Данный обзор или статья, кому как удобно, является продолжением описания доработки блока питания с целью получить низковольтный ИБП. В прошлый раз речь шла о БП на 150Вт и я жаловался что оказалось что LRS-150 не очень хорошо для этого подходит, ну что, посмотрим как обстоят дела с его старшим собратом.

Напоминаю, чтобы быть постоянно в курсе новых тем в блоге, рекомендую подписаться на мой инстаграмм, где я буду выкладывать уведомления о всех новых темах и возможно писать просто о чем-то интересном - ссылка на аккаунт

Также подписаться на обновления и новые статьи можно в телеграм канале - https://t.me/KirichBlog

Данный блок питания также как и LRS-150 выполнен в безвентиляторном исполнении, отчасти именно потому я и хотел переделать именно его, но все оказалось гораздо интереснее.


В данной серии есть аж восемь моделей с разными напряжениями, причем если в основном это принятый стандартный ряд 3.3, 5, 12, 15, 24, 36 и 48 вольт, то есть и необычный, на 4.2 вольта. Справедливости ради стоит сказать, что по сути и БП на 15 вольт не совсем вписывается в стандартную сетку 12-24-36-48, но тем не менее встречается довольно часто, а вот 4.2 хоть и также видимо является аналогов одного литиевого элемента, но встречается гораздо реже.
Данные из родного даташита.


На одном из торцов установлен клеммник, питание и выход, выходные клеммы по три на каждый полюс, рядом есть подстроечный резистор и светодиод индикации работы блока питания, собственно все привычно.
Толщина такая же как у LRS-150, на одной из боковых граней имеется переключатель входного напряжения, только здесь для него сделали отверстие, у 150 Вт версии он был под кожухом.


Размеры блока питания.


Посмотрим что внутри, для чего сначала снимем перфорированный кожух.


На этом этапе я сказал - да это же LRS-350! И таки да, действительно внешне это именно LRS-350, который я обозревал некоторое время назад, вот буквально один в один.


1. Входной фильтр какой-то куцый, если честно, у LRS-150 он выглядел куда как посолиднее.
2. Также входной фильтр реализован на двух конденсаторах и также параллельно каждому конденсатору стоит варистор, но больше размером чем у LRS-150, но у него был еще и варистор по входу, здесь его нет.
3. Пара термисторов и пара варисторов.
4. Транзисторы прижаты к корпусу, выполняющему попутно и роль радиатора, резисторы токоизмерительного шунта 0.39+0.39 Ома, т.е. суммарно около 0.2 Ома, у 350 Вт версии по моему были два по 0.22 Ома.


1. В отличие от LRS-150 данный блок, как и 350 Вт версия выполнен по прямоходовой схеме, о чем свидетельствует налчие большого накопительного дросселя рядом с трансформатором. Выходных диодных сборок три.
2. Рядом с диодными сборками видны шины токопроводов, дублирующие дорожки на плате.
3. Выходные конденсаторы такие же как в 150Вт версии, но здесь их три. Не удивляйтесь, это обусловлено топологией блока питания, для Бп с прямоходовой топологией емкость выходных конденсаторов может быть существенно уменьшена.
4. А вот и объяснение, на плате маркировка LRS-350, т.е. мы имеем дело с унификацией. Правда при этом на плате имеется указание по номиналу предохранителя, где упоминается и 200 Вт версия.

Если упрощенно, то это тот же LRS-350, но без вентилятора и соответственно узла управления им, а также с измененными номиналами некоторых компонентов.


еще одно отличие прямоходовой однотактной топологии от обратноходовой в том, что трансформатор имеет меньше размер. Для примера трансформатор 200 и 150 Вт версий имеют примерно одинаковый размер. Обусловлено это тем, что у БП с прямоходовой топологией отсутствует зазор в магнитопроводе в следствие чего при прочих равных н имеет больше мощность..


Исходно выходное напряжение было немного завышено, полный диапазон регулировки составляет 9.7-14.1 вольта, регулировка показалась более плавной чем у LRS-150, хотя диапазон регулировки примерно такой же, возможно здесь просто так случайно попало.


Стабилизация в диапазоне нагрузок 0-20А (0-115%) отличная.


Перегрузочная способность около 120%, прогнал два теста, разница была в пределах погрешности.


Дальше провел привычный тест с термопрогревом и контролем ухода напряжения от температуры, какие-то четкие интервалы не выдерживал, но прогнал до длительной нагрузки в 20А, общее время теста около 1 час 40 минут.
1. Без нагрузки, БП совсем немного прогрет.
2. После теста сначала током 6А затем током 12А, суммарно около 50 минут.
3. После теста током 17А, а затем и 20А, все остальное время.
4. Горячий БП сразу после снятия нагрузки
5. Спустя 10 минут после выключения нагрузки, питание с БП не снималось.
6. Спустя еще 40 минут в выключенном состоянии.

Могу сказать что в отличие от идеальной стабилизации напряжения в зависимости от нагрузки здесь мы имеем положительную зависимость напряжения от температуры, не сильно большую, порядка 20мВ и совершенно не критичную, но тем не менее.


Кстати в даташите графики для блоков питания с напряжениями 3.3-5 вольт идут отдельно, это обусловлено меньшим КПД и худшим тепловым режимом соответственно.


Температуры при токах нагрузки 12, 17 и 20А


Отдельные узлы при токе нагрузки 20А
1. Выходной дроссель греется весьма заметно.
2. А вот по трансформатору все нормально, имеется запас на повышение температуры воздуха.
3. Транзисторы инвертора я бы сказал что даже особо не нагрелись, в отличие от резисторов защиты от перегрузки.
Еще довольно заметно греются термисторы, порядка 110-115 градусов.


Плату специально не вынимал из корпуса до проведения термопрогона, зато теперь это можно сделать.
Отмечу сразу что на диодных сборках и транзисторах есть термопаста, причем что снаружи колпачка/изолятора, что внутри.


Плата та же что и у 350 Вт модели, об этом я уже писал.


Горячая сторона, здесь все одинаково.


В выходной части изменения могут касаться только лишь того, что 350 Вт БП был на 48 вольт, а этот на 12, соответственно скорректированы номиналы некоторых компонентов.


Выходная часть на мой взгляд чуть удобнее для переделки, чем у 150 Вт модели.


Входной диодный мост, транзисторы, диодные сборки.
Входные конденсаторы здесь на 330мкФ, у модели 350 были на 560мкФ, что вполне логично, а так как их диаметр одинаков, то у данного БП еще есть свободное место.


По понятным причинам схему не перечерчивал, не вижу в этом смысла, она по большей части повторяет схему 350 Вт версии.


Вот теперь переходим к доработке. На этот раз я немного доработал схему и печатную плату, причем сделал две платы, одна рассчитана на установку предохранителя в стандартный держатель, но забегая вперед скажу, что лучше ставить мелкие предохранители с SMD исполнении, у них сильно меньше сопротивление, я это показывал еще на примере ИБП от Минвела.


Кроме того, так как выходной ток здесь побольше, то применил другое реле. Я исходил из того, что БП будет примерно в полтора раза мощнее предыдущего, а значит рассчитываем на 12А выходного тока и 3А зарядного, итого 15А, что при напряжении в 13.8 вольта дает 207 Вт.
Напомню, что БП на 17А, но так как мы повышаем напряжение, то необходимо пропорционально снизить выходной ток, что и дает нам лимитв 15А, который мы уже распределяем между выходным и зарядным током. Соответственно можно сделать например 10А выходной, 5А зарядный или 1А зарядный, тогда выходной будет 14А.

Всё уперлось в реле, те что есть у меня дома рассчитаны максимум на 10А, пришлось искать, что есть максимальное в таком размере. Нашел HLS8L-DC12V-S-A и стоит недорого, около 50-60 центов.

Для данного реле был заявлен ток в 15А, по ссылке выше даташита нет, но он был в описании реле HLS8L-DC12V-S-C, которое отличается конфигурацией контактов.
Судя по даташиту данное реле имеет одну группу замыкающих контактов и выдерживает длительно до 12А, при это другие варианты исполнения рассчитаны только на 10А, кратковременный ток одинаков, 15А.
Но при этом на корпусе реле максимальный ток указан как 10А, что несколько странно, получается даташит противоречит реальности или наоборот? На мой взгляд даташит первичен.

В любом случае, я не смог найти других реле на такой ток и в таком формфакторе, было какое-то немного выше, но тогда оно бы не влезло нормально в корпус, это я помню еще по переделке 150 Вт версии, остальные реле имели вообще другой формфактор.


В схему была внесены небольшие дополнения, важно поставить защитный стабилитрон VD8 на 12-15 вольт так как из-за выбросов напряжения может выйти из строя TL431. Вообще этот узел мне не очень нравится, думаю его изменить в будущем.
Цепь автозапуска (отмечена зеленым) я не распаивал.


После сборки получились две небольшие платки, почти все компоненты распаяны со стороны печати, сверху только реле, конденсатор и пара TL431, причем возможно "ТЛки" тоже переползут на другую сторону.


Платы в спринте, вторая плата заметно увеличилась в ширину из-за предохранителя, но как я писал, поставил потом в итоге мелкий в SMD 1206.


Здесь с местом явно получше, сверху пришлось только перенести один конденсатор, а на плате адаптера одну из TL431 на обратную сторону, потому как она мешала конденсатору между землей и общим проводом БП.


Напомню, что все проводимые операции по установке платы, резке дорожек и прочему проводятся только ради того чтобы получить функционально законченное устройство. Если это кажется сложным или необязательным, то гораздо проще плату подключить непосредственно к выходу БП, тогда придется к блоку питания дополнительно подключить только один провод, цепь обратной связи по току, резать или переделывать ничего не нужно.
Но мне такой вариант кажется неудобным и не эстетичным.


Для крепления платы адаптера сверлим отверстие 2.3мм и нарезаем резьбу М3, если делать так, как делал я, то сверлить надо именно в определенном месте чтобы всё влезло.


Также надо подключить силовые провода, красным помечены места, в которых надо сверлить в любом случае, зеленым, можно либо в отверстие, либо припаивать к силовой шине, я в итоге потом выбрал второй вариант.


Соответственно снизу зачищаем контакты от защитного покрытия и потом залуживаем.


В одном месте я допустил ошибку, причем дважды.
Мне надо было отделить плюсовой контакт клемника от остальной схемы, но я не заметил что с ним соединяется резистор, в итоге потом пришлось его соединить перемычкой. Можно было одну дорожку не дорезать до конца, тогда перемычка не понадобилась бы, а можно сделать как на фото, суть не изменится, главное чтобы этот резистор был соединен как показано на фото, это обратная связь по напряжению БП, обрезать ее нельзя.


К одному из оптронов припаиваем провод обратной связи по току.


На схеме это контакт обозначенный стрелкой, хотя когда я прозванивал плату, то оказалось что между оптроном и ТЛкой есть резистор, но это абсолютно не принципиально, провод ОС по току идет на этот контакт оптрона.


Дальше берем стойку 15мм длиной, шайбочку толщиной около 0.5мм, потому как реле чуть выше чем 15мм и винтик, попутно я наклеил на реле кусочек двухстороннего скотча.
Ставим стойку, попутно припаиваем провод или вывод какого нибудь компонента к шине. Лучше использовать что-то большого сечения, потому как через него отводится часть тепла от резисторов шунта платы адаптера. Если все делать как я, то плата адаптера просто наденется на этот вывод, ну и потом конечно надо будет его припаять :)


Подключение силовых проводов получилось зеркально, оптимальнее было бы ставить плату печатью вниз, но тогда она бы просто не влезла.
Можно использовать провода сечением 1.5мм, я использовал с запасом, 2.5мм.


Соответственно места подключения силовых проводов снизу платы.


Конструкция хоть и выглядит сложной, но на самом деле имеет всего 5 точек подключения, при этом получилось вписаться в общую толщину блока питания, даже с небольшим запасом.


Можно переходить к настройке и проверке.
Для начала выставляем выходное напряжение, делать это надо с выходных клемм, теперь это клеммы 2, 3 (плюс) и 4, 5 (минус). Регулируем без батареи, выставляем 13.80 вольта, и кстати здесь тоже напряжение выставилось без проблем, правда потом чуть снизилось, но не принципиально.
После настройки можно подключать батарею, она подключается к клеммам 1 (плюс) и 6 (минус). Батарея была почти заряжена и после подачи даже засветились светодиоды балансира, хотя как я писал в его обзоре, тогда они почему-то светиться не желали.


Немного тестов, для начала оценим падение на участках схемы.


Ток 8А, падение на участках -
Вход-выход по плюсу
Вход выход по минусу
Шунт
Реле
Предохранитель


То же самое но ток 10А


И максимальные 12А


Результаты в виде таблички в сравнении с MeanWell PSC-160A-C
При токе 10А переделанный LRS-200 имеет общее падение 0.178+0.095=0.273 вольта, переделанный PSC-160A-C соответственно 0.227, чуть поменьше, думаю из-за того, что у PSC-160A-C нет проводов, а все прямо на плате или как вариант, более качественное реле.
Кстати для реле лучше когда оно включается под нагрузкой, а не на "холодную", т.е. сначала включилось, а потом пошел ток.


Температура платы при токе 10 и 12А, к сожалению при 12А долго держать не смог потому как транзисторы на плате защиты быстро разогревались, даже после относительно коротких тестов было около 155 градусов.


Батарея была почти заряжена, потому для того чтобы измерить ток заряда пришлось ее разрядить, поставил разряд с нагрузкой 8А, заодно проверил точность установки тока и был даже удивлен, заданный ток соответствует реальному даже спустя несколько лет после калибровки :)
После разряда включил питание и проверил ток заряда, он составил около 3.3А, что примерно соответствует расчетному.


А теперь длительный тест в максимальном режиме, ток нагрузки по выходу 12А, одновременно идет заряд батареи, соответственно мощность более 200Вт.


Тест был начат примерно в 14 часов, потому термофото спустя 15, 27 и 37 минут, дальше так БП работал еще около трех часов, но ток заряда снизился, температура почти не менялась, потому измерения не проводил.


Окончание термопрогона, здесь я ради интереса подключил светодиод индикации окончания заряда, он светит когда идет заряд и погасает после го завершения, а если говорить точнее, то когда ток падает примерно до 0.55А. Погасает не совсем сразу, а постепенно в диапазоне около 0.58-0.54А, можно сделать чтобы погасал резко, но не вижу в этом смысла.
Напряжение на выходе в прогретом состоянии после полного заряда составило 13.813 вольта, можно немного снизить, но не вижу смысла.


В целях защиты печатной платы от замыкания на кожух закрыл ее кусочком пластика от какой-то блистерной упаковки.


Оба блока питания переделаны


Теперь коротко выводы.
Блок питания однозначно рекомендую, также как и предыдущий LRS-150, вопросов у меня к ним нет.
Для переделки LRS-200 подходит лучше, причем судя по всему подойдет и LRS-350, единственно надо посмотреть там, не будет ли мешать узел управления вентилятором. В остальном все ставится относительно удобно. Правда есть проблема, реле, оно не потянет большой ток, либо потянет если речь будет идти о версии БП на 24 вольта, либо еще как вариант, нужен большой ток заряда.

На сегодня пока всё, надеюсь что было полезно, если есть вопросы и уточнения, спрашивайте, постараюсь ответить, также буду рад пожеланиям и советам.