Два цікаві блоки живлення на 12 В, 300 і 400 Вт

До мене надійшла чергова партія блоків живлення — багато різних, і сьогодні я розповім про пару цікавих моделей, вартих уваги.

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, просто писатиму про щось цікаве — посилання на обліковий запис

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


Отже, перед нами дві моделі, обидві на 12 В, але одна на 300 Вт, друга — на 400. Сподобався напис на коробці — нові компоненти. Річ у тім, що китайці справді нерідко можуть ставити вживані деталі, найчастіше конденсатори з розібраної техніки. Зазвичай, якщо розкрити щось недороге, можна побачити такий собі «зоопарк» навіть у межах однієї партії. З одного боку часто ставлять фірмові компоненти, з іншого — їхня якість, звісно, може бути різною.
Також можна помітити напис «повна потужність» — це означає, що блоки розраховані на роботу за повної заявленої потужності. Я зазвичай завжди рекомендую використовувати блоки живлення приблизно на 80%, залишаючи близько 20% запасу. Це стосується майже всіх блоків живлення, але річ у тім, що китайці нерідко лукавлять: наприклад, великими цифрами вказують 500 Вт, а десь у далекому кутку китайського даташита дрібним шрифтом додають щось на кшталт «не більше 20 секунд», тоді як реальна тривала потужність становить 50% від зазначеної. На жаль, вони так роблять доволі часто.




Блоки мають брендування, є все необхідне маркування. До речі, я тут подумав: а що, як на тих блоках, які пройшли мою перевірку і які я можу рекомендувати, десь у кутку дрібним шрифтом зазначати щось на кшталт Tested by kirich? Для тих, хто мене знає, це була б певна оцінка якості, адже справді є моделі, які мені сподобалися. Якщо до якоїсь моделі були зауваження, а потім їх усунули, то додавати цей напис лише після виправлень і успішного повторного тестування. Ну, загалом, це так, думки вголос.




1. Підключення за допомогою пружинних клемників. Це ні добре, ні погано: у гвинтових і пружинних клемників є свої переваги й недоліки. Просто слід знати, що клемники, які часто використовують у блоках живлення, розраховані на 16 А, рідше — на 20–25 А. Якщо у вас є кілька паралельних клем, то в разі підключення одного дроту до двох клем рекомендую розвести його жили у формі літери Y і підключити до всіх клем — це зменшить навантаження на клему.
Дивно виглядає зелена клема фази — мабуть, коричневої не було.
2. Збоку є потрійний перемикач, який дає змогу змінювати вихідну напругу. Річ у тім, що цей БЖ призначений для систем освітлення (хоча ніщо не заважає використовувати його для інших цілей), і за допомогою перемикача можна встановити яскравість стрічки на рівні 25–50–75–100%, а також зробити плавний старт до заданого значення.




Ширина — 60 мм, висота — близько 28 мм, обидва параметри однакові для обох блоків, а от довжина різна: 210 і 230 мм.



Почнемо з моделі LS-300W-12V: відповідно, 12 В, 300 Вт, 25 А — посилання

Уже тут одразу помітно, що блок цікавий щонайменше своєю топологією LLC, яка має низку переваг порівняно з типовим «косим напівмостом», який також застосовують у блоках зі співмірною потужністю.




1. На вході повноцінний фільтр, причому не лише з термістором, а й із варистором на 470 В амплітудного значення.
2. Два вхідні конденсатори по 120 мкФ, виробника погано видно, здається, Aishi, що вже непогано.
3. Транзистори й діодний міст прикручені до корпусу, який виконує роль радіатора: транзистори — через термопасту, міст, здається, без неї. При цьому корпус профільований, тому доволі жорсткий.
4. Ключова частина LLC-перетворювача: власне, індуктивність (дросель) + індуктивність (трансформатор) і ємність (конденсатор під дроселем).
5. Не забули й про Y-конденсатор.
6. На виході три полімерні конденсатори по 1000 мкФ і один звичайний на 2200 мкФ, усі на 16 В.

Плату покрито м’яким компаундом на кшталт герметика. Зважайте, цей БЖ не є герметичним, а лише вологостійким, наприклад, до того ж конденсату. Таке покриття також підвищує електробезпеку на випадок потрапляння пилу.



Трансформатор має гарний вигляд, первинна обмотка, судячи з усього, виконана літцендратом, а вторинна — взагалі з мідної шини. Таке рішення дає змогу зменшити вплив скін-ефекту.


До транзисторів я дістався вже після тестів, щоб не порушувати коректність тестування.
На вході PTA18N45, судячи з маркування, 18 ампер, 450 вольт.
На виході чотири штуки ZTG020N04, ними керує контролер синхронного випрямляча TEA1995.

Як на мене, краса: LLC-інвертор + синхронний випрямляч + полімерні конденсатори — мені вже подобається.




Виміряна ємність вхідних конденсаторів — 214/2=107мкФ за заявлених 120, цілком у межах похибки як самих конденсаторів, так і вимірювання. У вихідних показало 5780мкФ, що також нормально.

Нагадаю, ємність вихідних конденсаторів сильно залежить від топології блока живлення та частоти його роботи.



А от регулювання мене справді здивувало. Річ у тім, що часто застосовують ШІМ-регулювання: це просто, забезпечує гарантоване значення еквівалентної потужності (грубо кажучи, 35% заповнення відповідають 35% яскравості світлодіодних стрічок), не спотворює колірну температуру.
Але ШІМ-регулювання має й низку недоліків: по-перше, це підвищене навантаження на блок живлення, по-друге, по суті, це генератор завад, по-третє — пульсації.

Тут застосовано принцип керування напругою: різному відсотку потужності відповідає різна вихідна напруга. Це грубіше, але фактично без пульсацій і завад.

Перемикаючи перші два перемикачі, ми вибираємо напругу, за якої світлодіодні стрічки віддаватимуть близько 25-50-75-100% потужності.


Під час плавного запуску блок різко піднімає напругу приблизно до 7-7.5 вольта, а потім плавно — до встановленого значення, у цьому випадку 12 вольт (100%). На це йде близько 5 секунд.



Для тесту використовувалося одне з навантажень нової серії; підключав за чотирипровідною схемою, щоб підвищити точність оцінювання ККД.



І все одно графік вийшов трохи кривуватий. Ну нічого, скоро має приїхати точніший вимірювач, бо цей мене вже справді дістав.

ККД близько 91% у діапазоні 1-25А, могло бути й краще, але загалом мені подобається.
Захист блока спрацьовує приблизно за 25.5А, тобто буквально впритул до заявленого максимального значення, і, на мій погляд, це якраз підвищує надійність. Хоча, забігаючи наперед, скажу: за результатами тестів я б трохи підняв поріг — приблизно до 27А.




ВЧ-пульсації. Тут я трохи наплутав із масштабом, вибачте, переробляти не став.
Але суть така: повний розмах пульсацій у всьому діапазоні становить приблизно до 250-300мВ, що для джерел живлення такої потужності й напруги цілком нормально.




Краще ситуацію показує тест із НЧ-пульсаціями: по-перше, повний розмах виходить не більшим за ті самі 250-300мВ, по-друге, трохи помітні пульсації 100 Гц. На графіку вони виглядають грубо, але врахуйте, що встановлено лише 50мВ на поділку, тож усе цілком нормально.



Тест проходив етапами приблизно по 20 хвилин (частіше довше): 8, 16, 24 і 25А. Останній тест провів окремо, бо струм був впритул до максимального струму спрацьовування захисту.
Початкова напруга була близько 11.908 вольта; зі збільшенням навантаження та прогріванням вона знижувалася. На гарячому БЖ із повним навантаженням було 11.81 вольта, після зняття навантаження піднялася до 11.991 вольта. Останні дві фотографії: гарячий блок під навантаженням і без нього.
На залежність напруги від струму могло вплинути падіння напруги на клемнику. Також БЖ має позитивну залежність напруги від температури, але загалом результати цілком задовільні.



Ну і температури.
Результати після тестування під струмом 16, 24 і 25 А.
Навіть за повного навантаження трансформатор мав температуру 74 градуси, вхідні транзистори — 66, а вихідні — 80. Найгарячішим, близько 95 градусів, як не дивно, був контролер синхронного випрямляча.



Другий блок живлення, LS-400W-12V — посилання.
Заявлено 12 вольт, 400 ватів, 33 ампери.



По суті, тут виробник просто збільшив ємність конденсаторів і габаритну потужність дроселя та трансформатора. Ну і діодний міст на вході інший, але загалом блоки дуже схожі.

Так, транзистори синхронного випрямляча тут інші: у попереднього були ZTG020N04, тут — ZTG014N04. Даташит одразу не знайшов, але припускаю, що перші мають опір 2 мОм, другі — 1,4 мОм, напруга в обох — до 40 вольт.



Тут я просто не зміг утриматися, щоб не додати фотографії трансформатора. Краса :)



Особливо вторинна обмотка зі здвоєної мідної шини.


А також порівняльне фото начинки двох моделей, щоб було зрозуміло, чому модель на 400 ватів довша.



Ємність вхідного фільтра — близько 270 мкФ або 135 мкФ за заявлених на конденсаторах 150 мкФ, цілком нормально.
На виході змінили конфігурацію конденсаторів: один полімерний на 100 мкФ, але паралельно йому стоять 3 штуки по 3300 мкФ, тому сумарна ємність — близько 11000 мкФ, усі на 16 вольт.


Для тестів використовувалося те саме навантаження з максимальним струмом 50 А і потужністю до 1200 ватів.



ККД тут був навіть трохи вищим, близько 91–92%, але видно, що максимум припадає на потужність близько 150 ватів. Далі ККД падає, але все одно залишається відносно високим.
ККД оцінювався в діапазоні 1–40 А.



ВЧ-пульсації — до приблизно 300 мВ, що також нормально для блоків живлення зі співмірними потужністю та напругою. А з огляду на те, що тут на виході немає фільтра, то взагалі нормально.
Вимірював, як зазвичай, без навантаження та за 33, 66 і 100%.


На НЧ повний розмах становив до 400 мВ, при цьому на повній потужності почали помітно проявлятися пульсації 100 Гц. У цьому випадку результати задовільні. Можна було б трохи поліпшити їх, збільшивши ємність конденсаторів на вході, але загалом нормально.




Робота під навантаженням.
Без навантаження було 11,879 вольта, далі я послідовно навантажував струмом 11, 22, 34 і 35 А. В останньому випадку блок видавав 410 ватів за заявлених 400. На останніх двох фото — гарячий БЖ під струмом 35 А і без навантаження.
Залежність напруги від навантаження цілком задовільна (особливо з урахуванням падіння напруги на клемнику), а від температури — чудова.



Ви, мабуть, запитаєте, чому я вище не вказав максимальний струм спрацювання захисту. А тому, що, по-перше, виявилося, що струму 50 А, який може забезпечити навантаження, замало, а по-друге, цей тест блок живлення провалив.
Написали виробнику, і він відповів, що вони намагаються налаштовувати струм спрацювання захисту на рівні 1.3 від максимального заявленого, але 50 А від 33 — це явно не 1.3, а радше ближче до 1.5. І тут не працює принцип «що більше, то краще»: струм спрацювання захисту має лише трохи перевищувати заявлений максимальний — нормально на 10–20%. Але також слід зважати на температуру: якщо блок сильно нагрівається, струм спрацьовування захисту треба встановлювати майже впритул до робочого або обов’язково ставити термодатчик.

Загалом виробника поінформовано. Заодно запитав, чому в моделі на 300 Вт між кришкою та трансформатором і дроселем є термопрокладки, а в моделі на 400 Вт, яка нагрівається сильніше, їх немає.

Ну а в мене є таке фото, де блок живлення потужністю 400 Вт віддає майже 600.



Температури за вихідного струму 16, 34 і 35 А; нас, як завжди, цікавлять максимальні.

Трансформатор — 94 (саме тому йому не завадить теплопровідна гума), транзистори — 86, тут усе чудово (діодний міст в обох блоках живлення мав приблизно однакову температуру), вихідні транзистори — 123, забагато, а контролер синхронного випрямляча розігрівся понад 130 градусів.
Припускаю, що вихідні транзистори тут «тугіші», тобто мають більшу ємність затвора, драйверу важче ними керувати, відповідно, він сильніше нагрівається; до того ж сильніше нагріваються й самі транзистори, а вони, своєю чергою, ще більше гріють драйвер.

Не сказати, що це добре; на мою думку, максимальний тривалий струм цього блока живлення — близько 30–32 А.



Заодно виміряв температуру інших компонентів.
1. Вхідні термістори — 111 градусів, для них це нормально; вхідний дросель — 74 градуси, теж нормально.
2. Дросель інвертора — 81 градус, чудово.
3. Температура обмоток — 110 градусів, терпимо, але можна було б і нижче.
4. Вихідна клемна колодка була помітно гарячою; вимірювання показало максимальну температуру близько 74 градусів. Схоже, клемна колодка розрахована на 16 А, що разом дає максимальний струм 32 А, а для більшого навантаження клем має бути 3+3.




Висновки.
Я б назвав обидві моделі хорошими, якби не кілька «але».
Модель на 300 Вт, по суті, без претензій: захист налаштовано нормально, нагрів у нормі, пульсації в нормі, елементна база й складання теж сподобалися. Та й загалом, як на мене, це чудовий блок живлення: причепитися можна, але, чесно кажучи, не хочеться.
Модель на 400 Вт могла б бути непоганою, якби не два нюанси: відносно сильний нагрів за струму понад 32 А, а також неправильно встановлений поріг спрацьовування захисту, якого я так і не досяг, упершись у 50 А на виході. Суб’єктивно, якщо скоригувати струм спрацьовування захисту, вийде хороший блок живлення на 350 Вт.

Ну і ціна: близько 14–15 баксів за якісну модель на 300 Вт, та ще й із пасивним охолодженням, — як на мене, непогано.

На цьому поки все з моделями на 12 В, трохи згодом будуть версії на 24 В. Сподіваюся, було цікаво. Як завжди, буду радий вашим коментарям і дякую Віталію за надані зразки.