Błędy konstruktorów spotykane w zasilaczach impulsowych

Właściwie dzisiaj będzie mowa o jednym zasilaczu. Pomysł na ten artykuł przyszedł mi do głowy spontanicznie, gdy przeglądałem w domu różne graty i natknąłem się na jeden zasilacz.

Nie pamiętam już, skąd wziął się u mnie ten zasilacz, ale ewidentnie jest lokalnej produkcji — kiedyś sam robiłem podobne zasilacze. Zwróciłem na niego uwagę, bo od razu rzuciło mi się w oczy kilka błędów projektanta i chciałbym pokazać, „jak nie należy tego robić”.
Od razu zaznaczę, że nie będę naprawiał ani przerabiał tego zasilacza, bo nie widzę w tym sensu.

Płytka jest dość duża, bo moim zdaniem zasilacz ma orientacyjnie około 35-40 W mocy, napięcie wyjściowe 12 V, a prąd prawdopodobnie około 3 A.


Wygląd… no, jak by to powiedzieć, mógłby być trochę schludniejszy.


Część komponentów jest krajowa (prawdopodobnie jeszcze z czasów ZSRR), a część to współczesne elementy importowane.


Jakość wykonania płytki zasługuje na trójkę, może nawet z minusem. Po prostu nie wygląda to dobrze, a lutowanie mogłoby być staranniejsze.


Żeby nie być gołosłownym i nie usłyszeć zarzutu w stylu „a pokaż, jak sam robiłeś”, pokażę zasilacz, który zrobiłem bardzo dawno temu (około 8 lat temu) na potrzeby jednej recenzji. Parametry były mniej więcej takie same.



Wróćmy więc do naszego przykładu.
Na wejściu mamy termistor i dławik przeciwzakłóceniowy. Swoją drogą, chyba jego uzwojenia nie są rozdzielone, tylko nawinięte jedno na drugim. Dawno temu używałem takich samych dławików, ale w przetwornicy niskonapięciowej.
Kondensator wejściowy Samwha 47 µF — całkiem w porządku.


Mostek prostowniczy wygląda dość skromnie jak na taki zasilacz. Obok widać rezystor układu snubbera, z jakimś dziwnym śladem przypalenia na jednym z wyprowadzeń.


Zasilacz trafił do mnie już spalony — tranzystor wysokonapięciowy dosłownie „stracił głowę”. Swoją drogą, transformator jest nawinięty bardzo starannie. Przypuszczam, że użyto nawijarki; ja zwykle robię to ręcznie.


Część wysokonapięciowa. Zdziwiło mnie tu to, że równolegle do rezystora snubbera umieszczonego na górze płytki podłączono jeszcze całą grupę rezystorów SMD.
Zasilacz zbudowano na klasycznym układzie UC3842.


Pierwszy błąd.
A to jest „bezpiecznik”. Nie, spotykałem podobne rozwiązanie także w innych zasilaczach, głównie chińskich (nie tyle produkcji, co projektu), ale można je stosować tylko w obwodzie niskonapięciowym. Już wyjaśniam dlaczego.
Chodzi o to, że gdy taki „bezpiecznik” się przepali, laminat może się zwęglić, a węgiel przewodzi prąd — gorzej niż miedź, ale jednak przewodzi. Potem mamy nagrzewanie, pożar i kolejny remont mieszkania…


Przyjrzyjmy się dokładnie płytce. Widać tu jej błędy, pomijając już topnik i kiepskie lutowanie.


Tranzystor i zespół diod zamontowano na tym samym radiatorze. To nie jest najlepsze rozwiązanie, choć da się z nim żyć — stosują je nawet znani producenci. Zdarza się zresztą, że w takich przypadkach izoluje się nawet tranzystor w izolowanej obudowie.


Drugi błąd.
Tutaj „wszystko jest piękne” — od razu widać cztery wąskie gardła, które wpływają również na bezpieczeństwo użytkowania.
Strzałkami zaznaczyłem kilka miejsc, w których może dojść do przebicia między stroną pierwotną a wtórną zasilacza. W niektórych miejscach „gorąca” i „zimna” strona zasilacza znajdują się po prostu obok siebie, w innych może dojść do przebicia na drodze: obwód pierwotny – radiator – obwód wtórny.
Mogli chociaż zrobić szczeliny izolacyjne. Nie rozwiązałyby całkowicie problemu, ale trochę poprawiłyby sytuację.


Trzeci błąd.
Z jakiegoś dziwnego powodu postanowiono ścisnąć wyprowadzenia transoptora, czyli zmniejszyć odstęp między wyprowadzeniami obu stron. W porządnych zasilaczach rozsuwa się je jeszcze nieco na boki dla bezpieczeństwa, a tutaj zrobiono odwrotnie — ściśnięto je.


W efekcie powstało jeszcze kilka wąskich gardeł — zarówno między wyprowadzeniami transoptora, jak i obok nich. Przypomnę, że minimalny bezpieczny odstęp wynosi zwykle około 7-8 mm, a najlepiej jeszcze więcej. W takich miejscach warto też robić szczeliny izolacyjne, żeby w razie zabrudzenia płytki nie doszło do przebicia po jej powierzchni.


I znowu, żeby nie być gołosłownym, pokażę przykład chińskiego zasilacza, czyli nawet jeśli nie jest markowy ani drogi.
Jak widać, we wszystkich newralgicznych miejscach zachowano odstęp izolacyjny, a ponadto wykonano wycięcia.


Czwarty błąd.
Jako kondensator międzyuzwojeniowy zastosowano zwykły kondensator wysokonapięciowy, a nie specjalny kondensator typu Y.


Chińczycy też czasem stosowali wcześniej podobne kondensatory, ale od dawna nie spotykam się już z taką wpadką — praktycznie zawsze montują kondensatory Y.


Piąty błąd.
Na wyjściu zamontowano zwykły kondensator ogólnego przeznaczenia, choćby nawet markowy. To seria SD firmy Samwha. Takie kondensatory dobrze sprawdzają się w obwodach niskiej częstotliwości, ale zupełnie nie nadają się na wyjście zasilacza impulsowego. I jeszcze gdyby były za dławikiem, gdzie tętnienia są mniejsze, ale są bezpośrednio za diodą.


Dla uczciwości dodam, że sam czasem stosuję kondensatory, które nie są do końca odpowiednie — również Samwha, ale z serii RD. Nie są przeznaczone do takiego trybu pracy, mają jednak mniejszą rezystancję wewnętrzną i działają całkiem dobrze, jeśli zastosuje się je z odpowiednim zapasem pojemności.


Jeśli jednak chcecie, żeby zasilacz działał długo, lepiej wybrać bardziej odpowiednie kondensatory.


Część niskonapięciowa — tutaj również jest drobny błąd w prowadzeniu ścieżek.
Kondensatory wyjściowe są podłączone tak, że w niektórych odcinkach prąd może „biegać” w obie strony.

Nie chciało mi się już tego analizować, ale trochę zdziwiły mnie tranzystory w obwodzie wyjściowym, w pobliżu diody Zenera TL431.


W uproszczeniu: po lewej jest źle, po prawej tak, jak powinno być. W tym zasilaczu zrobiono coś pośredniego.


Przymknę oko na wyjściowy dławik nawinięty byle jak, ale rezystor o mocy 1 W w wyjściowym układzie gaszącym trochę mnie zdziwił. Nie rozumiem, po co zastosowano rezystor o takiej mocy, skoro w zasilaczu o tej mocy zwykle wystarcza 0,25 W, i to z dużym zapasem.


No i tak to wygląda. Niby drobiazgi, które nie wpływają na działanie zasilacza, a jednak są dość niebezpieczne. Czy można było ich uniknąć na etapie projektowania? Myślę, że jak najbardziej. W zasilaczu praktycznie nie ma miejsc, przy których trzeba by się namęczyć, żeby zrobić wszystko poprawnie. Jedynym wyjątkiem jest chyba kondensator Y, ale nawet w takim przypadku zawsze można zastosować dwa połączone szeregowo: jeden po stronie gorącej, drugi po zimnej. Tyle że to rozwiązanie na wypadek, gdy już naprawdę nie da się inaczej.

Krótko mówiąc, po prostu rada: nie popełniajcie takich błędów.

To już wszystko. Nigdzie nie zniknąłem, po prostu ostatnio jakoś brakuje mi weny do pisania.