Блок живлення 12 В, 20 А і 240 Вт із пасивним охолодженням

Чому мені подобається копирсатися в блоках живлення, особливо розписувати не варто, а ось чому саме 12 Вольт — напишу.
Так уже склалося, але блоки живлення з вихідною напругою 12 Вольт є одними з найпопулярніших поряд із 5 Вольт і 19 Вольт.
5 Вольт використовують для живлення невеликих пристроїв, але популярності їм додало й те, що таку саму напругу забезпечує порт USB, тому такі БЖ почали «плодитися».
19 Вольт використовують у ноутбуках, а також такі БЖ застосовують радіоаматори-ентузіасти для різноманітних паяльних станцій і підсилювачів — переважно через прийнятну потужність і компактність.
Ну а 12 Вольт — це насамперед безпечна напруга, яка водночас дає змогу передавати досить велику потужність. Звісно, на мій погляд, часто її можна (а іноді й потрібно) замінити на 24 Вольти, але ця напруга більше використовується у промислових пристроях.
У побуті ж від 12 Вольт можна живити поширені світлодіодні стрічки для декоративного підсвічування й освітлення, від 12 Вольт живляться також системи відеоспостереження, іноді невеликі комп’ютери, а ще різні гравери, 3D-принтери тощо.

Загалом у планах маю зробити кілька оглядів подібних БЖ, але різної потужності, а сьогодні на мій стіл потрапив блок живлення на 240 Ватт із пасивною системою охолодження.
Наразі поширені безвентиляторні БЖ мають потужність до 240–300 Ватт, причому другі трапляються значно рідше, і я б радше сказав, що 240 Ватт — це вже майже максимум.

На цьому закінчу короткий вступ і перейду до предмета огляду.
БЖ у звичному металевому корпусі, думаю, багато хто бачив подібні рішення у продажу.
Упакований він був у звичайну білу коробку, на фото вона не потрапила, та й дивитися там особливо нема на що.


Вхід і вихід виведені на одну велику клемну колодку, зверху є наклейка із зазначенням призначення контактів, але її наклеїли зі зміщенням, що може збити з пантелику недосвідченого користувача.


Клемна колодка має захисну кришку, причому вона відкривається на 90 градусів. Це хоч і невеликий, але плюс, адже є варіанти, у яких кришка не відкривається повністю.


Праворуч від клемної колодки розташувалися підлаштувальний резистор і світлодіод індикації ввімкнення блока живлення.
Заявлені параметри — 12 Вольт, 20 Ампер, реальний виробник невідомий, маркування стандартне для багатьох недорогих БЖ — S-240-12
Збоку розташований перемикач вхідної напруги 110/200 Вольт, перед першим увімкненням краще перевірити, чи він у правильному положенні.
Дата випуску — кінець 2016 року, тож БЖ можна сказати свіжий.


Для початку виміряємо, яку напругу налаштовано на виході БЖ.
Виставлено 12.3 Вольта, діапазон регулювання — 10–14.5 Вольта. Після перевірки виставив щось близьке до 12 Вольт.


Зовні більше нічого оглядати, тож знімаємо верхню кришку й подивимося, що всередині.


А всередині блок живлення нічим не відрізняється від інших подібних недорогих блоків.
Він одразу нагадав мені блок живлення на 48 Вольт 240 Ватт, я б навіть сказав, що вони один в один.
Хоча, мабуть, не зовсім так: фактично це той самий БЖ, просто на іншу напругу, тому я на самому початку й написав, що реальний виробник невідомий.


Класичний огляд начинки.
1. Вхідний фільтр є, хоча й не повністю: немає конденсатора після дроселя та варистора. На жаль, це характерна риса переважної більшості китайських БЖ.
2. Конденсатори для придушення перешкод у небезпечному колі — Y1, у менш небезпечному — звичайний високовольтний. Можна сказати, що все нормально.
3. Вхідний діодний міст установлено із запасом — 8 Ампер, 1000 Вольт, але радіатора немає. У попередньому варіанті діодний міст був на 20 Ампер.
Також поруч видно два термістори, з’єднані паралельно.
4. Вхідні конденсатори Rubicong — підробка під Rubicon, якби ще й параметри відповідали заявленим, але про це пізніше.
5. Пара високовольтних транзисторів притиснута до алюмінієвого корпусу, який працює як радіатор.
6. Силовий трансформатор чітко промаркований як 240 Ватт, 12 Вольт. На вигляд досить непоганий, видно сліди просочення лаком.


Китайські виробники продовжують штампувати свої блоки живлення на класичній елементній базі. Не скажу, що це погано, але відоміші виробники вже значно рідше роблять БЖ на базі TL494.
У цьому є свої плюси: ремонтувати такий БЖ досить просто, комплектуючі є всюди, та й документації на них дуже багато.


Як і у варіанті на 48 Вольт, тут також використано посилений варіант радіатора: вихідну діодну збірку притиснуто до ребристого радіатора, який уже відводить частину тепла на корпус. Якщо у версії на 48 В це було не надто й потрібно, то за струму 20 А таке рішення не буде зайвим.


1. Вихідний дросель за цілком нормальних габаритів намотаний лише двома проводами, причому переріз проводу можна порівняти з тим, що використовувався в БЖ на 48 В.
2. Заявлена ємність вихідних конденсаторів — 2200 мкФ, виробник також невідомий. Щоправда, я й не очікував побачити тут конденсатори від Nichicon чи хоча б Samwha.
3,4. А от притискання силових елементів я перевірив окремо, адже минулого разу мав великі претензії до кріплення діодної збірки. У цьому випадку загалом усе гаразд. Можна трохи прискіпатися до притискання транзисторів (ліворуч), але практика показала, що все в порядку.


Виймаємо плату з корпусу й подивимося на якість паяння та пошукаємо «косяки» виробника.


Високовольтні транзистори встановлено із запасом, можна не хвилюватися. До того ж корпус TO247, у якому вони виконані, покращує відведення тепла до радіатора.
Вихідна діодна збірка MBR30200 — це два високовольтні діоди Шотткі. Я трохи скептично ставлюся до використання високовольтних діодів Шотткі, адже за падінням напруги вони вже не мають переваги над звичайними, але зберігають перевагу у вищій швидкості перемикання, тобто динамічні втрати менші.


Загальний вигляд друкованої плати знизу.


На вигляд паяння цілком нормальне, у цій частині БЖ усе гаразд, навіть чисто.


Силові доріжки додатково покриті припоєм для збільшення перерізу. Тут також особливих претензій немає, хоча в деяких місцях, на мій погляд, припою замало.


Але один неприємний момент я все-таки знайшов. Один із силових контактів пропаяний не дуже добре. Звісно, можна сказати, що на полюс припадає по три контакти, але ж може статися так, що навантаження припаде саме на нього. Власне, тому я завжди раджу під час купівлі блоків живлення перевіряти, як їх зібрано. Хоча ні, точніше буде сказати — під час купівлі недорогих блоків живлення завжди перевіряти якість складання.

На платі є не зовсім зрозуміле мені маркування. Дуже схоже, що плата розрахована на БЖ потужністю до 365 Вт, але це, найімовірніше, за умови активного охолодження (на платі є місце для роз’єму вентилятора, але самого роз’єму та потрібних компонентів немає).


Заодно виміряв ємність конденсаторів.
Сумарна ємність вхідних — 166 мкФ (два по 330, з’єднані послідовно), хоча вказано 470 мкФ (відповідно, сумарна — 235). Замало для потужності 240 Вт.
Сумарна ємність вихідних — близько 6600, тобто, як і зазначено, 2200×3. Тут запитань немає: для блоків живлення з подібними характеристиками це нормально, навіть у фірмових. Щоправда, у фірмових блоках живлення встановлено якісніші конденсатори.


Оскільки схема блока живлення практично ідентична моделі на 48 В, я просто вніс відповідні зміни, а не малював її з нуля. Не гарантую 100% збігу, але, думаю, 99% є :)


Тепер можна проводити випробування.
Як випробувальний стенд використовувалися
1. Електронне навантаження
2. Мультиметр
3. Осцилограф
4. Тепловізор
5. Термометр
6. Ручка й папірець. Посилання на папір немає.


1. Режим холостого ходу.
2. Навантаження 5 А, пульсації близько 50 мВ


1. Навантаження 10 А, напруга просіла лише трохи, пульсації залишилися на попередньому рівні
2. Навантаження 15 А, практично без змін


Відтоді, як я провів великий тест акумуляторів, я доопрацював навантаження, щоб підняти максимальний струм до 30 А. Але щось пішло не зовсім так, як задумано, і максимальний струм обмежений на рівні 16383 мА (14 біт), тому для продовження тесту довелося скористатися звичайними радянськими резисторами опором 10 Ом. За напруги 12 В вони забезпечують струм навантаження близько 3,6 А.


1. 20 А, напруга просіла лише на 70 мВ, рівень пульсацій практично не відрізняється від попередніх випробувань і становить 60 мВ
2. Як додатковий тест на нагрівання я вирішив підняти вихідну напругу до 12.55 Вольта й поганяти БЖ ще хвилин 15. Вихідна потужність БЖ при цьому становила близько 250 Ватт.
Як видно на фото, на результат це практично ніяк не вплинуло.


У минулому огляді я був настільки здивований якістю роботи блока живлення, що навіть проводив тести з півторакратним перевантаженням. З БЖ потужністю 240 Ватт я зняв 360, і лише тоді почав відверто хвилюватися через перегрівання.
Але в цьому випадку все трохи сумніше. Для початку — фото з тепловізора, зроблене наприкінці тесту за потужності 250 Ватт.
Найгарячіший елемент — вихідний дросель, утім така сама картина була й під час тесту БЖ на 48 Вольт. Але, як я тоді писав, насправді матеріал, з якого виготовлено цей дросель, не боїться таких температур; обмеженням є стійкість ізоляції дроту, яким його намотано.

Для компанії сфотографував навантажувальні резистори, на яких розсіювалося лише близько 50 Ватт. Електронне навантаження при цьому брало на себе близько 200 Ватт, температура його радіаторів становила 61 градус.


Як і раніше, звів усі дані в одну таблицю.
Тестування проходило за кімнатної температури, БЖ лежав горизонтально на столі, що дещо погіршувало тепловий режим; у вертикальному положенні він охолоджувався б краще.
Кожен етап тривав 20 хвилин, потім вимірювалася температура й струм збільшувався на один крок.
Останній етап був додатковим і тривав 15 хвилин, разом 20+20+20+20+15= 1ч 35мин.

Результати помітно кращі, ніж у БЖ на 48 Вольт, але, я б сказав, цілком прийнятні. Найчутливіший елемент — силовий трансформатор — не перегрівається.


Якось у коментарях порушили тему низького ККД таких блоків живлення, і мені справді стало цікаво, який же в них ККД насправді.
Звісно, я не претендую на високу точність, адже в процесі бере участь багато вимірювальних приладів, і кожен має свою похибку, але я постарався провести вимірювання якомога коректніше.
Отже. Я виміряв споживану потужність БЖ без навантаження, а також із навантаженням 33, 66 і 100%; отримав такі результати:
Вхід — Вихід — ККД.
4.2 - 0 - 0
96.2 - 79 - 82%
189,3 - 159 - 84%
290,4 - 238 - 82%

Казали, що ККД подібних БЖ становить близько 60-70%; чесно кажучи, я не вірив. Але до цього я судив за кількістю тепла, що виділяється, адже не помітити «зайві» 100 Ватт тепла важко. От і вирішив провести цей тест — думаю, не дарма.


Звісно, у коментарях можуть почати писати: а як же MeanWell, чому не MeanWell? Так, я дуже добре ставлюся до блоків живлення цієї фірми й часто їх використовую, тому вирішив заради цікавості порівняти БЖ, який оглядаю, із БЖ фірми MeanWell. Але варто зазначити, що порівнював я з БЖ серії RS, а точніше — RS-150-12, тобто 12 Вольт, 150 Ватт. Наразі цей БЖ коштує близько 36 доларів — посилання.
Блоки живлення цієї серії чудові, надійність справді на високому рівні. БЖ, який ви бачите, пропрацював у системі відеоспостереження близько 3 років із навантаженням, близьким до 90%, і його планово замінили на новий.

Виробник же заявляє, що —


Але це стосується саме серії RS, звичайні ж БЖ MenWell серії S-ххх-хх трохи простіші, щоправда, і коштують дешевше.



Вхідний фільтр повніший, ніж у того, що оглядаємо, але варистора на вході все одно немає.


1. Термістор упакований у термоусадку, але цікаво, що вже під час розбирання фото я помітив: термісторів два, причому другий «голий», він стоїть праворуч від перемикача.
2. Вхідні конденсатори Rubicon, а не RubiconG. Сумарна ємність 165 мкФ за вихідної потужності 150 Вт.
3. Високовольтний транзистор має додаткову ізоляцію. Застосовано інший ШІМ-контролер, тому поруч зовсім порожньо.
4. Вихідних діодних збірок дві, причому на виводах обох є феритові намистини, що майже ніколи не трапляється в недорогих китайських БЖ. Такі самі намистини є і на деяких конденсаторах.
5. А ось вихідний дросель виготовлений у найкращих китайських традиціях :) Намотаний криво, залитий якимось клеєм.
6. Вихідні конденсатори фірмові, ємність 1000×3 мкФ, напруга 35 В, що цілком правильно. У того, що оглядаємо, конденсатори на 25 В, але в двотактній схемі це нормально (у комп’ютерних БЖ взагалі на 16 В).


Сьогодні не буду окремо виділяти плюси й мінуси, а просто опишу свої враження від блока живлення.
На мій погляд, це типовий «середньостатистичний» китайський блок живлення. Нагрівання в межах допуску, середня якість складання, але водночас низький рівень пульсацій і відсутність «дрейфу» вихідної напруги під час прогрівання (це досить важливо). Виробник не надто переймається комплектуючими, про що свідчать незрозумілі конденсатори на вході: якщо судити за маркуванням, ємності достатньо, а якщо виміряти — вона занижена. У подібній ситуації я просто додав один конденсатор 100 мкФ × 400 В, випаяний із плати монітора.
Найкритичніші елементи, які впливатимуть на строк служби цього БЖ, — вихідні конденсатори.
В іншому цілком нормальний блок живлення, усі тести пройшов без проблем, але отримати такі самі результати, як із його варіантом на 48 Вольт, я, на жаль, не зміг. На мій погляд, це середній блок живлення за цілком прийнятні гроші.

Сподіваюся, огляд був корисним, я намагався надати максимум інформації.