Блок живлення для важких умов експлуатації БП120Б-Д9-24C від компанії Овен

У мене вже багато оглядів блоків живлення та пристроїв як китайського, так і вітчизняного виробництва. Але сьогодні я тестуватиму блок живлення від досить відомої компанії Овен, яка займається розробленням і виробництвом пристроїв промислової автоматики.
Дивимося, розбираємо, тестуємо, нагріваємо й робимо висновки.

Як завжди, нагадую: щоб постійно бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, писатиму просто про щось цікаве — посилання на акаунт

Так, я вже тестував продукцію таких вітчизняних фірм, як Новатек-электро (Одесса), DS Electronics (Киев) і Лайт Роут (Киев), але це українські фірми. При цьому перша виробляє свою продукцію також і в Росії, а друга має там своє представництво.
У цьому ж випадку все навпаки: фірма російська, але виробництво розташоване і в Україні, причому не лише в Харкові, де я живу, а ще й практично за крок від мене. Навіть якось дивно, що їхня продукція не потрапила до мене раніше :)


Ця серія блоків живлення відносно стара, але перевірена часом. До неї входять три моделі, що відрізняються потужністю: 30, 60 і 120 Вт. Вихідна напруга всіх блоків живлення — 24 вольти, адже така напруга, по суті, є стандартною для пристроїв промислової автоматики.
Посилання веде на український сайт, росіянам простіше зайти на російський.

Опис модифікацій. Зазначу, що, крім потужності й розміру, блоки можуть мати або не мати наприкінці індекс С, який означає розширений діапазон температур від -40 до +70 градусів.


Усе запаковано дуже просто: біла коробочка без будь-якої поліграфії, лише збоку наклейка із зазначенням моделі та місця виробництва.


До комплекту, крім блока живлення, входять:
1. Інструкція українською мовою
2. Інструкція російською мовою
3. Паспорт пристрою
4. Гвинтик для підключення заземлення.


Як на мене, незвично бачити в комплекті два варіанти інструкції, тоді як індивідуальний паспорт є лише українською мовою.
Заявлений гарантійний термін — 2 роки, водночас окремо зазначено, що виробник може забезпечити ремонт протягом 5 років після завершення виробництва.


На сторінці виробника також доступні декларація відповідності й сертифікат промислової безпеки, а ще приклад результатів індивідуальних випробувань. У моєму випадку його не було — сказали, що на українському виробництві його не видають.


Інструкція доступна в електронному вигляді, далі, як завжди, наводитиму уривки з неї.



Зовнішній вигляд у стилі «квадратиш, практиш, гут», інакше й не скажеш, але виглядає цілком по-промисловому.


1, 2. Вхідні та вихідні клемники «ліфтового» типу — тут запитань немає, але вони досить глибоко втоплені в корпус, що трохи незручно, адже не видно, наскільки добре в них увійшов провід або клема.
3. Зверху — індикатор роботи й отвір для доступу до підлаштувального резистора встановлення вихідної напруги.
4. Збоку — маркування з короткими технічними характеристиками та серійним номером. Максимальний вихідний струм заявлено на рівні 5 амперів, до цього я ще повернуся.


Уся нижня частина корпусу — це масивний алюмінієвий радіатор із фіксатором для встановлення на DIN-рейку. Фіксатор не підпружинений і має два положення, що цілком зручно. Збоку на радіаторі є виступ, у якому розташований отвір із різьбою для підключення заземлення.


Мені настільки сподобалася конструкція блока живлення, а особливо те, що він має не просто масивний радіатор, а радіатор, винесений за межі корпусу, що навіть згадався фрагмент із відомого фільму. Приблизно це я й хотів сказати :)


Верхня й нижня частини фактично є великими вентиляційними решітками. З одного боку, це добре — охолодження краще; з іншого, у такі отвори запросто може потрапити обрізок жили проводу, а це небезпечно.


Блок відносно великий, його ширина становить 9 стандартних модулів. Моделі потужністю 30 і 60 Вт мають ширину відповідно 3 і 4 модулі.


Габаритні розміри моделі на 120 Вт з інструкції.


І для порівняння — зі звичайними АВ і блоком живлення HDR-60-12 виробництва Meanwell. Як перевагу можу відзначити те, що БЖ у такому формфакторі вміщується у звичайний щиток, на відміну від MeanWell SDR-120-24, який має такі самі характеристики щодо напруги й потужності.


Звісно, як завжди, не обійшлося без розбирання, тим паче зробити це виявилося надзвичайно просто: достатньо відтиснути пару засувок з боків корпусу.


Насамперед звернув увагу на доволі хитре встановлення світлодіода індикації ввімкнення. Світловоди траплялися часто, але світлодіод, встановлений зі зворотного боку плати й такий, що світить крізь отвір у ній, бачу вперше.


Плата велика, займає всю площу, але конструкцію реалізовано так, що плата розташована ніби в невеликому заглибленні, тому ймовірність потрапляння чогось на її нижній бік істотно знижена й наближається до нуля.
Навіть побіжного погляду достатньо, щоб зрозуміти: це однотактний прямоходовий ІІЖ з активним ККМ на вході. Про це свідчать великий дросель ліворуч, трансформатор посередині й вихідний дросель праворуч.


Відзначу повноцінний вхідний фільтр, що в «побутових» блоках живлення трапляється не так часто — хіба що у відносно дорогих БЖ для ноутбуків тощо.


1. На вході встановлено запобіжник на струм 3.15А й термістор, але, на мою думку, запобіжник замалий і в умовах промислової мережі може не забезпечити необхідний струм розриву, хоча тут я можу помилятися, бо даташита не бачив.
2. Крім того, на вході встановили варистор діаметром 10мм на напругу 430 вольт. З напругою все гаразд, але розмір можна було вибрати й більший — це підвищило б надійність і шанси на успішне перегорання запобіжника в разі аварії.
3. Діод активного ККМ: судячи з шовкографії, для нього передбачався й радіатор, але його не встановили. Забігаючи наперед, скажу, що він там не дуже й потрібен.
4. Вхідний конденсатор виробництва Nippon Chemi-con ємністю 150мкФ на напругу 420В — тут також усе гаразд.


1. Плату покрито захисним лаком — це чудово, особливо для пристрою промислового класу. Пара Y-конденсаторів навіть злиплася. Конденсатори з'єднані з радіатором за допомогою гвинта.
2. Один із гвинтів, що притискають силові елементи, водночас забезпечує електричне з'єднання вихідного конденсатора придушення завад із радіатором.


1. Встановлено дві оптопари. Якщо я правильно зрозумів схемотехніку, одна забезпечує зворотний зв'язок, а друга стоїть у колі захисту від перегрівання. Поруч видно пару конденсаторів від невідомого мені виробника JB Capacitors.
2. На виході встановили пару Nichicon 1000мкФ 35В серії PW, спеціально призначених для ІІЖ. Але є проблема: Rated ripple встановлених конденсаторів становить 1.95А (3.9А сумарно) за заявленого вихідного струму понад 5А. Для порівняння, у SDR-120-24 встановлено 3шт Rubycon YXG зі струмом 2.23А (6.69А).


А от наклейки на моткових вузлах чимось нагадали мені типові наклейки з якогось виробу часів СРСР — такі ж незрозумілі :)


Щоб зняти плату, треба викрутити п'ять гвинтів, що притискають силові елементи, і ще один гвинт, який з'єднує середню точку Y-конденсаторів із радіатором. Крім того, плату додатково утримував захисний лак.
На радіатор приклеєно ізоляційну прокладку, а термопасту, звісно, нанесено.


Зовні все доволі акуратно й навіть по-своєму красиво, хоча діагональне розташування деяких елементів виглядає незвично. Єдина претензія — місцями залишилися сліди флюсу.


Високовольтна частина: ліворуч — мікросхема керування ККМ, праворуч — власне ШІМ-контролер блока живлення, а над ними — відповідні силові високовольтні транзистори.
Коректор працює під керуванням IR1155S, блок живлення побудований на базі ШІМ-контролера UCC28C44.


На платі також є високовольтні керамічні SMD-конденсатори, встановлені перед випрямлячем і паралельно високовольтному електролітичному конденсатору.


Низьковольтна частина: тут у верхньому плечі силового вузла встановлено діодну збірку, а в нижньому — польовий транзистор, що утворюють «напівсинхронний» випрямляч, якщо так можна висловитися. Але, наскільки я можу судити, окремого чипа для керування польовим транзистором немає, і керується він від окремої обмотки трансформатора.


У схемі керування задіяний чип TL103WA, який є здвоєним ОП із вбудованим ДОН, а також компаратор TL331, імовірно, відповідальний за вузол термоконтролю. Вище й лівіше видно і термодатчик у корпусі TO-92.
Також праворуч є струмовимірювальний шунт опором 6 мОм.
Побіжний аналіз схемотехніки показав, що один з оптронів працює в колі ЗЗ під керуванням TL103WA, який реалізує режим CV/CC, а другий бере участь у колі захисту від перенапруги на виході й увімкнений через стабілітрон із напругою 27 вольт. Загалом тут усе відносно зрозуміло, і трохи незвично було хіба що бачити польовий транзистор без спеціального контролера, а також термодатчик, установлений у вторинному, а не в первинному колі.

Особисто я вважаю, що в такому разі, можливо, мало сенс зробити повноцінний синхронний випрямляч, хоча, з іншого боку, струм навантаження відносно невеликий, і з ним цілком справляється діодна збірка.
Зазначу відсутність на виході LC-фільтра, а також звичну схему підключення вихідних конденсаторів, коли один підключений до шунта, а другий після нього. Ну а з огляду на те, що я писав вище про конденсатори, цілком має сенс поставити третій саме після шунта, але це лише «думки вголос».




Підключаю живлення й переходжу до тестів.
Діапазон регулювання 21.97–26.32 вольта, регулювання дуже плавне. Тут поставили багатообертовий резистор, і зробили це зовсім не просто так — пізніше поясню навіщо.
Без навантаження блок живлення споживає відносно багато — близько 3.5 Вт.


Виробник заявляє, що блок живлення стабільно утримуватиме вихідну напругу аж до 110–120% вихідної потужності, що для цього БЖ становить 5.5–6 А вихідного струму. Далі, за задумом, блок має перейти в режим стабілізації струму, але оскільки навантаження працює в режимі CC, ми побачимо просто перехід у захист.


Тест під навантаженням проводився за напруги 230 вольт. Блок без проблем видав майже 140 Вт і перейшов у захист, при цьому напруга залишалася дуже стабільною. Максимальний вихідний струм становив близько 5.8–5.9 А, що відповідає заявленому.


Оскільки блок живлення має активний ККМ, я вирішив трохи розширити програму тестування й провів більшість тестів як за вхідної напруги 230 вольт, так і за 100 вольт.
Втім, зниження вхідної напруги ніяк не позначилося на вихідній потужності та стабільності напруги.


Виробник не наводить графік залежності ККД від вихідної потужності, зате наводить залежність ККД від вхідної напруги й температури. І тут цілком передбачувано, що ККД зростатиме зі збільшенням вхідної напруги.


Я вимірював ККД лише за напруги мережі 230 вольт, і тут він цілком збігся із заявленим. Потужність навантаження становила від 10 до 140 Вт, відповідно, шкала по горизонталі кратна 10 Вт.


Пульсації напруги на виході вимірювалися за різних струмів навантаження та різної вхідної напруги, але, як виявилося, вони майже не залежать від режиму роботи, тому наведу все стисло.
Також я пробував вимірювати як за прямого підключення щупа осцилографа, так і з фільтром із конденсаторів 1+0.1 мкФ. Різниця була: без фільтра з’являлися дуже короткі «голки» з повним розмахом не більш як 80 мВ навіть у найважчому режимі. Це зумовлено тим, що на виході блока живлення немає LC-фільтра, але, як показала практика, він йому особливо й не потрібен.

Трохи осцилограм, тут і далі — з фільтром.
Вхідна напруга 230 вольт, навантаження 0, 60 і 135 Вт: ліворуч ВЧ-пульсації, праворуч НЧ.


За вхідної напруги 100 вольт практично нічого не змінилося, трохи збільшився шум, але буквально на межі помітності.
Навантаження 30 і 135 Вт.


Ще на самому початку я писав, що блок живлення має плавне регулювання напруги, а також згадував про максимальний заявлений струм у 5 ампер.
Річ у тім, що ці БЖ можна з’єднувати як послідовно, так і паралельно, а робити це можна тому, що вони вміють працювати в режимі стабілізації струму. Але оскільки балансування навантаження реалізоване лише завдяки режиму CC (без об’єднання кіл ЗЗ), для кращого балансування треба намагатися, щоб напруга була якомога однаковою.

І тут ми повертаємося до максимального заявленого струму навантаження. У режимі паралельного ввімкнення вихідний струм одного з БЖ цілком може перевищити 5 А і, найімовірніше, упреться в його максимальний струм, визначений порогом налаштування захисту за струмом. У цьому БЖ це 5,8–6 А.


1. Часто в режимі стабілізації струму блоки живлення починають працювати дещо гірше, тому перевірив і цей режим.
Як навантаження використовував зв’язку з трьох резисторів номіналом 10 Ом, з’єднаних паралельно, тобто загальний опір становив близько 3,3–3,4 Ом. Напруга на виході БЖ при цьому знизилася до 19,7 В, відповідно, струм становив близько 5,9 А. Але блок працював просто чудово, пульсації на виході не відрізнялися від тих, що були в режимі стабілізації напруги.
2. На додачу перевірив поведінку блока живлення з імпульсним навантаженням — звичайним паяльником TS100, який після виходу на робочий режим починає споживати в імпульсному режимі струм близько 2,5 А. І тут у мене не було жодних запитань, блок працював цілком адекватно.



І, звісно, як обійтися без важливого тесту — вимірювання температури блока живлення в різних режимах.
Тест проводився за вхідної напруги 230 В. БЖ лежав на столі з трохи піднятою кришкою, щоб можна було робити термознімки. Звісно, можна сказати, що тест не зовсім коректний: блок має стояти вертикально в шафі, а не лежати на столі. Але в інструкції немає жодних обмежень щодо положення БЖ у просторі, тож його цілком можна використовувати й горизонтально, хоча охолодження в такому разі буде гіршим.

Якщо спростити, то в моєму тесті БЖ більше нагрівається через те, що лежить горизонтально, але охолоджується краще, бо не стоїть у шафі. Тобто одне компенсує інше. Крім того, насправді БЖ лежав із трохи піднятою верхньою частиною, щоб радіатор хоч якось працював.


Далі були тести з навантаженням 60, 120, 135 і ще раз 135 Вт, кожен етап тривав по 30 хвилин.
Термознімки наприкінці перших трьох етапів.


Другі пів години за потужності, близької до максимальної, я провів просто для доповнення — подивитися, наскільки зросте температура. Але різниця становила близько 5–7 градусів.

Не скажу, що результати тесту мені дуже сподобалися. Так, блок живлення був у не надто оптимальному положенні, але напруга в мережі становила 230 В, та й температура повітря була близько 21–22 градусів.
У результаті на корпусі я отримав близько 50 градусів, а найгарячішою була ділянка між трансформатором і вихідним дроселем.
Обмотка трансформатора при цьому нагрілася приблизно до 100 градусів, а його магнітопровід — до 84–85. Дросель був трохи холоднішим: обмотка — 93 градуси, магнітопровід — 83.


Наступний тест я почав майже одразу після попереднього, навіть не давши блоку як слід охолонути. Але почну не з опису тесту, а з графіків, наведених в описі.
Ліворуч — графік залежності вихідної потужності від температури повітря зі сторінки виробника, праворуч — такий самий графік з інструкції. Неозброєним оком помітні суттєві відмінності: на лівому графіку дозволено використовувати БЖ за 100% потужності за температури повітря до 70 градусів, а на правому вказано, що в діапазоні 50–75 градусів потужність треба лінійно знижувати до 50% від максимальної.

Погодьтеся, графіки дещо… різні. Фактично в першому випадку маємо 120 Вт за 70 градусів, у другому — ті самі 120 Вт, але вже лише за 50 градусів, а за 70 буде всього 72 Вт. Думаю, виробникові варто уважніше ставитися до інформації, яку він надає. Наскільки я розумію, правильний графік — праворуч.


Отже, блок живлення встановили в металевий бокс, який уже брав участь у тестах MeanWell SDR-120-24.
Проводи вивели назовні й під’єднали до електронного навантаження. Навантаження становило 5,5 А, або 132 Вт потужності.


Жодних етапів тут не було: просто ввімкнув навантаження на кілька годин і пішов у своїх справах.
У результаті отримуємо близько 55–60 градусів на корпусі й близько 100 градусів у районі вихідних кіл, хоча в боксі, крім БЖ, нічого не було.
Зауважу, що і в дроселя коректора, і в силового трансформатора на каркасі є вільне місце. Чому для обмоток не використали провід більшого перерізу або більшу кількість жил — мені незрозуміло. Така зміна коштує копійки, але трохи підвищує ККД і, відповідно, зменшує нагрівання цих вузлів. Як видно на термознімку, саме вони й є найгарячішими.


А це тест за вхідної напруги 100 В. Хронологічно його проводив першим, але додати до огляду вирішив уже потім.
Тут блок живлення просто лежав плазом на столі. Навантаження було таким самим, як і раніше: етапи по 30 хвилин із потужністю 60, 120 і 135 Вт.

Термознімок після завершення всіх трьох етапів. Видно, що зона нагрівання розширилася, а нагрівання вузла ККМ, вхідного діодного моста й термістора помітно зросло. Власне, цього й слід було очікувати: термістор і діодний міст нагріваються через збільшення вхідного струму, а коректор — тому, що фактично тут він працює на повну потужність.


1. Щоб краще було видно розподіл температур, довелося прикрити термістор, адже він нагрівався до 125 градусів, і тепловізор перемикав фокус на нього.
2. Обмотка дроселя коректора нагрівалася майже до 100 градусів, але більше мою увагу привернула пляма нагрівання праворуч від вхідного конденсатора. Судячи з розташування плями нагрівання та зворотного боку плати, гріються резистори вузла снабера. Думаю, є сенс або збільшити їхню потужність, або кількість.
3. І так само, як в інших тестах, помітне чимале нагрівання вихідного вузла.


Залежність вихідної напруги від температури перевірялася в найважчому режимі — за вхідної напруги 100 вольт і максимальної вихідної потужності. І тут можу сказати, що все просто чудово:
1. Напруга без навантаження на холодному БЖ.
2. Під максимальним навантаженням після прогрівання.
3. Без навантаження після прогрівання.

Як бачимо, різниця становить лише близько 3 мВ, що особливо корисно за паралельного підключення кількох таких БЖ.


А цей тест радше спонтанний, адже раніше я подібних тестів не проводив. Вище я писав, що цей блок живлення не можна експлуатувати без заземлення, і поясню чому.
З міркувань безпеки відстань між контактами первинної (гарячої) та вторинної (холодної) сторін роблять близько 6–7 мм, що забезпечує достатній захист від пробою. Для додаткового захисту в платі роблять захисні прорізи. У цього БЖ найвужче місце плати — ділянка під оптронами, тим паче що прорізів там немає. Але уважні читачі напевно звернули увагу на те, що майже всі силові елементи розміщені на одному радіаторі, а відстань від їхніх виводів до площини радіатора явно менша за 6–7 мм.
У цьому разі можливий пробій за ланцюгом: виводи високовольтних елементів — радіатор — виводи елементів низьковольтної сторони. Виробник, відповідно, декларує напругу ізоляції 1500 вольт між радіатором і елементом та 3000 (1500+1500) за вказаним вище ланцюгом, що цілком логічно.

Я ж просто заради експерименту вирішив перевірити, якою за нормальних умов є напруга пробою між радіатором і виводами силових елементів. Для цього взяв радіатор, установив на нього пару транзисторів у такому самому корпусі, як у цьому БЖ, а виводи кожного елемента з’єднав між собою, щоб його не спалити.


Для повної автентичності тесту навіть наніс термопасту. На фото можна оцінити приблизну відстань між виводами та радіатором.


Далі задум тесту був гранично простим: подаємо напругу 5 кВ між радіатором і одним із транзисторів — має статися пробій, потім перемикаю мегаомметр у ланцюг виводи першого транзистора — виводи другого транзистора, і, відповідно, тут пробою не отримую.
Але «щось пішло не так»: загалом пробою за напруги 5 кВ у ланцюзі радіатор — виводи не було ні з першим, ні з другим піддослідним, причому в другому випадку я навіть почекав приблизно 5 хвилин.

Припускаю, що далася взнаки низька вологість повітря, адже за інших умов і за порівнянної відстані пробій у мене виникав.

Але скажу так: у будь-якому разі для безпечної роботи цей блок живлення потребує заземлення!


Підсумуймо.
Почну з конструкції: тут мені все сподобалося буквально з першого погляду. Все-таки радіатор солідних розмірів, та ще й винесений за межі корпусу, — це однозначно корисно. Корпус, який поміщається у звичайний щиток, — теж непогано, щоправда, вентиляційні отвори завеликі, треба стежити, щоб у них нічого не потрапило.
До характеристик і їх дотримання в мене також не було претензій, особливо сподобалися точність підтримання вихідної напруги та відповідність заявленої вихідної потужності реальній.
Серед приємних особливостей відзначу наявність режиму стабілізації струму, а не просто захисту. З цим пов’язано й те, що ці блоки живлення можна вмикати паралельно. Сюди ж віднесу широкий діапазон робочих температур і наявність захисту від перегрівання.

Тепер про те, що, на мій погляд, можна було б поліпшити.
Особисто мені не дуже сподобалася ситуація з нагріванням: з огляду на заявлений розширений діапазон температур, а також орієнтацію на промисловий сегмент і можливість установлення в щільно заповнених щитах, нагрівання все-таки зависоке. Частково винен активний ККМ і, як наслідок, знижений ККД. Крім того, я вважаю, що ККД можна було б трохи підвищити. Наприклад, у згаданого вище MeanWell SDR-120-24 він заявлений на рівні 91% проти 86–87% у моделі, яку я оглядаю, і в ньому також є активний ККМ.
Крім того, є зауваження щодо температурного режиму окремих компонентів, який можна було б поліпшити. Та й третій вихідний конденсатор на додачу до двох установлених не завадив би.
Також мені не дуже сподобалися глибокі отвори для доступу до клемників: немає стовідсоткової впевненості, що провід вставлено надійно, а крім того, не кожен обтискний наконечник для багатожильних проводів увійде в отвір.


Ну і важливе питання ціни. Думаю, чимала частина читачів скаже: навіщо платити 110 доларів за такий блок живлення, якщо приблизно за 35 можна купити MeanWell SDR-120-24, який має майже такі самі характеристики.
Так, характеристики цих блоків живлення дуже схожі, але водночас є й деякі суттєві відмінності:
1. Розміри, а точніше, формфактор: SDR-120-24 поміститься не в кожен щиток. Він хоч і значно вужчий, але помітно вищий.
2. Температурний діапазон: у SDR-120-24 він починається від -25, а в того, що ми оглядаємо, — від -40, хоча мені сказали, що його випробовували й за -50.
3. Наявність режиму стабілізації струму і, відповідно, можливість паралельного підключення блоків живлення. Хоча тут є нюанс: у SDR-120-24 у характеристиках також зазначено:

але паралельна робота при цьому не передбачається.

Чи варта всього цього переплата — сказати складно. Я лише надав інформацію для роздумів. На цьому в мене поки все, сподіваюся, було корисно, і, як завжди, буду радий запитанням і просто коментарям.