Три класичні блоки живлення на 120, 150 і 200 ватів

Ще кілька блоків живлення, але цього разу — класика як вона є: і за схемотехнікою та конструкцією, і за бюджетністю рішення. Та все одно сподіваюся, що буде корисно.

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 обліковий запис

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

Ці блоки живлення цілком заслужено належать до класичних. Не знаю, скільки подібних моделей уже виготовили, але майже впевнений, що набагато більше кількох десятків мільйонів. Звісно, вони відрізняються одна від одної, але практика показує, що відмінності радше косметичні й здебільшого стосуються встановлених у них компонентів.
Так, це БЖ на базі TL494, якій уже кілька десятків років. Вони з'явилися щонайменше за часів появи комп'ютерів AT, але широкого поширення набули за часів ATX. Паралельно випускалися й спрощені версії з однією вихідною напругою — про такі моделі ми сьогодні й поговоримо.

Блоків буде три, але почну з двох, які приїхали раніше. Це моделі на 120 і 150 ватів, що для такої схемотехніки вважається мінімальною потужністю. Нижче зазвичай ідуть однотактні перетворювачі, які простіші й дешевші.


Такі блоки живлення зазвичай мають вигляд алюмінієвого шасі з металевою кришкою. Тут також класичне рішення.
Розміри однакові: 200х98х42мм.
З торця розташований клемник, виходи здвоєні, є захисна кришка з фіксатором. До речі, цікаво, що Mean Well майже ніколи не робить кришок на клемниках. Чому — не розумію: як на мене, це зручно й підвищує безпеку.


Усередині вони настільки схожі, що їх легко сплутати: при побіжному погляді ви не зможете відрізнити один від одного. Я теж так подумав, але ні — відмінності все ж є.


Почну з моделі PTA-120W-12V, посилання на товар

Компонування найзвичайнісіньке, нічого нового.


На вході — запобіжник, фільтр і термістор, а також, звісно, перемикач мережевої напруги.
Пара конденсаторів із заявленою ємністю 220мкФ.
Типові транзистори 13007. Встановлені через термопасту, але мені здалося, що вони прилягають не дуже добре — можливо, через відносно м'який корпус. Пізніше перевіримо це за температурою.


На виході — діодна збірка на 20А 100 вольт, силовий дросель і чотири конденсатори 1000мкФ 16 вольт. Також зазначу, що в потрібних місцях стоять Y-конденсатори, а не звичайні високовольтні.
У цієї схемотехніки є перевага: можна ставити вихідні конденсатори на нижчу напругу, ніж у зворотноходових БЖ, тому 16 вольт для них цілком нормально.

Крім того, оскільки тут застосовано TL494, яка має два підсилювачі помилки, такі блоки живлення загалом можна використовувати як зарядний пристрій без жодних переробок. Річ у тім, що тут ШІМ-контролер повноцінно контролює струм і напругу на виході. Якщо під'єднати до виходу акумулятор, блок має перейти в режим CC. Щоправда, є нюанс: обов'язково треба перевірити вихідний струм, щоб він був трохи вищим за заявлений. Якщо ж він буде значно вищим, БЖ працюватиме з перевантаженням.



Навіть компонування керувальної частини більш-менш типове: видно ШІМ-контролер і ТГР.



Другий блок — PTA-150W-12V, посилання на товар

Зовні майже такий самий.


Тут теж є фільтр, такі самі конденсатори й транзистори, така сама вихідна діодна збірка, а дросель трохи інший.


Навіть вузол ШІМ-контролера такий самий.


Але насправді між цими блоками є кілька відмінностей.
1. Різне маркування та версія плати, хоча, як на мене, цілком можна було зробити універсальну плату.
2. У БЖ на 120 ватів — окремі діоди вхідного діодного моста, а в моделі на 150 ватів — власне діодний міст. Знову ж таки, не бачу принципової різниці, хоча діодний міст тут трохи потужніший.


1. Трансформатори мають однакові габарити, але маркування відрізняється на одну цифру. Думаю, насправді вони однакові.
2. Діодна збірка на виході потужністю 120 Вт просто прикручена до корпусу, а в моделі на 150 Вт використано теплорозподільник, що, звісно, краще.
Також відрізняються вихідні дроселі: по-перше, різні магнітопроводи, а по-друге, різна кількість витків.


Вийняв плату з корпуса одного блока — можна було подивитися й усі інші, але не бачив у цьому великого сенсу. Між платою та корпусом прокладено ізолятор.


Друкована плата з гетинаксу, але так майже в усіх. Трасування загалом нормальне, хоча одне вузьке місце я таки знайшов.


1. Є відносно вузьке місце між первинною та вторинною сторонами. Не скажу, що в цьому випадку варто чогось остерігатися, але, думаю, могли зробити краще. Взагалі це доріжка до перемикача напруги, і в нашому випадку вона взагалі не потрібна — можна просто обрізати її зліва.
2. Також знайшов сліди ручного паяння: видно, що після монтажу плати щось пішло не так, і один вивід ШІМ-контролера пропаяли окремо. Загалом, це теж не щось незвичайне; гірше було б, якби його не пропаяли.


Конденсатори.
1, 2. Вхідні конденсатори мають реальну ємність близько 134 мкФ за заявлених 220, тож загальна ємність фільтра становить лише 67 мкФ, тоді як рекомендоване значення — близько 100–120 для моделей на 120 Вт і 130–150 для моделей на 150 Вт. Так, в обох блоках живлення встановлено однакові конденсатори, тому для моделі на 150 Вт ємність приблизно вдвічі менша за рекомендовану.
3. На виході все гаразд, тут у мене, власне, претензій немає.



Далі, як завжди, збираємо стенд і переходимо до тестів.


Блоки живлення мають регулювання вихідної напруги. У моделі на 120 Вт діапазон становить 11.55–14.04, що, до речі, цілком підходить як напруга буферного режиму для літій-залізо-фосфатних акумуляторів.


Напруга в різних режимах.
Холодний блок живлення без навантаження.


1. Холодний блок живлення за навантаження 50%
2. Теплий за навантаження 100%
3. Гарячий за навантаження 100%
4. Гарячий без навантаження.

Результати чудові: напруга трохи залежить від температури, але не залежить від навантаження. А якщо врахувати, що до регульованого блока живлення вимоги нижчі через наявність підлаштувального резистора, то це просто супер.


ККД, як і очікувалося, не дуже високий і становить близько 80–81% майже в усьому діапазоні.
Максимальний струм — близько 11 А; за 12 А блок живлення вже переходить у режим CC. Точний струм переходу в режим CC не вимірював.



ВЧ-пульсації не дуже високі, я б навіть сказав — чудові. На першому фото блок без навантаження, близько 35 мВ; далі — за навантаження 33, 66 і 100%, і навіть у максимальному режимі розмах приблизно такий самий — 35–40 мВ.


А от із НЧ-пульсаціями на частоті 100 Гц ситуація очікувано гірша — дається взнаки мала ємність вхідного конденсатора.


Температура після прогрівання за навантаження 50%.
Загалом тут усе чудово, можна сказати, що блок холодний. Найгарячішими були резистори в первинній частині, але це нормально.


Звісно, цікавіший тест за повного навантаження. Тут також, на мій погляд, усе гаразд.
Транзистори — 63 градуси
Трансформатор — 66 градусів
Вихідна діодна збірка — 92 градуси
Вихідний дросель — 89 градусів.

На мій погляд, тут навіть є пристойний запас за потужністю, що, звісно, приємно.


Другий блок — на 150 Вт.
Як не дивно, діапазон регулювання напруги тут менший, а максимум я отримав близько 13.7 В, що загалом дорівнює напрузі буферного режиму літій-залізо-фосфатних акумуляторів на 12 В.



На початку тесту без навантаження маємо 12.044 В.


1. За навантаження 50% на холодному блоці живлення напруга змінилася лише на 1 мВ
2. На теплому блоці живлення за навантаження 100%
3. На гарячому блоці живлення за навантаження 100%
4. На гарячому БЖ без навантаження.

Власне, тут ми також бачимо картину, як і з попередньою моделлю: є певна залежність напруги від температури й майже немає залежності від струму навантаження — цілком нормально.


ККД у діапазоні струмів навантаження 1–13 А; при підвищенні до 14 А БЖ переходить у режим CC. Реальний струм переходу, думаю, трохи нижчий, додатково не вимірював.
Тут ККД трохи вищий і становить близько 83–84%.



ВЧ-пульсації більші, ніж у версії на 120 Вт, але все ж залишаються в розумних межах і становлять 60–70 мВ за максимальної потужності.
Результати без навантаження та за навантаження 33, 66 і 100%.


Результати з НЧ-пульсаціями більш ніж передбачувані: усе-таки 67 мкФ для БЖ на 150 Вт — це мало. Оцінюючи розмах пульсацій, завжди звертайте увагу на роздільну здатність — скільки мВ на поділку. Тут 20 мВ, а на скриншоті вище було 10 мВ.


Температури після тестування за навантаження 50% — знову все майже холодне.


І за навантаження 100%.
Трансформатор — 75, чудово
Транзистори — 68, просто супер
Діодна збірка — 103, прийнятно
Вихідний дросель — 78, чудово.




Третій блок трохи затримався в дорозі — це PTA-200W-12V, посилання на товар

Зовні він виглядає точно так само, як попередні, навіть розміри ідентичні.


Та й усередині майже не відрізняється, принаймні під час побіжного огляду. Про всяк випадок: 200 Вт — праворуч :)


1. На вході так само, як у моделі на 150 Вт
2. Конденсатори також заявлені як 220 мкФ, але колір інший.
3. А ось транзистори поставили «потужніші»: тут уже 13009, а не 13007.
4. Маркування також інше.




1. Силовий дросель такий самий, як у моделі на 150 Вт, але трансформатор явно інший: у моделей на 120 і 150 Вт магнітопровід мав розмір 43х36х11 мм, а в моделі на 200 Вт — уже 44х41х12 мм.
2. Діодна збірка також стала більшою — тепер 30 А, 100 В.
3. А ось ті самі шунти, які відповідають за режим CC; тут їх два, замість одного в блоках на 120 і 150 Вт
4. Вихідні конденсатори також мають більшу ємність: було 4х1000 мкФ, стало 4х2200 мкФ, що, на мій погляд, навіть із великим запасом.



1. Виявилося, що ємність вхідних конденсаторів також близька до заявленої. За послідовного з’єднання маємо 100 мкФ, отже, кожен має близько 200 мкФ за заявлених 220. Але одразу скажу: для БЖ на 200 Вт ємність 100 мкФ — це мало.
2. У вихідних замість очікуваних 11000 маємо 9130, але цього більш ніж достатньо.


Діапазон регулювання напруги такий самий, як у версії на 150 Вт.


Виставляємо приблизно 12 В, у мене вийшло 12.03. До речі, регулювання в блоків хоч і відбувається в не дуже широкому діапазоні, але точним його не назвеш.


1. Холодний БЖ за струму 8.5 А
2. Теплий БЖ за струму 17 А
3. Гарячий БЖ за струму 17 А
4. Гарячий БЖ без навантаження.

Усе повністю ідентичне двом попереднім моделям, також без зауважень.



ККД приблизно такий самий, як у попередньої моделі, на рівні 83–84%. Перевірку проводили в діапазоні 1–18 А, за 19 А блок перейшов у режим CC.


ВЧ-пульсації без навантаження та за струму 6, 12 і 18 А. Тут претензій немає: навіть за струму 18 А (майже 110% навантаження) повний розмах становить близько 50–60 мВ.


Але пульсації на частоті 100 Гц передбачувано великі. Не допомагає навіть те, що конденсатори мають більшу ємність, хоча, по суті, ємність збільшена приблизно настільки ж, наскільки й потужність, тож усе пропорційно.



Нагрівання за струму 9 А, або потужності близько 108 Вт.
Навіть коментувати нічого: усе майже холодне, чудово.



Нагрівання за струму 18 А, або потужності близько 216 Вт.

Трансформатор — 85, нормально.
Транзистори — 72, чудово.
Вихідна діодна збірка — 115, якось забагато. Можливо, варто притиснути її сильніше або нанести кращу термопасту.
Вихідний дросель — 105, теж забагато.

Думаю, що за потужності близько 200 Вт температури трохи знизяться, і, в принципі, це й буде тривалим максимумом для цього блока.


Мені категорично не давали спокою пульсації на частоті 100 Гц, тож я вирішив перевірити, чи сильно вони зменшаться, якщо довести вхідну ємність до рекомендованої. Тому додав конденсатор на 100 мкФ.
Тепер маємо блок живлення на 200 Вт із вхідним конденсатором ємністю також близько 200 мкФ. Припаяв його просто до виводів діодного моста. Так, я вже якось писав, як можна збільшити ємність фільтра, встановивши не два конденсатори на 200–250 В, а один на 400–450 В.



Розмах пульсацій значно зменшився: ліворуч — із рідними конденсаторами, праворуч — із ємністю «за підручником». Струми навантаження — 6, 12 і 18 А.
Тобто правильна ємність не забезпечить нульових або близьких до нуля пульсацій, але зменшить їх до певної межі. Крім того, як бачимо, розмах пульсацій безпосередньо залежить від потужності навантаження. І, грубо кажучи, з доданим конденсатором пульсації на низьких частотах приблизно такі самі, як за струму 12 А, але з рідними конденсаторами.


Вище я писав, що подібні блоки живлення можна використовувати як зарядні пристрої. Звісно, йдеться про варіанти на базі TL494, які мають зворотний зв’язок за струмом.
Для експерименту взяв блок на 150 Вт і викрутив напругу на максимум. Вона виявилася дуже близькою до напруги буферного режиму 4S батареї LiFePO4.


Далі перевірив струм, імітуючи різну напругу батареї. Насправді під час використання батареї та коротких проводів картина буде ще кращою, адже за вищої напруги струм зменшується через падіння напруги на проводах. Тобто струм тут визначається не налаштуваннями навантаження, а самим блоком живлення, оскільки навантаження працює в режимі CV.

Ще раз нагадую: якщо перевіряємо блок живлення, що працює в режимі CV, то навантаження працює в режимі CC; якщо перевіряємо зарядний пристрій у режимі CC, то навантаження працює в режимі CV!


Але гаразд, це не так важливо, дивімося.
Якщо на батареї 14 В, струм дорівнює нулю, і це зрозуміло: сам блок живлення видає меншу напругу.
За 13 В струм становив близько 11,4 А. Якби проводи були коротшими й товстішими, струм був би більшим.
За подальшого зниження напруги до 12, а потім до 11 В падіння вже не впливає, і блок повноцінно стабілізує струм, який становив близько 15 А.

Звісно, хотілося б трохи меншого струму, адже наприкінці заряджання в такому варіанті потужність становитиме близько 180 Вт, що дещо більше за заявлені 150 Вт. Тут є кілька варіантів:
1. Забити й користуватися, адже блок живлення справді може видавати таку потужність, а заряджання зазвичай триває не так уже й довго.
2. Скоригувати номінал резистора, що задає струм.
3. Трохи підпиляти струмовимірювальний шунт, щоб збільшити його опір. Краще підпилювати по всій довжині. Грубо кажучи, якщо зменшити його переріз удвічі, то й струм упаде вдвічі.

Перший спосіб — найпростіший, другий — правильний, третій — компромісний, не потребує вміння користуватися паяльником :)



Висновки.
Ну, в принципі, тут і так усе зрозуміло: блоки — типова класика, до того ж бюджетна, що видно з економії на вхідних конденсаторах. Але, справедливості заради, варто сказати, що заощадили, по суті, лише на цих конденсаторах. А так, вхідний фільтр є, трансформатор має запас, перегрівання немає, блоки на 120 і 150 Вт узагалі умовно холодні, та й не сказав би, що складання погане.
Мабуть, єдине, до чого маю претензії, — це низькочастотні пульсації. Тобто чутливі навантаження, наприклад підсилювачі, краще від нього не живити. А ось різні зарядні пристрої, перетворювачі, освітлення — без проблем.
Ну а хто вміє користуватися паяльником і може знайти вдома конденсатор на 68–100 мкФ, 400 В, легко отримає кращий результат.

Якщо зовсім коротко: відносно непогані бюджетні блоки живлення для різних невибагливих завдань, такі собі робочі віслючки.
На сьогодні все. Як завжди, буду радий вашим коментарям і ще раз дякую Віталію за надіслані зразки, а я пішов тестувати інші блоки :)