowe okazało się to, że zacisk wejściowy zasilania znajduje się na dole, a nie na górze. Zacisk wyjściowy ma cztery styki, po dwa na każdy biegun. Nie ma tu wyjścia „zasilanie OK”, choć moim zdaniem by się przydało.

W dolnej części boków znajdują się śruby, ale z jakiegoś powodu ich łby nie są wpuszczone, tylko zwykłe, przez co szerokość obudowy jest większa, niż mogłaby być. Być może jednak śruby te pełnią funkcję dystansów, które uniemożliwiają dosunięcie czegoś bezpośrednio do boków.
Równie solidnie wygląda metalowy zatrzask do montażu na szynie, dociskany grubą sprężyną.


Szerokość obudowy wraz z wystającymi łbami śrub wynosi 70 mm, co odpowiada czterem standardowym modułom. Zasilacz jest przy tym wyraźnie wyższy niż standardowy moduł, ale w przypadku różnego rodzaju urządzeń przemysłowych to normalne.


Wymiary zasilacza


Przed testami rozebrałem zasilacz, żeby go obejrzeć, i jego konstrukcja nieco mnie zaskoczyła.
Chodzi o to, że zasilacz składa się z czterech płytek drukowanych, a boczne części obudowy pełnią funkcję radiatorów. Wszystkie połączenia między płytkami wykonano za pomocą złączy, co znacznie ułatwiło oględziny.
Ponadto pokrywa również jest wykonana z metalu o grubości około 1 mm.


Na górnej płytce umieszczono: bezpiecznik, warystor, termistor, transil, potencjometr wieloobrotowy, złącza, wzmacniacz operacyjny, a także kondensatory klasy X i Y oraz drobnicę.


Upakowanie jest bardzo ciasne.


Odkręcam boczne śruby. Nawiasem mówiąc, były naprawdę mocno dokręcone — robota na medal.

Tak wygląda zasilacz po niemal całkowitym rozebraniu.


Podział na sekcje rozwiązano w oryginalny sposób: na jednej płytce znajdują się wejściowy mostek prostowniczy, kondensator filtrujący, tranzystor wysokonapięciowy i układ sterujący.


Kondensator wejściowy ma pojemność 100 µF, mimo że deklarowana moc zasilacza wynosi zaledwie 36 W. Obok znajduje się układ logiczny z 6 wzmacniaczami buforowymi i transoptor.
Jest tu też niewielki mostek prostowniczy i tranzystor BD437.
Większość elementów znajduje się jednak na spodzie płytki, a boczna ścianka obudowy jest nie tylko aluminiowa, lecz także frezowana na całym obwodzie.


Tranzystor wysokonapięciowy w izolowanej obudowie.


Sądząc po tym, co widzę, układ opiera się na generatorze samowzbudnym.


Zbliżenie. Nawiasem mówiąc, oznaczenie jednego z elementów jest z jakiegoś powodu lustrzane.


Transformator, wyjściowy zespół diod i kondensatory wyjściowe umieszczono natomiast na drugiej płytce. Moim zdaniem to dość dziwne rozwiązanie konstrukcyjne, bo w takich obwodach przewody powinny być w miarę możliwości jak najkrótsze, a tutaj biegną jeszcze przez płytkę pośrednią.


Nie zdejmowałem tutaj płytki, bo od spodu znajduje się tylko zespół diod przykręcony do drugiej bocznej ścianki obudowy.
Kondensatory wyjściowe mają sporą pojemność: dwa Hitano po 2200 µF przed dławikiem wyjściowym i jeden Samwha WL 1000 µF za dławikiem.


Składamy wszystko z powrotem i przechodzimy do testów.

Podłączyłem przewody, włączyłem zasilanie i po raz drugi się zdziwiłem. Na wyjściu bez obciążenia jest 24 V, czego zresztą się spodziewałem, ale pobór mocy rzędu 7–9 W mocno mnie zaskoczył, zwłaszcza po doświadczeniach z nowoczesnymi zasilaczami z „zielonym” kontrolerem.
Podejrzewam, że taki pobór mocy bez obciążenia wynika z zakresu temperatur pracy zaczynającego się od -30 stopni. To samo dotyczy kondensatorów wyjściowych o zwiększonej pojemności.
Zakres regulacji napięcia wynosi mniej więcej od 22 do 30 V.


Jest jednak coś dziwnego i niezrozumiałego. Jeśli przekręcić potencjometr regulacyjny w stronę obniżania napięcia, to napięcie nadal będzie spadać, na przykład zaczynając od 22,7 V, stopniowo dochodzi do 22,0 V i dalej powoli maleje.
Po podłączeniu do wyjścia niewielkiego obciążenia, na przykład rezystora 1–1,5 kΩ, napięcie spada do 20,7 V. Po odłączeniu rezystora znów rośnie, a potem ponownie zaczyna stopniowo spadać.

Dobra, pobawiłem się chwilę i ustawiłem na wyjściu 24 V do dalszych testów.


Oprócz rozszerzonego zakresu temperatur zasilacze mają jeszcze jedną ważną cechę: można łączyć je równolegle z innymi zasilaczami tego samego typu.
W dokumentacji produktu znajduje się schemat połączeń oraz instrukcja konfiguracji zasilaczy do pracy w takim trybie.


Wyjaśnienie tej cechy jest dość proste: te zasilacze nie mają sztywnego zabezpieczenia przeciążeniowego i wraz ze wzrostem prądu obciążenia powyżej określonej wartości zaczynają obniżać napięcie wyjściowe.
W dokumentacji zamieszczono wykres zależności napięcia wyjściowego od prądu obciążenia. Widać na nim, że napięcie powinno zacząć spadać, gdy prąd obciążenia przekroczy 100% wartości maksymalnej.

Ta cecha pozwala używać tych zasilaczy jako ładowarek do akumulatorów, co również opisano w instrukcji.


Podłączam zasilacz do obciążenia elektronicznego i tutaj znów potrafi mnie zaskoczyć. Wyżej pokazywałem wykres, z którego wynikało, że zasilacz powinien zacząć obniżać napięcie, gdy prąd obciążenia przekroczy 1,5 A. W moim przypadku napięcie zaczęło spadać dopiero przy prądzie powyżej 3,3 A, czyli niemal dwukrotnie większym niż deklarowane 1,5 A.
W praktyce zasilacz oddawał na wyjściu 77 W zamiast 36.

Zaskoczyło mnie to, więc skontaktowałem się z producentem. Okazało się, że takie zachowanie jest normalne —
ograniczenie prądu do wartości 1,6–1,7 A następuje przy napięciu sieci 135 V. Przy typowym napięciu 220–240 V prąd ograniczenia wynosi około 3–3,5 A.

Moim zdaniem to nie jest prawidłowe rozwiązanie. Producent powinien albo podać wykresy dla dwóch napięć, żeby użytkownik wiedział, że prąd zależy od napięcia wejściowego, albo umieścić rezystor pomiarowy na wyjściu zasilacza, a nie na wejściu — wtedy prąd nie zależałby od napięcia wejściowego.

Zasilacz pracował stabilnie aż do napięcia wyjściowego rzędu 0,8 V, choć poniżej 5 V zaczynał piszczeć. Zauważyłem też niewielką zależność napięcia wyjściowego od temperatury: po rozgrzaniu wzrosło o 0,02 V, czyli o około 0,1%.


Zmierzona została również sprawność zasilacza, ale i tu nie obyło się bez niespodzianek. Jeśli uważnie przyjrzeć się wykresowi, widać moment, w którym sprawność gwałtownie rośnie.
Pomiary przeprowadzono w zakresie 0,25–5,0 A, co 0,25 A. W przedziale 3,25–3,50 A napięcie wyjściowe zasilacza zaczęło spadać.


Zainteresował mnie ten gwałtowny wzrost sprawności, więc osobno sprawdziłem zakres 0,2–1,7 A, co 0,1 A. Wyraźnie widać, że w przedziale 0,9–1,0 A sprawność gwałtownie rośnie.
Myślę, że ta cecha wynika z tego, że duży pobór mocy bez obciążenia to raczej „ficzer”, a nie „bug”. Innymi słowy, przy małym obciążeniu zasilacz celowo sam się grzeje, a przy dużym wystarczają zwykłe straty na mostku diodowym, tranzystorze itp.


W trybie jałowym zasilacz może pobierać bez obciążenia około 9 W, a temperatura obudowy od strony tranzystora wysokonapięciowego osiąga 57–60°C. I to po prostu leżąc na stole, bez montażu w rozdzielnicy.


Pomiar amplitudy tętnień na wyjściu zasilacza.
Najpierw przy podstawie czasu 5 µs na działkę, w trybie bez obciążenia oraz przy prądach 1, 2, 3, 4 i 5 A,

W moich warunkach (temperatura +25°C, napięcie sieci 230 V) producent deklaruje amplitudę do 30 mV p-p. U mnie wyniki były lepsze, tym bardziej że dopuszczalne 30 mV podano dla prądu 1,5 A. Już podczas pomiarów niepokoiło mnie jednak „pływanie” przebiegu, przez które oscyloskop miał problem z synchronizacją.


Kiedy ustawiłem podstawę czasu oscyloskopu na 10 ms/działkę, zrozumiałem, skąd bierze się to „pływanie”. W tym trybie widać, że całkowita amplituda tętnień o niskiej częstotliwości wynosi do 100 mV przy prądzie obciążenia 2 A i do 130 mV przy większych prądach. Na dwóch dolnych zrzutach ekranu, wykonanych przy prądach 4 i 5 A (zasilacz pracuje w trybie ograniczenia prądu), widać też, że tętnienia są modulowane jeszcze niższą częstotliwością.


Okazało się ponadto, że zasilacz ma pewien przejściowy zakres obciążenia, w którym tętnienia wyraźnie rosną.
Poniżej oscylogramy dla prądów 0,3, 0,4, 0,5 i 0,6 A. Wyraźnie widać, że przy prądzie 0,4–0,5 A tętnienia z łatwością osiągają 250 mV. Szerokość zakresu, w którym tak się dzieje, zależy od temperatury i zmniejsza się w miarę nagrzewania; początkowo może obejmować prądy od 0,4 do 0,8 A.
W odróżnieniu od poprzednich oscylogramów tutaj trzeba było ustawić skalę pionową na 50 mV/działkę, a nie 20 mV, jak wcześniej.


Test nagrzewania przeprowadziłem w czterech trybach, przy prądach obciążenia 1, 2, 3 i 3,5 A. Każdy etap trwał 20 minut.
Podczas testu przy prądzie 3 A zasilacz po 10 minutach nieco obniżył napięcie wyjściowe, można więc powiedzieć, że wyniki w tym przypadku dotyczą granicznego trybu pracy pod względem mocy.


Większość ciepła odprowadzana jest przez boczne ścianki obudowy. Lewa ścianka była nieco cieplejsza od prawej, ale po ustabilizowaniu temperatury, przy prądach powyżej 2 A, różnica wynosiła zaledwie 1–3°C.

Temperatura maksymalna przy prądach obciążenia 2, 3 i 3,5 A. Nie podaję temperatury przy 1 A — była zaledwie o kilka stopni niższa niż przy 2 A.


Wnioski.
Z przyzwyczajenia zacznę od zalet. Podoba mi się solidne podejście do konstrukcji: gruba blacha, dobre malowanie, a obudowa pełni funkcję radiatora. Pochwalę też staranny montaż i dobrej jakości komponenty. Kondensatory mają spory zapas pojemności, widać więc, że urządzenie zaprojektowano z myślą o niezawodnej pracy w niskiej temperaturze. Podoba mi się również to, że zasilacze można łatwo łączyć równolegle, aby zwiększyć moc, a także wykorzystywać do ładowania akumulatorów. Zasilacz wyraźnie przekracza deklarowaną moc wyjściową 36 W.

Są też wady. Tętnienia mają zbyt dużą amplitudę przy niskiej częstotliwości, co jest zaskakujące w zasilaczu o tak dużej pojemności na wejściu. Spodziewałem się też, że zasilacz będzie ograniczał prąd wyjściowy do 1,5–1,7 A, ale okazało się, że zachowuje się tak tylko przy obniżonym napięciu wejściowym. Konstrukcja i układ zasilacza są niepotrzebnie skomplikowane, co częściowo przełożyło się również na cenę urządzenia. Nie spodobało mi się mocne nagrzewanie bez obciążenia — temperatura bocznej ścianki, na której zamontowano tranzystor wysokonapięciowy, jest w tym trybie nawet wyższa niż przy pełnym obciążeniu.

Jeśli chodzi o ograniczenie prądu i pracę równoległą, mam recenzję zasilacza z podobną funkcją i moim zdaniem rozwiązano to tam zdecydowanie lepiej.


A teraz krótko.
Szczerze mówiąc, spodziewałem się więcej i nawet podczas testów trochę się rozczarowałem. Nie, zasilacz działa i myślę, że będzie działał niezawodnie, ale 7-9 W zamieniane na ciepło bez obciążenia to moim zdaniem przesada. Poza tym spodziewałem się, że ograniczenie prądu zadziała nie przy 3-3,3 A, lecz przy 1,5-1,6 A — właśnie takie wartości pokazano na wykresie w instrukcji. No i tętnienia w zakresie niskich częstotliwości są zbyt duże.


Skontaktowałem się z producentem i zadałem kilka pytań dotyczących wymienionych problemów. Odpowiedziano mi, że zasilacz powinien właśnie tak działać, a poza tym jest produkowany od bardzo dawna i nie było reklamacji. Właściwie nie mam zastrzeżeń do jego niezawodności, a w zastosowaniach przemysłowych to jedno z najważniejszych wymagań.
Myślę, że sprawa jest prosta: w momencie opracowania i rozpoczęcia produkcji zasilacz spełniał wymagania, ale z czasem stały się one bardziej rygorystyczne, więc teraz urządzenie już częściowo im nie odpowiada.

To wszystko z mojej strony, mam nadzieję, że było przydatne.