Raxfly, зарядний пристрій (блок живлення), 5 Вольт із заявленим струмом 7.2 Ампера

Не так давно мені запропонували написати огляд USB-зарядного пристрою, а оскільки я люблю копирсатися в різних блоках живлення, то погодився. Тож розбиратиму, вивчатиму, тестуватиму.


Взагалі спочатку планувався огляд іншої моделі, з більшим вихідним струмом і портом USB Type-C, але чомусь надіслали простішу модель. Крім того, замовлена модель підключалася до розетки кабелем, а та, яку оглядаю, виконана у вигляді «вилка в розетку». У моєму випадку модель із кабелем була б зручнішою, але що надіслали, те й копирсатимемо. :)

Основні характеристики-
Вихідна напруга — 5 Вольт
Струм навантаження — до 7.2 Ампера (чомусь написано Вольт).


Частина перша, огляд.

Постачається в м’якому пакуванні, сам блок живлення при цьому лежить у додатковому м’якому пакеті.


Зовні виглядає дуже охайно: чорний корпус із покриттям, схожим на Soft Touch. Конструкція досить міцна, тут, гадаю, сварити не буду.


Розмір досить чималий, але при підключенні до звичайної розетки не заважає сусіднім, бо не виступає за межі корпусу розетки. Хоча мені більше подобаються блоки живлення з кабелем, не люблю великі адаптери, увімкнені в розетку. А для запланованого використання адаптер, який оглядаю, взагалі не підключити :(


Інформація про розміри зі сторінки магазину.


Збоку корпусу вказані ті самі технічні характеристики, що й на зображенні вище: 5 Вольт, 7.2 Ампера, вхідна напруга 100-240 Вольт.
Пристрій має чотири порти: два для пристроїв Android і два для Apple. Для мене це не мало особливого значення, оскільки мої пристрої частіше заряджаються через кабелі без інформаційних жил.


Корпус складається з двох склеєних половинок: тонка викрутка, хвилина часу — і відокремлюємо одну половинку від іншої. Оскільки в цьому випадку я не переймався тим, щоб не пошкодити зовнішній вигляд, то й особливо не старався, але пристрій відкрився цілком акуратно.


Але плата всередині виявилася додатково зафіксована чимось на кшталт клею, довелося буквально виривати її з корпусу — нижче будуть помітні сліди бокорізів.


Що сказати: якщо судити лише за зовнішнім враженням, усе охайно, нічого не стирчить.


До речі, внизу фото помітні дроти до мережевої вилки. Дроти мають силіконову ізоляцію і спокійно витримують температуру жала паяльника. Такий собі додатковий захист.
Компонування досить щільне, але вільне місце все ж є. Хоча, на мій погляд, радіатори могли б бути й більшими.


До якості паяння також особливих претензій не виникло, але є місця з невеликими бризками припою (наприклад, праворуч угорі), решта виконана охайно. Плата має захисні прорізи, але точка кріплення радіатора вихідного діода розташована приблизно за 4мм від вхідних кіл. Друге сумнівне місце — біля захисного прорізу: як слід, проріз треба було продовжити до отвору над ним. Оскільки пил навряд чи потрапить усередину цього БЖ, можна сказати, що зійде, але, на мій погляд, усе одно не продумали.


Я вище недарма написав про збільшення площі радіаторів. Наприклад, ось блок живлення 5 Вольт 6 Ампер: вихідні діодні збірки (дві!) встановлені на великому радіаторі, площина якого паралельна площині корпусу. У пристрої, який оглядаю, радіатор набагато менший, а діодна збірка лише одна.


Опишу й спробую проаналізувати основні вузли блока живлення.
1. Вхідного фільтра немає, немає навіть термістора, який обмежував би струм заряджання фільтрувальних конденсаторів. Але для таких пристроїв це поширена практика: компактність і ціна вимагають жертв.
2. Вхідний фільтр набраний із трьох конденсаторів ємністю 10мкФ кожен. Вихідна потужність БЖ заявлена як 7.2х5=36 Ватт, мінімальна ємність вхідного фільтра — 35-40мкФ (для напруги 198-242 Вольта), тут встановлено 30мкФ, що явно замало, а для напруги 100 Вольт, заявленої в характеристиках, — і поготів.
3. Високовольтний транзистор MDF6Т60.
4. Низькопрофільний трансформатор, габаритна потужність приблизно відповідає заявленій.
5. Вихідна діодна збірка SBR20100CTP і міжобмотковий конденсатор типу Y для придушення перешкод — до обох питань немає. Хоча набагато правильніше було б застосувати дві діодні збірки, а про синхронний випрямляч я навіть не мрію.
6. А от на вихідних конденсаторах теж заощадили. 3х1000мкФ, до того ж явно дешеві. І ємності мало, і якість кульгає.



Високовольтна частина. Трохи здивував «зоопарк» резисторів у колі високовольтного транзистора — мабуть, добирали їх, щоб точніше задати максимальний вихідний струм. Загальний опір — 0.755 Ома.
Але дивно, що послідовно із затвором польового транзистора немає не те що кола з діода й резистора — там узагалі нічого немає, лише пряма доріжка між ШІМ-контролером і транзистором.


ШІМ-контролер має маркування 5673A. Даташита на нього я не знайшов, але такий контролер часто трапляється в китайських блоках живлення. Наприклад, у такому блоці живлення. Там же я писав, що це може бути 63D39 або більш відомий FAN6862.


На виході встановлено чотири USB-роз’єми, шини живлення з’єднані паралельно, що цілком логічно, адже пристрій не підтримує функцію QC. Загалом усю потужність можна зняти навіть з одного роз’єму, щоправда, думаю, що він при цьому просто розплавиться.
Контакти шини даних у лівої пари роз’ємів з’єднані паралельно й підключені до подільників напруги, а в правої пари для кожного контакту передбачено окремі подільники.


Короткий опис принципу роботи всієї цієї системи — цитата з мого ж огляду.
Річ у тім, що принцип заряджання різних пристроїв через USB реалізовано так: блок живлення має на своїх клемах певну комбінацію резисторів, а споживач, визначивши цю комбінацію, знає, який струм може споживати. Оскільки пристрій можна під’єднати до комп’ютера, порт якого може віддати не більш ніж 0.5 (0.9 у USB 3.0), такий захід безпеки не зайвий.
Докладніше тут
Для роботи з пристроями Apple застосовано другий варіант із наведених нижче.


Якщо шини даних з’єднані разом, варіантів може бути багато. Тут встановлено подільник 33/10к, що найбільше відповідає або варіанту 4 з наведеного вище прикладу, або останньому варіанту з опису нижче. У будь-якому разі його позиціонують як «For samsung galaxy».


Звісно, я перемалював схему — можливо, комусь вона допоможе під час ремонту чи доопрацювання. Цікаво, що схема дуже схожа на схему цього блока живлення, різниця невелика, а характеристики обох блоків живлення однакові.
Вихідна напруга жорстко фіксована й не регулюється, але номінали подільника підібрано так, що вихідна напруга буде більшою за 5 Вольт (для 5 Вольт номінали резисторів однакові).


Частина друга, випробування.

Під’єднуватися було не дуже зручно, довелося імпровізувати. До того ж я хотів узяти живлення просто з радіатора блока живлення.


Уже під час під’єднання помітив, що радіатор розташований дуже близько до одного з USB-роз’ємів. Уже збирався сварити розробників, але потім вирішив перевірити: виявилося, що застосовано діодну збірку, у якої середній вивід ізольований від фланця радіатора. З одного боку, це правильно й безпечно, а з іншого… Виробник застосує інший тип діодів — і з’явиться ризик короткого замикання.


Зрештою якось під’єднався й перейшов до випробувань.
Спочатку перевірив стабілізацію вихідної напруги за різного навантаження, ККД і рівень пульсацій.
Я планував почати з нуля й поступово, кроком у 1.5 Ампера, збільшувати вихідний струм.
1. Без навантаження, споживання нижче порога роботи вимірювача потужності. Вихідна напруга — 5.14 Вольта.
2. Навантаження 1.5 Ампера, вихідна потужність 7.725 Ватта. ККД — 75%


1. Навантаження 3 Ампера, вихідна потужність 15.5 Ватта, ККД — 79%. Рівень пульсацій — близько 100мВ.
2. Навантаження 4,5 Ампера, вихідна потужність 23,26 Ватта, ККД — 80%. Рівень пульсацій — близько 120мВ.


1. Навантаження 6 Ампер, вихідна потужність 31,1 Ватта, ККД — 79%. Рівень пульсацій — близько 140мВ.
2. Навантаження 6,7 Ампера, вихідна потужність 34,7 Ватта, ККД — 79%. Рівень пульсацій — близько 150мВ.


Ви, мабуть, помітили, що останнє випробування проходило не за заявленого струму 7.2 Ампера, і тим паче не за запланованих мною 7.5 Ампер.
Річ у тім, що під час експериментів вихідна напруга впала нижче встановленого мною порога — 4 Вольта.


Щоб з’ясувати максимальний вихідний струм, я запустив автоматичне випробування, яке показало 6.8 Ампера. Для останнього випробування я просто знизив це значення на 100мА, тому й отримав 6.7 Ампера. Це струм, за якого БЖ працює стабільно.
Тож можна вважати, що за пунктом «вихідний струм» тест БЖ провалено.


Але вихідний струм — це одне, а максимальна вихідна потужність — зовсім інше. Щоб з’ясувати максимальну вихідну потужність, я провів тест із тривалим навантаженням. Через особливості конструкції БЖ і способу підключення довелося тестувати так, як показано на фото. Передня частина прилягала не повністю, що покращувало охолодження, але водночас БЖ лежав на столі, а це, своєю чергою, погіршувало охолодження. Тож я вирішив, що одне компенсує інше.


Тест був таким самим, як я проводжу завжди: поступово збільшував струм навантаження з інтервалами у 20 хвилин. Тобто навантажили, чекаємо 20 хвилин, виміряли температуру, збільшили струм, знову чекаємо 20 хвилин — і так до кінця.

Не наводитиму всі фото тестів, а просто зведу результати в таблицю, але про один нюанс розповім. Після збільшення струму до 4.5 Ампера помітив на графіку вихідної напруги дивну картину. Причому «на холодну» цього не було — проблема з’явилася після прогрівання.


Довелося знову діставати осцилограф і перевіряти, що відбувається на виході.


А на виході — пульсації з частотою близько 1кГц і розмахом 0.4 Вольта, зі сплесками до 0.8 Вольта. При цьому БЖ тихенько «дзижчить», але оскільки вентилятор електронного навантаження шумів, я спочатку цього навіть не помітив.
Нижче наведено осцилограми за струму 4.5 Ампера і 5.5 Ампера.


Увесь тест тривав близько 1 години 50 хвилин: 5 етапів зі струмами 1.5-3.0-4.5-5.0-5.5 Ампера. Ще 10 хвилин набігло під час вимірювань.
Стрибок струму приблизно посеред процесу — це не збій навантаження. Спочатку після 4.5 Ампера я виставив 5.5 Ампера, а потім вирішив, що краще спершу перевірити за струму 5 Ампер.


Оскільки я звик проводити неруйнівні тести, то зупинив процес, коли температура трансформатора перевищила 100 градусів. Діодна збірка при цьому мала температуру близько 120 градусів. Від БЖ сильно тхнуло перегрітим лаком.
Звісно, я міг би експериментувати далі, і думаю, що БЖ видав би й 6-6.5 Ампера, але потім ремонтувати його було б ліньки.


Підсумкові результати тесту вихідної потужності, а точніше — нагрівання.
Можу сказати, що блок живлення можна короткочасно використовувати за струмів до 6-6.5 Ампера, але тривало — не більше 4.5 Ампера. Максимальний тривалий струм я б визначив на рівні 5 Ампер, але краще в такому режимі не працювати.
За пунктом «вихідна потужність» БЖ тест провалив.


Висновки.
Попри досить акуратну й міцну конструкцію, БЖ має низку проблем.
1. Максимальний вихідний струм — 6.8 Ампера замість заявлених 7.2
2. Вихідна потужність (тривала) — 22.5-25 Ватт замість заявлених 36.
3. Після прогрівання за вихідного струму понад 4.5 Ампера з’являються пульсації з частотою близько 1кГц.
4. Ємність вхідних конденсаторів менша за потрібну для такої потужності.
5. Вихідні конденсатори низької якості, а їхня ємність менша за потрібну для заявленого вихідного струму.
6. Немає ні вхідного, ні вихідного фільтра.

Уже підбиваючи підсумки, я згадав огляд подібного БЖ від автора malimana. Там він навів фото БЖ у такому самому виконанні, але із заявленим струмом 5.2 Ампера, що набагато ближче до реальності.
Нижче показано, як збільшити вихідний струм блока живлення, змінивши одну цифру. Виявляється, усе так просто, а я не знав: деталі міняв, радіатори збільшував, а тут змінив цифру — і він став майже в півтора раза потужнішим.
Загалом умістити в такий корпус БЖ потужністю 35 Ватт можна або за високої вихідної напруги, або застосувавши на виході синхронний випрямляч.


Загалом, на цьому все. На мій погляд, сам блок живлення використовувати можна, але ціна в 11 доларів за такі характеристики явно зависока, особливо з огляду на зазначені вище недоліки. Крім того, слід пам’ятати, що насправді це БЖ зі струмом 4-4.5 А тривало і 5-6 А короткочасно, а не 7.2, як зазначено в описі. Наприкінці сторінки продавця начебто є натяк на купон на долар від дев’яти, але як його отримати, я не зрозумів.

Передбачаю зауваження, що без порту QC він узагалі не потрібен. Так, порт не завадив би, але, наприклад, особисто мені він не потрібен, і думаю, що я не один такий. Є багато завдань, де QC не потрібен, але виробник міг би просто випустити два варіанти — з QC і без.