Чотири блоки живлення на 12 В потужністю 60, 100, 150 і 200 Вт

Надіслали тут кілька тестових зразків від однієї з фабрик. Узагалі вони задумувалися як герметичні, але ми попросили надіслати їх без компаунду, хотілося протестувати «голими» й подивитися, що всередині.

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


Загалом огляд буде відносно коротким: я постарався привести всі тести до одного «стандарту», думаю, так вам буде зручніше, а мені простіше.
Взагалі вони лежать у мене вже дуже давно, у якийсь момент я навіть передумав їх тестувати й писати огляд, але цікавість узяла гору, і, як виявилося, недарма.

Усі моделі упаковані в металеві коробочки, причому це не типовий профіль чи П-подібна коробка, а радше щось на кшталт судочка з кришкою на засувках. Загалом прикольно й зручно :)
Також усі блоки живлення мають кабелі для підключення: не дуже довгі, але цілком нормального перерізу, щоправда, доволі дубові, особливо вихідний кабель у моделі на 200 Вт.

Блоки живлення на 12 В, потужністю 60, 100, 150 і 200 Вт, тобто, по суті, найпоширеніші номінали.




Як зазвичай, почнемо з найслабшої моделі — 60 Вт, або 5 А.



Плату всередині прикручено парою гвинтиків, але з огляду на те, що зазвичай її заливають компаундом, це нормально; також є пластикова ізоляція.


Виглядає відносно акуратно, але місцями якось порожньо, а місцями — дивно.


1. На вході є мережевий фільтр, а також термістор. Простенько, але необхідний мінімум присутній.
2. Є навіть варистор, щоправда, на 560 В (близько 395 В діючого значення), тож функцію захисту від перенапруги він не виконає — радше захищатиме від імпульсних стрибків.
3. Вхідний синфазний дросель.
4. На вході пара конденсаторів по 15 мкФ — як на мене, то дуже мало.

Коли фотографував блок, зрозумів, що саме здавалося мені дивним. Річ у тім, що зазвичай у такому разі виробник надсилає блоки до заливання компаундом — це зрозуміло й логічно, але тут я трохи офігів: блок був залитий компаундом, а потім ретельно очищений. Я реально в шоці.
Тому в нас із людиною, яка надіслала мені ці блоки, є підозра, що їх виробляє якась інша фабрика, а ця просто перепродає.
Звісно, це не факт, але варіант, що хтось узяв готовий блок, розкрив і повністю його очистив, здається мені менш імовірним. А що думаєте ви, які є варіанти?



1. Трансформатор, як на мене, цілком відповідає заявленим 60 Вт, а то й більше.
2. До того ж обмотка літцендратом — зараховано.
3. Дрібниця, а приємно: на виході не лише полімерний конденсатор, а й поруч звичайний, але цілком фірмовий Samxon.
4. Є Y-конденсатор і... якась платка. Хм...




Ні, звісно, я зустрічав блоки живлення з якимись субмодулями, але це явно не Bluetooth і не Wi-Fi — у металевому корпусі він би не працював. Нічого хитрого на кшталт розумного регулювання не заявлено, але платка є, і там явно не TL431.

Маркування мікросхеми затерте, припущу, що це LM358, але це не точно. Є й інші варіанти, причому, судячи з порожніх місць, можна також припустити, що платку розробляли не лише для моделей на 12 В, адже передбачено місце під найпростіший стабілізатор напруги.



Щодо безпеки в мене зауважень немає, принаймні явних косяків не видно.


1. Цікаво, що затерли всі напівпровідники, аж до діодів. Параноя? Думаю, це зробили спеціально для тестових зразків.
2. На виході два діоди й... шунт. Опа, а це явно щось новеньке. Ні, звісно, я таке зустрічав, але це така рідкість, що й не передати...
Також одразу впадає в око відсутність звичної TL431, і це наводить на певні думки.
По-перше, виробник зробив якийсь уніфікований модуль, на якому зав'язаний увесь зворотний зв'язок блока.
При цьому модуль контролює не лише напругу, а й струм; до того ж на первинному боці також є контроль струму, а отже, модуль розрахований на роботу в режимі CC.
Навіщо це потрібно?
Ну, по-перше, це захист від перевантаження, причому кращий, ніж на первинному боці, адже там, по суті, обмежується потужність, а не вихідний струм.
По-друге, таке рішення дає змогу вмикати блоки живлення паралельно, причому навіть не обов'язково, щоб вони були однакової потужності: цілком можна взяти 150+200 і отримати, по суті, БЖ на 350 Вт. Це, звісно, ще треба буде перевірити, але все свідчить на користь цього. Залежить від порога за струмом і наявності справжнього режиму CC.

З усього цього випливає запитання: що це може бути за мікросхема? У мене є підозра, що це AP4310 — здвоєний операційний підсилювач, поєднаний із джерелом опорної напруги. Вона мені траплялася у цьому ДБЖ



Реальна ємність вхідних конденсаторів близька до заявленої, тут запитань немає. Але є запитання до самої величини: навіть 30 мкФ для БЖ потужністю 60 Вт — замало, причому замало навіть для 230 В, а тим паче для 115 В, хоча виробник заявляє діапазон роботи від 200 В. Але навіть так усе одно замало. Ні, працювати він, звісно, буде, але, по-перше, зростають пульсації 100 Гц, по-друге, зменшується ресурс конденсаторів, а по-третє, якщо встановити цей БЖ надворі, що цілком передбачено, то на морозі взагалі буде біда.

До вихідної частини особливих претензій немає, тим паче там є ще й полімерний конденсатор.


Для тестування використовувалося електронне навантаження EBC-A10H. Плата просто лежала на столі, і тут, як завжди, є нюанс: вона розрахована на заливання компаундом, відповідно, у такому вигляді зазвичай охолоджується гірше. Але, можливо, для тесту так навіть правильніше.



Перевірка показала, що захист налаштований на струм близько 5.3 А, причому він не залежить від температури блока живлення. Хтось, звісно, запитає: а де режим CC?
Пояснюю ще раз: блоки, що працюють у режимі CC, коректно перевіряти навантаженням у режимі CV, і навпаки. Якщо блок із режимом CC навантажувати в режимі CC, обмеження саме так і має працювати, тобто скидати напругу до нуля.



ККД оцінювався в діапазоні 0.5–5 ампер із кроком 0.5 ампера і, на мій погляд, для такого БЖ він досить непоганий.


Пульсації без навантаження, а також за струму 1.5, 3 і 5 ампер.
Не сказав би, що вони малі, але й не великі. Думаю, полімерний конденсатор дуже допомагає, тож його встановлення — правильне рішення.



Пульсації 100 Гц майже відсутні, попри малу ємність вхідних конденсаторів, але це, найімовірніше, заслуга схемотехніки та напруги 230 В.



Навантажувальний тест проводився у трьох режимах: 1.5, 3 і 4.5 А. І, якщо чесно, я вже не пам’ятаю, чому обмежився саме 4.5 А, а не 5.
Залежність напруги від навантаження є, але невелика. Частково це також пов’язано з падінням напруги на вихідному кабелі. Залежності від температури немає.




Температури в усіх трьох режимах. За струму 1.5 А коментувати немає сенсу, тому одразу перейду до 3 і 4.5 А.
3 ампери — транзистор 77, діоди близько 85 градусів, трансформатор 66 — чудово.
4.5 ампера — транзистор 120, забагато, діоди 120, теж зависока температура, трансформатор 86 — цілком нормально.

Так, температури транзистора й діодів зависокі, але, думаю, варто врахувати, що повітря зазвичай відводить тепло гірше, ніж компаунд. Тому припускаю, що в корпусі й із компаундом температури будуть нижчими.




Другий блок, 12 вольт, 100 ват, 8.33 ампера.

Конструктивно це повна копія попереднього, тільки трохи більша за розміром.



Усередині все так само, тільки гвинтиків тепер три :)



Плату також очищено від компаунду, але до того ж затерто маркування плати. Це вже не параноя, а радше схоже на те, що це не виробник блоків, а посередник.


1. Вхідний фільтр, як у попереднього.
2. А от вхідний конденсатор уже помітно солідніший.
3. Оптрон і навіть проріз під ним. Цікаво, що тут на високовольтній стороні два маленькі конденсатори.
4. Обмотка трансформатора також намотана літцендратом.
5. На виході пара звичайних конденсаторів по 1500 мкФ і один полімерний на 1000 мкФ.
6. І так само встановлено додаткову плату — по суті, уніфікований субмодуль. Рішення не завжди застосовне, але цілком зручне й дає змогу легко масштабувати блоки живлення з меншими зусиллями.



Так само, як і з попереднім, у мене немає питань до безпеки: є і зазори, і прорізи, і навіть заземлення.


А от схемотехніка тут складніша.
У первинній частині додано емітерний повторювач для поліпшення керування високовольтним транзистором.
А у вторинній частині застосували синхронний випрямляч — про це свідчить наявність невеликої мікросхеми в корпусі SOT23-6, яка керує польовим транзистором.
Шунт тут уже на 5 мОм проти 10 у попереднього, але й вихідний струм майже вдвічі більший.



Фактична ємність вхідного конденсатора — 106 мкФ, нормально для потужності 100 Вт; на виході — 4300 мкФ, теж нормально.



Захист спрацьовує за струму близько 9,3 А у холодному стані й 9,1 А у гарячому — якось забагато, якщо йдеться про можливість паралельного ввімкнення. А в одиночному режимі цілком нормально.



ККД близько 89% — ну, з огляду на наявність синхронного випрямляча, цього навіть можна було очікувати. Оцінювався в діапазоні 0,5–9 А з кроком 0,5 А.



Пульсації без навантаження та за струму 3, 6 і 9 А.
Не скажу, що 400 мВ за максимального струму — це багато, хоча, звісно, завжди хочеться менше. Основна частина при цьому помітно менша, а великий розмах вийшов через короткий імпульс. Думаю, якби не полімерний конденсатор, він був би помітно більшим.



На частоті 100 Гц усе гаразд, але з таким конденсатором на вході так і має бути.



Тест проходив у чотири етапи за струмів 2,5, 5, 7,5 і 8,5 А. Залежність напруги від навантаження хороша, зважаючи на те, що вимірювання проводилися після вихідного кабелю; від температури напруга майже не залежить.


Температури за струмів 5, 7,5 і 8,5 А.
5 ампер — транзистор 70, але поруч добряче нагрівається діод снабера; транзистор випрямляча — 73, трансформатор — 65 градусів, усе гаразд.
7,5 ампера — транзистор 94, транзистор випрямляча 109, забагато; трансформатор — 84 градуси, нормально.
8,5 ампера — високовольтний транзистор 105, забагато; транзистор випрямляча 128, дуже багато; трансформатор — 91 градус, нормально.

Ну, по суті, основна претензія — до вихідного транзистора випрямляча: якось вийшло впритул. Якщо залити компаундом, то, найімовірніше, усе буде краще й працюватиме навіть за максимального струму 9,1–9,3 А, але як воно працюватиме у спеку — сказати складно.

До речі, от думаю: чи можна якось застосувати ChatGPT для таких розрахунків?




Третя модель, 12 вольт, 150 ватів або 12,5 ампера

І знову зовні це збільшена копія попередньої моделі.




Загалом 150 Вт — це гранична потужність: для зворотноходового перетворювача часто вже забагато, для інших топологій — замало, тому мені завжди цікаво, яке рішення обрав виробник.
І тут ми бачимо варіант саме зі зворотноходовим однотактним перетворювачем. На мій погляд, для 150 Вт це вже десь на межі можливостей цієї топології.
Ще коли виймав плату з корпусу, звернув увагу на пару теплопровідних прокладок завтовшки кілька міліметрів. Але встановлені вони якось незвично — відводять тепло через пластикову ізоляцію.



Плата дуже схожа на попередню модель, навіть невеликих конденсаторів теж два, хіба що на виході їх стало більше.



Фільтр, варистор, вхідний конденсатор і пара невеликих конденсаторів, про які згадував раніше. Та це ж справді копія попереднього блока.



Розташування субмодуля, Y-конденсатор, обмотка трансформатора літцендратом — по суті, виробник просто трохи масштабував конструкцію й додав на вихід один конденсатор на 1500 мкФ: було 2×1500+1000, стало 3×1500+1000 мкФ.



Зрештою я навіть поклав їх поруч, бо коли дивишся на них окремо, справді складається враження, що це один і той самий блок.
Але ні: по-перше, відмінності явно є, а по-друге, навіть сама плата більша, хоча спільного між ними багато. Загалом це цілком нормальний підхід до масштабування.



Діодний міст вирішили не міняти, просто додали ще один паралельно, а маркування діодного моста також стерли. Капець, я в шоці.... Судячи з усього, блоки дали студентові й сказали: «Виколупай герметик і зітри маркування з усього, що бачиш». Добре, що він хоч не став стирати маркування з резисторів :))))

Прокладок дві, і якщо з правою все зрозуміло — там явно вихідний випрямляч, то ліва стоїть не на транзисторі, як це було б звично.

До самої плати претензій немає, загалом усе логічно, і розводив її явно досить досвідчений фахівець.



1. Ну ось, під прокладкою ховався снаббер, і так, усе правильно: що більше ви намагаєтеся зняти з обратноходового перетворювача, то більше навантаження на снаббер, тому розробник по-своєму вчинив правильно — вирішив відводити від нього тепло на корпус. Щоправда, робити це через пластикову ізоляцію — таке собі.... можливо, там планувалося віконце.
2. На виході маємо синхронний випрямляч, але я чомусь очікував побачити два транзистори — навіть місця закладено під два. Підозрюю, що спочатку так і планувалося, але потім втрутився «оптимізатор». Хоча ні, праворуч місце не під транзистор, а під діод, тобто, судячи з полігонів, можна встановити або один транзистор, або два діоди, тож, можливо, «оптимізатора» тут і не було.

Вихідний резистор вимірювання струму на 3 мОм. Якщо прикинути, що у версії на 60 Вт був резистор на 10 мОм, то тут прогнозований струм приблизно втричі вищий.



Вхідний конденсатор такий самий, як у версії на 100 Вт, і якщо там це було нормально, то тут уже замало.
На виході маємо майже 6000 мкФ — загалом нормально.



Зі зрозумілих причин тут я вже використовував інше навантаження. До речі, його вже відправили нашим військовим, тож треба збирати нову партію.

Підключення було у двох варіантах: ККД вимірювався за чотирипровідною схемою, як і під час першого тесту перевірки порога захисту, а тривалі тести проводилися теж із чотирма проводами, але підключався я вже не безпосередньо до плати, а до вихідних проводів. Річ у тім, що під час тривалого тесту плату треба крутити, і я побоювався, що щось закоротить і перерве тест.



Поріг спрацьовування захисту — близько 13.5 ампера і практично не залежить від температури: вгорі холодний БЖ, унизу гарячий. Навіть випадково потрапив на момент вимкнення.


ККД оцінювався в діапазоні 1–13 А з кроком 1 А і становив приблизно ті самі 89%, але видно, що за великих струмів ККД знижується. На мій погляд, це частково зумовлено перевантаженням вихідного випрямляча. Тобто один транзистор банально «не витягує», і втрати на ньому наближаються до втрат на звичайному діоді Шотткі.



За ВЧ-пульсаціями приблизно так само, як у версії на 100 Вт: близько 400 мВ повного розмаху й близько 120 мВ основної складової. На жаль, блоки з подібною схемотехнікою зазвичай мають помітні пульсації — це зумовлено самою топологією. Але мушу зазначити: для обратноходового перетворювача, та ще й без вихідного фільтра, усе відносно пристойно, а отже, плату розведено коректно.



На частоті 100 Гц картина приблизно така сама, як у версії на 100 Вт, без зауважень.



Тест під навантаженням проводився за струмів 4, 8 і 12 ампер, загальний час — близько 1.5 години.
На фото — напруга без навантаження, за струму 4 А, 8 А і 12 А на початку етапу, потім 12 А наприкінці, а на останньому фото — напруга після зняття навантаження.
Помітна невелика залежність напруги від навантаження — близько 40 мВ. До речі, винесення кіл зворотного зв’язку на субмодуль позитивно впливає на стабільність вихідної напруги залежно від температури, адже самі кола ЗЗ розташовані далі від місця нагрівання.



Температури за струмів навантаження 8 і 12 А.
8 А — видно пляму нагрівання снаббера, транзистор — 82 градуси, нормально, транзистор випрямляча — 93, нормально, трансформатор — 73, теж цілком нормально.
12 А — температура снаббера перевищила 130, забагато; транзистор — 125, забагато; транзистор випрямляча також перевищив межу тепловізора в 130 градусів, трансформатор — 107. Забагато.

Власне, видно, що масштабування виконано не дуже добре: явно перегріваються снаббер і транзистор випрямляча, та й високовольтний транзистор помітно нагрівається. Теоретично після заливання компаундом і часткового відведення тепла від снаббера на корпус картина буде кращою, але, на мій погляд, можна було б принаймні додати на виході ще один транзистор — картина помітно покращилася б і завдяки розподілу тепла між двома корпусами, і завдяки зменшенню падіння напруги. Снаббер краще відводив би тепло, якби зробити віконце для термопрокладки, а трансформатору й так нормально — заливання йому неабияк допомагає.



Ну і старша модель на 12 вольт, 200 ват, 16.86 ампера.

Зовні це просто збільшений варіант попередніх трьох.



Тут компонування хоч і схоже, але відмінності помітні набагато краще, і, до речі, жодних термопрокладок.



Чітко видно, що тут уже топологія LLC у класичному виконанні, тобто дросель, трансформатор і конденсатор.
Як і в попередніх, компонування плати відносно вільне, що добре.



1. Вхідний фільтр трохи правильніший, ніж у попередніх: додано кілька Y-конденсаторів, також використано потужніший діодний міст, а от вхідний конденсатор такий самий, як у версіях на 100 і 150 ват, замало... Але загалом, якщо врахувати, що заявлений діапазон вхідної напруги починається від 200 вольт, то годиться, хоч і впритул.
2. Власне, класична топологія LLC.
3. Цікаво, що тут до двох конденсаторів у первинному колі додали ще один маленький у вторинному.
4. Міжобмотковий Y-конденсатор.
5. На виході 3 звичайні конденсатори по 1500мкФ і один полімерний на 1000мкФ — для цієї топології цілком нормально.
6. Є додатковий конденсатор між виходом і корпусом.



До розведення з погляду безпеки зауважень немає, так і хочеться сказати: ну можуть же, коли хочуть...

І так, мало не забув: це єдиний БЖ із чотирьох, який не чистили від компаунду, а надіслали чистим.



1. На вхідній частині також стерто все маркування компонентів, але думаю, що контролер — щось на кшталт TEA2016, бо контролерів LLC не так уже й багато. Цікаво, що в первинній частині я не знайшов шунта для вимірювання струму.
2. У вихідній частині шунт на 3мОм і два транзистори синхронного випрямляча. Цікаво, чи зможуть вони зменшити кількість до одного? :)



Цікаво, що у версій на 100 і 150 ват вхідний конденсатор мав фактичну ємність 106мкФ, а тут такий самий на вигляд має 114мкФ.
На виході близько 6000мкФ, жодних нарікань.



Захист спрацьовує приблизно за струму 18-18.1А незалежно від температури.



ККД оцінювався в діапазоні 1-18А з кроком 1А, і майже в усьому діапазоні я отримав близько 90-91%, причому графік ККД практично плаский.


Пульсації без навантаження та за струмів 6, 12 і 18 ампер.
На ВЧ усе гарно, навіть повний розмах лише 150мВ, а основна частина взагалі вкладається в 50мВ, але, як я часто пишу, це радше заслуга топології; те саме стосується блоків живлення з топологією косого напівмоста.
Дивна осцилограма без навантаження вийшла випадково, найімовірніше через роботу «зеленого» режиму.



А от на НЧ бачимо явні пульсації з частотою 100 Гц. Самі по собі для більшості навантажень вони не критичні, але для живлення аудіотехніки такий блок не підійде.


Тест під навантаженням проводився за струмів 5, 10 і 15 ампер, але оскільки блок поводився досить непогано, згодом я підняв струм до 17А, знімаючи понад 200 ват (з урахуванням зниження напруги та падіння на кабелі, тобто 200 ват на навантаженні).
Залежність струму від навантаження, найімовірніше, зовсім невелика, бо тут ми бачимо також падіння напруги на вихідному кабелі; залежності від температури фактично немає: було 11.95, стало 11.94 вольта.



І, звісно, результати тесту під навантаженням: загалом тест тривав близько двох годин, тож блок цілком прогрівся.
Результати за струмів 10, 15 і 17А
10А — транзистори 63 градуси, випрямляч 60 градусів, причому контролер випрямляча грівся ще більше — 62 градуси, трансформатор 60 градусів, жодних претензій.
15А — транзистори близько 92, загалом нормально, випрямляч 86 — добре, трансформатор 76 — чудово.
17А — транзистори 100 і 110, впритул, причому крайній гріється сильніше; транзистори випрямляча 94 і 105, правий гарячіший, трансформатор 90 — добре.

Щодо температур можу сказати, що за відсутності радіаторів результати дуже навіть непогані. Саме про цей БЖ я писав в огляді моделі на 240 ват з нещодавнього огляду. Тобто там блок на 240 ватів із великими радіаторами, і я б не сказав, що він аж такий холодніший за модель на 200 ватів із радіаторами у вигляді полігонів на платі.
Думаю, якщо залити його компаундом, щоб той розподіляв тепло й передавав його на корпус, буде ще краще. Загалом, на мій погляд, результати цілком хороші.




Згодом я таки вирішив розібратися, що це за чип стоїть на субмодулі, і, як виявилося, це справді знайомий мені AP4310. Тобто тут є повноцінний режим CC/CV.


З цікавості провів експеримент: узяв блок живлення на 100 ватів і припаяв паралельно нижньому резистору дільника резистор на 10 кОм.
На виході отримав 13,86 вольта, за розрахунками мало бути ближче до 13,80, але то вже таке...
Навантажив у режимі CV, і обмеження струму цілком працює. Щоправда, є недолік: струм залежить від вихідної напруги, що трохи дивно, і він менший за вихідний струм, який я отримав раніше під час тесту, — там було близько 9,3 А.

Можна було б розвинути цю тему далі, але, по-перше, це виходить за межі огляду блока живлення, а по-друге, навряд чи комусь це потрібно. Щодо паралельного з'єднання блоків, то, думаю, воно працюватиме. Але врахуйте: якщо навантаження у вас більше за потужність одного блока, то, найімовірніше, один блок живлення постійно працюватиме в режимі CC, а другий лише доповнюватиме його. Якщо з'єднати три блоки, то два працюватимуть у режимі CC, а третій лише доповнюватиме їх.




Щодо варистора на 560 вольт амплітудного або 400 вольт діючого значення, то в такій ситуації він не допоможе.
Приблизно в половині нашого міста протягом 6 годин була ось така картина після чергового обстрілу ідіотами, які «б'ють виключно по військовій інфраструктурі», ага, звісно... Або як минулої ночі: обстріляти ТЕЦ і залишити без тепла 820 будинків, коли надворі -25, — ну зовсім не терористи...


А це відео для тих, хто не розуміє і дивиться тільки російське телебачення — дивитися на ютубі
Буквально вчора цей шматок російського лайна летів би трохи нижче — найімовірніше, влучив би в наш будинок (зрештою влучив в інший, вигоріло три поверхи, добре хоч без жертв), і таке в нас трапляється доволі часто: тиждень тому вже був подібний проліт неподалік, теж на дуже малій висоті.





Висновки.
Скажу одразу про всі блоки. Загалом вони мені сподобалися. Є деякі моменти, які я б допрацював або скоригував, але відчувається доволі правильний підхід. Особливо сподобалася окрема стабілізація струму — у подібних блоках я таке бачу вперше (хоча колись у мене був огляд блока живлення на 48 вольт із такою функцією)
Зауваження різні: у моделей на 60 і 200 ватів замала вхідна ємність, водночас у моделі на 150 ватів сильно нагріваються силові компоненти. Моделі на 100 і 200 ватів сподобалися більше, особливо цікава саме версія на 200 ватів, яка має дуже високий ККД і правильну схемотехніку.


На цьому поки все, сподіваюся, було корисно. І дякую Віталію за надані зразки.