Zasilacze — czym się różnią i jak wybrać odpowiedni

Bardzo często pojawia się pytanie: jaki zasilacz wybrać do zasilania wzmacniacza, podświetlenia LED, regulowanej przetwornicy i innych, równie przydatnych urządzeń? Wybór zasilacza to odpowiedzialne zadanie, dlatego spróbujmy ustalić, czym różnią się poszczególne modele i jak wybrać „ten jedyny”.

Jak zwykle przypominam: żeby być na bieżąco z nowymi tematami na blogu, polecam obserwować mój Instagram. Będę tam publikować powiadomienia o wszystkich nowych wpisach, a może też pisać po prostu o czymś ciekawym — link do konta

Zacznijmy od wyjaśnienia, czym w ogóle różnią się zasilacze. Dzięki temu łatwiej będzie określić wymagania, uwzględniając konkretne zastosowanie.

1. Typ zasilacza: impulsowy czy z transformatorem 50 Hz.
W ostatnim czasie „zwykłe” zasilacze zeszły na dalszy plan — nie na drugi, a raczej na trzeci. Jest więc duża szansa, że łatwiej będzie kupić zasilacz impulsowy, a dokładniej SMPS (Switch Mode Power Supply). Nie oznacza to, że zasilacze transformatorowe są niepotrzebne. Stosuje się je tam, gdzie obowiązują szczególne wymagania, na przykład dotyczące niższego poziomu zakłóceń lub zwiększonego bezpieczeństwa elektrycznego.



2. Zakres napięcia wejściowego.
Zasilacze mają zwykle albo „szeroki” zakres od 85(100) do 265 V, albo „wąski” — 198–265 V. W szerokim zakresie częściej pracują zasilacze małej mocy, a w mocniejszych stosuje się przełącznik 115/230 V.



3. Napięcie wyjściowe.
Typowe napięcia wyjściowe zasilaczy to 3,3, 5, 9, 12, 15, 24, 36, 48 i 60 V. Wybieramy odpowiednie z tej listy.
5 V — adresowalne taśmy LED, urządzenia USB, ekrany LED
12–24 V — zwykłe taśmy LED, wzmacniacze, monitory, radiostacje, drukarki 3D
36 V — dobrze sprawdza się przy zasilaniu różnych przetwornic
48 V — urządzenia PoE, przetwornice obniżające

W większości przypadków napięcie można regulować w niewielkim zakresie, około ±10%. Maksymalnie da się je zmienić o 15–20%, ale większa regulacja może już powodować problemy. Do regulacji służy potencjometr montażowy.




4. Moc.
Najprawdopodobniej przyda się zasilacz o mocy od 5–10 W do 500–600 W, choć dostępne są też znacznie mocniejsze modele. Podobnie jak w przypadku napięcia, moce dzielą się na pewne typowe grupy: 10, 25, 35, 50(60), 100, 150, 200, 240 W itd.
Jeśli obciążenie działa tylko przez krótki czas, można dobrać moc niemal bez zapasu. Jeśli jednak zasilacz ma pracować przez dłuższy czas, lepiej zostawić około 20–25% zapasu w przypadku tańszych modeli i 10–15% w przypadku markowych. Zwiększy to ich trwałość.

Napięcie wejściowe i wyjściowe oraz moc są podane na etykiecie, którą znajdziesz na obudowie.
Często moc i napięcie wyjściowe można odczytać nawet z nazwy modelu. Na przykład zasilacz po prawej stronie to S-120-24: 120 oznacza jego moc, a 24 — napięcie wyjściowe.


5. Korektor współczynnika mocy.
Najczęściej stosuje się aktywny korektor współczynnika mocy, zwykle w zasilaczach dużej mocy. W zastosowaniach domowych jego obecność nie jest jednak kluczowa, a zasilacze z korektorem są droższe.

6. Liczba kanałów.
Najpopularniejsze są zasilacze jednokanałowe, ale dostępne są też modele z kilkoma napięciami, na przykład 12 i 5 V. Istnieją również zasilacze z funkcją UPS (zasilacza awaryjnego).

7. Konstrukcja.
Zasilacze występują w postaci płytki, w obudowie plastikowej lub perforowanej metalowej, w wersji standardowej i o zmniejszonej grubości (niskoprofilowej), do montażu na panelu lub szynie DIN, a także jako wąskie modele do opraw LED. Najpopularniejsze są zasilacze w aluminiowej obudowie z osłoną.



8. Chłodzenie
Może być pasywne lub aktywne, z wentylatorem. Jeśli to możliwe, lepiej używać zasilaczy z chłodzeniem pasywnym. Ich obudowa pełni wtedy funkcję radiatora, a brak wentylatora oznacza, że nie ma się co zapychać kurzem. Niestety moc zasilaczy z chłodzeniem pasywnym często jest ograniczona do 200–250 W, a modele powyżej 300–350 W mają już wentylator.



9. Producent.
Oczywiście najlepiej kupić coś markowego, na przykład znany wielu osobom Mean Well albo Delta. Jeśli jednak zastosowanie nie jest szczególnie wymagające, można wybrać produkt mniej znanego producenta — będzie tańszy.


W dzisiejszym artykule opiszę chyba jedne z najpopularniejszych zasilaczy, szczególnie wśród krótkofalowców.
Będzie mowa o zasilaczach w obudowie z osłoną. Mają dobry stosunek mocy do ceny, wygodne podłączenie za pomocą zacisków i duży wybór modeli.

Zacznijmy od modeli o najmniejszej mocy. Jeden z nich pokazano po lewej stronie — ma moc 12 W i napięcie wyjściowe 12 V.
Znacznie ciekawsza jest jednak cała seria zasilaczy o mocy 25–60 W, dostępnych z różnymi napięciami wyjściowymi, a co za tym idzie — różnymi prądami. W środku często kryją się całkiem niezłe zasilacze, które pracują w szerokim zakresie napięć, co jest przydatne przy dużych wahaniach napięcia w sieci.
Przykładowe modele:
S-20-5
S-25-12
S-36-24
S-60-12
itd.

Z wyglądu prawie się nie różnią. Można je rozpoznać po oznaczeniu, w którym pierwsza liczba oznacza moc, a druga — napięcie wyjściowe. Takie zasilacze dobrze sprawdzają się przy zasilaniu różnych ładowarek, kamer monitoringu, taśm LED, wentylatorów itp.


Osobną grupę stanowią bardzo cienkie zasilacze, choć chyba trafniej byłoby nazwać je bardzo wąskimi, ponieważ mają mały przekrój, ale są długie.
Takie zasilacze mają również standardowe napięcie wyjściowe 12 lub 24 V, a ich moc wynosi zwykle około 12–48 W, choć dostępne są też mocniejsze modele.
Ich przeznaczenie wynika już z samej formy — oświetlenie LED. Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, by używać ich także do zasilania innych odbiorników.


Najciekawsze modele można obejrzeć tutaj.

Oznaczenia są tu nieco inne: pierwsza liczba również oznacza moc, ale druga to prąd wyjściowy. Napięcie wyjściowe można więc odczytać z pełnego oznaczenia albo obliczyć, dzieląc pierwszą liczbę przez drugą.
Poniżej przykład oznaczenia na obudowie zasilacza LF-CB48-4А, który ma na wyjściu 12 V przy prądzie do 4 A.
Warto pamiętać, że ta seria zasilaczy jest przystosowana do „wąskiego” zakresu napięcia wejściowego: od 180 do 260 V.


Do tej samej serii należą zasilacze NeonPro produkowane przez Hyrite. To, że są dostępne tylko w wersjach na 12 i 24 V, wskazuje na ich główne zastosowanie — zasilanie taśm LED, które również najczęściej pracują przy napięciu 12 lub 24 V. Różnią się też oznaczeniami: pierwsza liczba oznacza napięcie, a druga — moc.
Oczywiście, podobnie jak poprzednie modele, mają pełny zestaw zabezpieczeń przed przegrzaniem, przeciążeniem i zwarciem.


Warto też zwrócić uwagę na zasilacze o pośrednich wymiarach — większe od tych całkiem małych, ale mniejsze od pokazanych wyżej. Ich obudowa również pełni funkcję radiatora. Dostępne są także mocniejsze wersje z aktywnym chłodzeniem. Stosuje się je tam, gdzie szerokość obudowy jest ograniczona.
Przykładami takich zasilaczy są popularne modele SOMPOM S-75-24 i SOMPOM S-120-12 o mocy odpowiednio 75 i 120 W. Oznaczenia są standardowe: pierwsza liczba to moc w watach, a druga — napięcie wyjściowe.


Przydatną grupę stanowią również naprawdę płaskie zasilacze, najczęściej stosowane w rozwiązaniach do zabudowy. Ich moc wynosi zwykle od 120 do 400 W.
Większość modeli ma chłodzenie pasywne, choć w modelach o mocy powyżej 300 W montuje się już wentylator.


Na zasilaczach często można dziś znaleźć napis „LED Power supply”, co rodzi pytanie: czy są one przeznaczone wyłącznie do oświetlenia LED? Oczywiście, że nie. Takich i podobnych zasilaczy można bez problemu używać do zasilania dowolnych innych odbiorników, nawet wzmacniaczy audio. To po prostu zwykłe zasilacze z dodatkowym napisem.
Jeśli natomiast potrzebny jest sterownik do zasilania mocnych matryc LED, należy szukać oznaczenia LED driver. Zwykle napięcie wyjściowe jest podane jako zakres, na przykład 24–36 lub 30–49 V, choć zdarzają się też wersje ze stałym napięciem.
Kluczowa różnica między zasilaczem a sterownikiem polega na tym, że dla sterownika ciągła praca z ograniczeniem prądu jest normalnym trybem pracy, a dla zasilacza — trybem awaryjnym.


Oprócz oświetlenia LED coraz większą popularnością cieszą się drukarki 3D, w których duża moc jest potrzebna do podgrzewania stołu. Napięcie wynosi w takich urządzeniach najczęściej 12 lub 24 V.
W takich przypadkach dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie zasilaczy w obudowie z pasywnym chłodzeniem. Wybór ten wynika z tego, że wentylator generuje dodatkowy hałas, a drukarka pracuje przez wiele godzin. Wentylator jest też potencjalnym elementem awaryjnym — jeśli się zatrzyma, zasilacz najprawdopodobniej ulegnie uszkodzeniu. Wymagana moc mieści się w zakresie 150-200 W, dlatego lepiej użyć zasilaczy o mocy 250 W.


Kolejne zastosowanie to zasilanie ekranów LED i adresowalnych taśm LED. Ich specyfika polega na tym, że wymagają napięcia 5 V i dużego prądu, rzędu 30-50 A lub więcej. W takich przypadkach potrzebne są już zasilacze z aktywnym chłodzeniem, ponieważ oprócz dużej mocy często mają niższą sprawność ze względu na niskie napięcie.
Można obejść ten problem, dzieląc obciążenie na kilka grup i zasilając je z mniej wydajnych zasilaczy, ale takie rozwiązanie jest droższe.


Przykład zastosowania zasilacza 5 V jako źródła zasilania wielokanałowej stacji ładowania lub niewielkiej farmy miningowej.


Mocniejsze zasilacze stosuje się do zasilania obrabiarek CNC, a także regulowanych przetwornic napięcia. Wymagane napięcie mieści się tu w zakresie 48-60 V, a moc wynosi 800 W lub więcej.
Te zasilacze są wyraźnie większe, mają w środku mocniejszy wentylator, a czasem nawet dwa, osobne zasilanie sterownika PWM i większe radiatory. Przykładem są zasilacze NVVV i podobne, często sprzedawane pod różnymi markami, choć w środku zwykle są takie same — link


Czasami zasilacz trzeba zamontować na zewnątrz budynku. Często stosuje się wtedy modele w hermetycznej obudowie, ale jeśli potrzebna jest duża moc i aktywne chłodzenie, wybiera się rozwiązanie z wentylatorem zamontowanym od spodu. Takie zasilacze nie są hermetyczne, ale ich obudowa jest zaprojektowana tak, by mogły prawidłowo pracować również na zewnątrz. Ze względów bezpieczeństwa elektrycznego i tak trzeba jednak zastosować obudowę.
Oto kilka podobnych zasilaczy o różnej mocy — link


Warto też wspomnieć o jednym z największych producentów zasilaczy, firmie Mean Well. Produkuje ona tak szeroki asortyment zasilaczy, sterowników LED i przetwornic, że nie sposób omówić go w artykule przeglądowym, dlatego krótko przedstawię najważniejsze modele.

Przez długi czas popularna była seria NES, na przykład model NES-350-24. Często stosowano też modele z serii RS, wyróżniające się podwyższoną niezawodnością. Jakiś czas temu firma wprowadziła jednak serię LRS, która przy tej samej szerokości i długości co NES ma mniejszą wysokość, dlatego zalicza się ją do modeli niskoprofilowych. Zmiany objęły również „wnętrze”, które stało się nowocześniejsze, dzięki czemu udało się zmniejszyć wymiary zasilaczy.
Modele z serii LRS są dostępne zarówno z chłodzeniem pasywnym, na przykład LRS-100-12 i LRS-150-12 o mocy 100 i 150 W, jak i z aktywnym, jak LRS-350. Pierwsza liczba oznacza moc, a druga napięcie wyjściowe.


W sprzedaży jest sporo bardzo podobnych zasilaczy innych marek. Co ciekawe, często są tak podobne z zewnątrz i w środku, że można je pomylić. W gruncie rzeczy inni producenci kopiują Mean Well. Jakość takich zasilaczy jest zwykle nieco niższa, ale są też tańsze.


Zasilacze Mean Well są dostępne w szerokim zakresie mocy. Po lewej widać „malucha” RS-15-24 o mocy 15 W, pośrodku SE-600-12 o mocy 600 W i napięciu 12 V, a po prawej jeszcze mocniejszy S-1000-24 o mocy wyjściowej 1000 W. Dostępny jest też zewnętrznie identyczny model S-1200-24: 24 V, 50 A.


Listę zasilaczy można ciągnąć w nieskończoność, ale na koniec kilka słów o modelach innych niż te pokazane wyżej.
Na początek seria RD, która ma dwa napięcia wyjściowe. Przykładowo RD-35A o mocy 35 W i napięciach 5+12 V oraz RD-65B o mocy 65 W i napięciach 5+24 V. Takie zasilacze dobrze sprawdzają się w zewnętrznych obudowach na dyski twarde, a także w urządzeniach, w których sterownik potrzebuje na przykład 5 V, a część mocy 24 V.
Jeszcze ciekawsze są zasilacze z funkcją UPS (zasilacza awaryjnego). Podłącza się do nich zwykły akumulator 12- lub 24-woltowy, a zasilacz sam kontroluje jego ładowanie i zapewnia nieprzerwane zasilanie odbiorników, na przykład systemu monitoringu.
Seria AD obejmuje dwa modele — AD-55 i AD-155 o mocy 55 i 155 W. Na końcu oznaczenia mają indeks: A oznacza 12 (13.8) V, a B — 24 (27.6) V. Ponadto te zasilacze mają wyjście sygnalizujące zanik napięcia sieciowego.


Podobny zasilacz pracuje teraz u mnie przez całą dobę w wielokanałowym testerze akumulatorów, co przy obecnej sytuacji z dostawami energii elektrycznej jest bardzo istotne.



Na koniec artykułu warto wyróżnić najważniejsze kwestie, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze zasilacza.
Napięcie wejściowe — w normalnych warunkach nie ma znaczenia, ale w miejscach, gdzie sieć jest niestabilna, lepiej wybrać zasilacz o szerokim zakresie napięcia wejściowego. Zwykle jednak ich moc jest ograniczona do 100-150 W.
Napięcie wyjściowe — zależy od zastosowania; często można je też nieco skorygować.
Prąd wyjściowy — nie może być mniejszy od wymaganego, może być większy; obciążeniu to nie zaszkodzi.
Moc wyjściowa — najlepiej wybrać zasilacz z zapasem około 20-30%, zależnie od producenta, zwłaszcza jeśli ma długo pracować z pełnym obciążeniem.
Chłodzenie — preferowane jest pasywne, ale moc takich zasilaczy jest zwykle ograniczona, a ponadto są droższe. Ich zaletą jest brak elementów mechanicznych i znacznie mniejsze gromadzenie się kurzu.
Producent — do dobrych należą MeanWell, ale można też używać zasilaczy innych producentów, takich jak NVVV, Sanpu czy NeonPro.

Wybierajcie zasilacz odpowiedzialnie, bo od tego zależy niezawodna i długotrwała praca waszych urządzeń.