Огляд і перероблення блока живлення Mean Well LRS-150-12 на ДБЖ

Як я й писав раніше, далі буде застосування плати адаптера PSU-UPS, а заразом сьогодні буде й огляд блока живлення Meanwell серії LRS-150.

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

Також підписатися на оновлення й нові статті можна в телеграм-каналі — https://t.me/KirichBlog

Це далеко не перший огляд продукції фірми Meanwell, і перед початком статті я хотів би про всяк випадок перелічити всі імпульсні блоки живлення цієї фірми, які побували на моєму робочому столі. Для деяких я навіть креслив схему — раптом комусь стане в пригоді.
RPS-120-27
SDR-120-24
EPP-100-12
EPS-65S-24
HDR-60-12
HDR-100-12N
IRM-60-24ST
LRS-350-24
SP-320-5
PSC-160A-C частина 1
PSC-160A-C частина 2
LRS-100-48
LRS-350-48
HDR-15-24
EPP-500-54
AD-55A

Поки збирав посилання, навіть сам здивувався, скільки їх через мене пройшло. Сьогоднішній огляд — уже шістнадцятого блока живлення MeanWell, і це не останній, бо в мене їх два.
Так, придбав нагоду пару блоків живлення — на 150 і 200 Вт, саме для перероблення на ДБЖ, але загалом більше для того, щоб зрозуміти, який із них зручніше й технологічніше переробляти. Купував офлайн, посилання на AliExpress — для прикладу, хоча й там ціна відносно непогана, а підробки мінвелів мені не траплялися.


Сьогодні йтиметься про молодшу версію, на 150 Вт, що й відображено в маркуванні.
Також зазначено й напругу — 12 вольт, хоча до цієї серії входять п’ять моделей: 12, 15, 24, 36 і 48 вольт. Цікаво, що, на відміну від більшості інших лінійок, тут немає моделі на 5 або 9 вольт, тож 12 вольт — найнижча напруга.
Тут і далі наводитиму витяги з даташита.


Зовні це звичайнісінький БЖ у перфорованому кожусі.


Мабуть, єдине, що зовні відрізняє БЖ лінійки LRS, — це мала товщина. І скажу вам, що іноді це справді буває критично.


До речі, про розміри.


Підключення через гвинтовий клемник без кришки, є регулювання вихідної напруги та світлодіодний індикатор її наявності.
З незвичного — БЖ не Wide range, тому має перемикач 115/230 вольт, частково прихований за решіткою корпусу.


Але зовні він не надто цікавий, тож знімаємо кожух і дивимося, що всередині.


Компонування доволі щільне, і в цьому випадку для моєї доробки це мінус, бо прилаштувати сюди ще й додаткову плату буде складно.


Трохи фото на рівні компонентів.
1. Вхідний мережевий фільтр — тут узагалі клас: мало того, що є запобіжник, варистори (кілька), X-конденсатори, термістори (два), так ще й Y-конденсаторів наставили від душі: і до дроселя, і після, і між вторинною та первинною частинами, а також додали розрядник.
2. На вході запобіжник на 5 А і варистор на 470 вольт.
3. Незвично, але міжобмотковий конденсатор є не лише на мінусовому, а й на плюсовому виході; на мінусі стоїть 3.3нФ, а на плюсі — 10нФ.
4. Розрядник спалахує під час стрибків напруги в мережі, наприклад під час подавання живлення та іскріння.


1. Два термістори стоять після діодного моста: один на плюсі, другий на мінусі високовольтного кола.
2. Конденсатори з’єднані послідовно, паралельно кожному стоїть варистор на 240 вольт.
3, 4. Вхідні конденсатори Lelon 330мкФ 200 вольт. Думаю, що вузький діапазон вхідної напруги та перемикач — це вимушений захід заради компактності, адже для широкого діапазону потрібен вхідний конденсатор більшої ємності, а тут маємо 165 мкФ на 150 Вт вихідної потужності, чого цілком достатньо.


1. До трансформатора притиснуто термодатчик захисту від перегрівання, поруч два оптрони: основний і в колі захисту від перенапруги на виході.
2. Гаряча частина: супресор, діод снабера, транзистор.
3. Вихідні діодні збірки, корпус як радіатор — класика.
4. Вихідних конденсаторів аж 8 шт., Rubycon 1000 мкФ, але на 16 вольт, хоча можна було поставити й на 25.


Під платою прокладено ізолятор, а сама плата тримається завдяки виступам корпусу, одному гвинтику та парі притискачів силових елементів.


Знизу все чистенько й акуратненько, на платі є захисні прорізи — гарно.


1. Високовольтний транзистор 60R290P виробництва MagnaChip, раніше якось таких не зустрічав.
2. Пам’ятаю, хтось у відеоогляді дешевого китайського інвертора скаржився, мовляв, поставили транзистори з різних партій. Ха, фірмовий блок живлення, а на виході маємо пару діодних збірок, увімкнених паралельно, але явно з зовсім різних партій, а може, навіть із різних заводів :)


Знизу компонентів теж вистачає:
1. Вузол розряджання вхідних X-конденсаторів: спочатку планували спеціальну мікросхему, але вирішили поставити просто резистори.
2. Мікросхема ШІМ-контролера має маркування MW03A, раніше вона мені вже траплялася в LRS-150, даташита не знайшов.
3. Вихідне коло класичне, зі зворотним зв’язком на базі TL431. Крім того, плата спочатку розрахована на встановлення синхронного випрямляча. Зазвичай його ставлять у моделях на 3.3–5 вольт, тобто в нижній частині лінійки, але в цьому випадку маємо модель на 12 вольт, яка є найнижчою за напругою, а синхронного випрямляча немає.
4. Коло захисту від перенапруги на виході використовується для захисту в разі виходу з ладу основного кола зворотного зв’язку. Налаштоване приблизно на 15–16 вольт, стабілітрон на 14 вольт.


У даташиті була блок-схема, але тут нічого цікавого.


І трохи тестів.
1. Спочатку було налаштовано на 12.15 вольта
2, 3. Повний діапазон регулювання — 9.6–14.1 вольта, чудово, адже це не лише повністю відповідає моєму завданню, а й захист OVP налаштований на вищий поріг.
4. Регулювання грубувате, але 12 вольт виставив без проблем.


Стабілізація напруги залежно від навантаження просто чудова: у діапазоні струмів 0–14 А (за максимального значення 12.5 А) зміни не фіксуються навіть в останньому розряді мого мультиметра.


Захист від перевантаження спрацьовує за струму близько 15.6 А: під час першого прогону було 15.66, під час другого — 15.62. Оскільки вимірювання відбувається в первинному колі, зі збільшенням вихідної напруги поріг знизиться.


Невеликий температурний прогін:
1. Початок тесту, без навантаження, блок живлення трохи теплий.
2. Через 20 хвилин під навантаженням струмом 4.2 А (33%)
3. Через 20 хвилин під навантаженням струмом 8.4 А (66%)
4. Через 20 хвилин під навантаженням струмом 12.5 А (100%)
5. Через 30 хвилин під навантаженням струмом 14 А
6. Через сумарно 1 годину 30 хвилин тесту, після зняття навантаження.

Помітна позитивна залежність напруги від температури: починали з 12.008, закінчили на 12.034 вольта.


Після тесту я залишив блок живлення увімкненим, але без навантаження, на пів години, проте напруга знизилася лише до 12.020 вольта.
Потім вимкнув блок живлення, щоб він охолов, ще на годину й перевірив знову: напруга була 12.013 вольта. Очевидно, маємо відхилення напруги, імовірно через зміщення повзунка змінного резистора під впливом температури, але це не точно.


Блок живлення перевірявся за кімнатної температури, напруги мережі 230 вольт і в горизонтальному положенні. Судячи з даташита, його можна без проблем навантажувати на всі 100%, але я навантажував навіть більше.


Температуру перевіряв у всіх режимах, але навряд чи комусь цікаво, що там за навантаження 33%, тому термознімки — за навантаження 66, 100 і 110%.


І трохи ближче за навантаження 14 А.
1. Вхідні термістори: все ж за навантаження 66–100% їхня температура помітно нижча.
2. Вихідний транзистор холодний, а ось діод снабера гріється.
3. Вихідні діодні збірки, що цікаво, майже не нагріваються — основне тепло виділяє плата поруч, знизу лише один RC-ланцюг і доріжки.

А ось температура трансформатора навіть за струму 14А становила лише 81 градус, тож запас за потужністю ще є, а точніше — за температурою навколишнього повітря, що, звісно, добре.


А тепер перетворимо блок живлення на джерело безперебійного живлення. Для цього я використав плату з попередньої статті.


Єдине місце, куди вона поміщається, — це місце перемикача вхідної напруги. Оскільки він не потрібен, я вже випаяв його для примірювання.
Заодно довелося випаяти варистори, які стояли паралельно фільтрувальним конденсаторам, а також видалити перемичку — вона заважала реле.
Звісно, варистори добре було б залишити, але, на жаль.



Перемичку довелося перенести на зворотний бік плати. До речі, зверніть увагу на цікаве підключення термісторів: живлення кола запуску береться до термістора, а Y-конденсатори підключені після нього; для цього додано відповідні доріжки.



1. Маркування термістора побачив уже після того, як випаяв його, про всяк випадок додаю фото.
2. Примірювання плати, свердління отворів, перенесення термістора.
3. Один із термісторів довелося трохи змістити. Насправді він не дуже заважав, але оскільки нагрівається, я вирішив трохи відсунути його. До речі, другий термістор до цього стояв буквально впритул між діодним мостом і перемикачем.
4. Свердлимо один отвір, зачищаємо доріжку, поруч перерізаємо доріжку й паяємо перемичку на попереднє місце встановлення.


Блок живлення погано підходить для перероблення: довелося і доріжки перерізати, і шукати місця для свердління отворів так, щоб нічого нічому не заважало.
Свердлимо три отвори, четвертий — штатний, для встановлення шини.


Особливо важливо було не влучити в клемник чи якийсь конденсатор.


Плата кріпиться на пластикові стійки. Спочатку було задумано одну точку кріплення, але для безпеки й надійності я вирішив зробити дві.
У процесі трохи схибив: один отвір просвердлив правильно, 2.3мм, а другий зробив 3мм, хоча спочатку хотів нарізати різьбу М3, щоб стійка вкручувалася прямо в плату. Так можна заощадити на гайках і зменшити товщину кріплення знизу.

Одразу припаяв провід кола СС.



Далі готую чотири відрізки дроту перерізом 2.5мм. Можна було взяти й 1.5мм, але 2.5 і краще, і був під рукою. Довжина, звісно, що менша, то краще.


Плату підключено. Зручно, що доріжка мінуса акумулятора виходить на обидва краї плати. Також одразу встановив відсутній запобіжник — поставив на 20А, меншого відповідного не було; оптимально ставити на 10-15А. Заодно замінив звичайний резистор 150 Ом нижнього плеча подільника вимірювання струму на точний 100 Ом, а також додав ще один резистор шунта (напаяв зверху), зменшивши таким чином опір до 10мОм.

Зменшення номіналу резистора подільника знижує струм заряджання в 1.5 раза, а зменшення опору шунта збільшує його в 1.33 раза, тобто приблизно одне компенсує інше, але є «нюанс». Розрахунковий тривалий струм планується 8А; у цьому разі падіння напруги під час роботи від акумулятора становитиме 0.08 вольта, а розсіювана потужність — 0.64Вт. Загалом плата нормально працюватиме й за струму 10А: падіння становитиме 0.1 вольта, а розсіювана потужність — 1 Вт. Але це не страшно, адже силові дроти водночас виконують роль тепловідводу. Ось така оптимізація вийшла :)


Вигляд знизу — навіть відносно непомітно :)


Власне, монтаж завершено. І знову ж таки, для підвищення безпеки проклав ізоляцію між новою платою та фільтрувальними конденсаторами.


Перше й фактично єдине, що треба зробити, — встановити вихідну напругу 13.80 вольта. І тут виявилася дивина, причому не пов’язана з моєю платою: вихідна напруга повільно плаває в діапазоні +/-3мВ. Також з’ясувалося, що регулювання досить грубе. Було б добре або взагалі прибрати цей резистор, або підібрати його номінал для плавнішого регулювання.


Тепер перевіряємо під навантаженням 8А — усе працює чудово.


Мені було цікаво виміряти падіння напруги в ключових колах за робочого струму 8А та живлення від акумулятора.
1. Коло мінус акумулятора — мінус виходу: 107мВ
2. Коло плюс акумулятора — плюс виходу: 155мВ
3. Коло вимірювання струму — 81.5мВ, що відповідає розрахункам з урахуванням похибки.
4. Коло контактів реле та запобіжника — 123мВ
5. Падіння напруги на контактах реле — близько 100-110мВ, на фото не вмістилося.

Загальне падіння напруги на блоці за струму 8А становить 107+155=262мВ, що, на мою думку, чудово. Найбільше падіння — на контактах реле, на другому місці шунт, рештою можна знехтувати.

Так, мало не забув: тепер у блока живлення з чотирьох вихідних контактів крайні — для підключення акумулятора, середні — для навантаження.


Зі струмом заряджання також проблем не виникло — стабільні 2.1А. Через деякий час, у міру заряджання акумулятора, струм почав падати, а напруга на виході БЖ при цьому становила 13.796 вольта. Це максимальна вихідна напруга, оскільки в цього БЖ немає «вибігу», а навіть якби він був (у разі підключення з розривом землі ОС), то становив би лише 20-25мВ. Тобто нормально і без «вибігу», і з ним, але технічно простіший перший варіант.


У коментарях до минулого огляду зайшла мова про можливі проблеми, і я думаю, що їх міг би спричинити пробій TL431 у колі вимірювання напруги акумулятора. На мою думку, можна спробувати підвищити надійність цього вузла, встановивши додатковий стабілітрон VD8 паралельно TL431. Номіналу 12-18 вольт цілком достатньо. Треба буде додати його в оглядуваний БЖ.

Також скажу про кола автозапуску плати й автоматичного розблокування акумулятора: їх поки не перевірено, але можу сказати, що одночасно їх краще не використовувати, бо коло автоматичного розблокування акумулятора може спричинити автозапуск плати, якщо встановити обидва кола, і зникне захист від переполюсування.


Ось, власне, і результат. А тепер скажу кілька слів про режими навантаження.
Спочатку БЖ був на 150Вт, 12 вольт, або 12.5А навантаження. Я підняв напругу до 13.8 вольта, що за потужності 150Вт дає нам потрібне зниження вихідного струму приблизно до 10.8А. Із цих 10.8А на заряджання акумулятора йде 2.1А, для навантаження користувача залишається 8.7А тривалого струму.
Короткочасний струм може легко становити 10-12А. Навіть якщо БЖ на якийсь час перейде в захист, акумулятор залишиться підключеним, а після зменшення навантаження БЖ знову перейде в режим роботи від мережі.

Тут мене можуть запитати: а чи можна збільшити струм заряджання? Звісно, можна без проблем зробити і 5, і навіть 10А, але є «нюанс». Струм заряджання — це компроміс, адже фактично ви резервуєте його з загального вихідного струму.
Грубо кажучи, у вас є БЖ зі струмом 10А. Можна встановити струм заряджання 1А й залишити 9А для навантаження, а можна встановити струм заряджання 9А, але для навантаження залишиться лише 1А, бо є обмеження в 10А, задане самим БЖ, і перевищувати його не можна. Найгірше те, що після заряджання акумулятора цей залишок ніяк не використовується.

Тепер кілька слів про нагрівання термісторів. Так, вони поруч із платою, але нагріваються тоді, коли плата не гріється, а плата гріється тоді, коли термістори не нагріваються :)
До того ж наш БЖ у штатному режимі працюватиме з навантаженням не більш як 70-80%, адже після заряджання акумулятора струм зменшиться.


Про всяк випадок наклеїв ще й ізоляційну стрічку знизу кожуха в районі плюсового проводу акумулятора, щоб навіть якщо його продавити, нічого не закоротило.




Ось, власне, поки й усе. Можу сказати, що:
1. БЖ чудовий, фільтрація взагалі на п'ять із плюсом, до нагрівання також претензій немає, та й особливо причепитися ні до чого. Сподобався, однозначно рекомендую.
2. Для перероблення на ДБЖ майже зовсім не підходить: надто багато механічної роботи, потрібно демонтувати два варистори, та й узагалі все буквально впритул.

Цей ДБЖ, найімовірніше, буде виставлено на продаж за адекватною ціною, але спочатку запитаю людину, яка надіслала мені інший ДБЖ, чи підійде для її завдань той, що вийшов у сьогоднішній статті.
Другий ДБЖ на 200Вт також, найімовірніше, продаватиметься, але, по-перше, його спочатку треба доробити, а по-друге, може, хтось підкаже, як краще: зробити, наприклад, вихід на 10А і заряджання на 5А чи вихід на 13А і заряджання на 2А?

На сьогодні поки все. Бажаю успіху, а я пішов копирсатися з другим блоком.