Ще один блок живлення, тепер на 48 Вольт, 0.5 (1) Ампер

Як я писав у попередньому огляді, до мене потрапило кілька різних блоків живлення, і сьогодні огляну наступний. Минулого разу це був БЖ на 12 В, а сьогодні — варіант на рідкіснішу напругу, 48 В, але він також має свою сферу застосування, про яку розповім наприкінці огляду.
Загалом, як завжди, будуть тести, схеми й відповіді на деякі запитання, які мені ставили в коментарях.


Про те, як мені подобається копирсатися в різних блоках живлення, я вже розповідав раніше, тож одразу перейду до огляду.

Цього разу я також замовив лот із трьох штук і, як і з першим БЖ, отримав три окремі великі пакети із застібкою.


Судячи зі сторінки товару в магазині, цей блок живлення заявлений як 48 В, 1 А, що разом має дати потужність 48 Вт.
З назви зник напис Disassembled, зате з’явився LED.


Зовні дуже акуратний і досить компактний.


Розміри цього блока живлення — 75х38х25мм. Звісно, він більший за попередній, але ненабагато. При цьому там була заявлена потужність 12 Вт, а тут — 48 Вт. Але останнє ми ще перевіримо.


На одній із довгих сторін плати встановлено радіатор, з’єднаний із мінусом «гарячої» сторони БЖ. Біля «холодної» сторони є ізоляція, а сам радіатор приблизно на 8-9мм коротший, ніж може здатися на перший погляд за фото, тобто ізоляція значно виступає за край радіатора.


Ще кілька загальних виглядів плати — вже дуже вона мені сподобалася зовні :)



Трохи докладніше про встановлені компоненти.
1. На вході є запобіжник на струм 2 А у скляному корпусі, також є невеликий термістор, але варистора немає. Видно й конденсатор типу X для придушення перешкод.
2. Вхідний фільтр складається з конденсатора типу X і синфазного дроселя. Діодний міст зібраний з окремих діодів.
3. Ємність вхідного конденсатора — 47мкФ. Для потужності 48 Вт це зовсім на межі, але про це пізніше.
4. Я розбирав багато блоків живлення, але вперше побачив керамічний конденсатор, підключений паралельно до вхідного електролітичного. Можливо, таке траплялося й раніше, але не впевнений.


1. Високовольтний транзистор в ізольованому корпусі, тип транзистора — STK0465. Даташит не дивився, але вже з назви можна припустити, що він розрахований на струм 4 А і напругу 650 В. Кріплення додатково залите лаком. Пробував зняти, але побоявся, що просто відірву радіатор, і покинув цю затію, тим паче що тип транзистора мені вже був відомий.
2. Трансформатор досить компактний завдяки тому, що використано не звичний Ш-подібний осердок. Усередині проглядається заливка обмоток лаком.
3. Поруч розташований конденсатор кола живлення ШІМ-контролера.
4. Між радіатором і трансформатором сховався конденсатор типу Y, що з’єднує «гарячу» й «холодну» сторони блока живлення. Не став до нього добиратися через складність демонтажу радіатора, але номінал розгледів — 2.2 нФ.


1. Цікаво, що в колі зворотного зв’язку використано не звичну оптопару PC817, а PS2561A, хоча великої різниці я не бачу. Зате видно, що плату явно розробляли для двох варіантів вихідного діода: як на фото, так і в корпусі TO220. У другому випадку, найімовірніше, передбачався радіатор. Загалом це логічно: для вихідного діода критичний вихідний струм, а тут він не дуже високий.
На виході пара конденсаторів по 220мкФ 63 В, з’єднаних паралельно. Усі встановлені в БЖ конденсатори виробництва Nichicon: вхідний — серії KXG, решта — KY.
Як вихідний фільтр встановлено двообмотковий синфазний дросель. Також зазначу наявність у вихідному колі стабілітрона P6KE51A, який додатково захищає навантаження.


Цього разу плати явно свіжіші — судячи з маркування, їх виготовлено у 2012-2013 році. Більше нічого з’ясувати не вдалося, доведеться визначати параметри експериментально.


Я б назвав якість паяння плат середньою: є огріхи й не дуже акуратно пропаяні місця.


Вхідна частина блока живлення та ШІМ-контролер. Маркування ШІМ-контролера дуже погано читається (LzP32), тому, складаючи схему, я просто знайшов найближчий аналог за збігом призначення виводів. Також на діоді кола живлення ШІМ-контролера маркування повністю відсутнє — причому на всіх трьох платах.


У вихідному колі, крім звичних компонентів, є також стабілітрон. Річ у тім, що регульований стабілітрон TL431 має максимальну напругу до 37 В, навіть з урахуванням оптрона це максимум 40 В, а вихідна напруга блока живлення становить 48 В. Тому в таких випадках послідовно з оптроном ставлять стабілітрон, у цьому разі на 24 В: він «зрізає» напругу до безпечного рівня. На фото він позначений ZD2.


До схемотехніки блока живлення майже немає запитань. На відміну від попереднього БЖ, тут застосовано окремий ШІМ-контролер і потужний високовольтний транзистор. Цей варіант має як переваги, так і недоліки.
З переваг — потужність БЖ майже не залежить від типу ШІМ-контролера.
З недоліків — складніше організувати захист від перегрівання.

На вході встановлено розрядний ланцюжок із трьох резисторів по 1.5МОм, який розряджає конденсатор СХ. Звичний ланцюг зворотного зв’язку з доданим стабілітроном.
Але є й пара дрібниць:
1. Точний тип мікросхеми невідомий, але найближчий аналог — FAN6862, яка має вхід для вимірювання температури із зовнішнього датчика. У БЖ, який я оглядаю, цей вхід використовується як захист від перевищення напруги. Якщо з якоїсь причини зворотний зв’язок вимкнеться, напруга живлення ШІМ-контролера зросте, а разом із нею зросте й напруга на виводі 3 ШІМ-контролера. У результаті ШІМ-контролер почне обмежувати вихідну напругу. Принаймні, схоже, задумано саме так.
2. На платі є вільне місце під терморезистор, позначене як NTC2. Спочатку я думав, що це має бути ланцюг захисту від перегрівання, але підключення (та й розташування терморезистора) дещо оригінальне, тому я не зовсім зрозумів мету такого рішення. На схемі цей ланцюжок позначено червоним кольором.


Переходимо до тестів.
Як я писав, на сторінці магазину було заявлено, що БЖ має вихідну напругу 48 В за струму до 1 А. І якщо минулого разу в назві товару траплялося інше значення струму, то тут струм 1 А зазначено всюди.


Усі підключення виконано так само, як і з попереднім БЖ, різниця лише в електронному навантаженні. Річ у тім, що тестування цього блока живлення було дещо ускладнене: вихідний струм і потужність не дуже великі, але через напругу 48 В я не міг використовувати навантаження, показане в минулому огляді. Довелося взяти потужніше, але й грубіше.
На холостому ходу вихідна напруга трохи нижча за заявлене значення, але насправді це зовсім не критично, адже різниця навіть менша за 0.1% :)


Взагалі, коли я взяв плату до рук, першою думкою було: явно блок живлення потужністю близько 25 Вт. Ця думка ґрунтувалася на таких спостереженнях:
1. Габарити плати
2. Ємність вхідного конденсатора
3. Габарити трансформатора.

Зрозуміло, що габарити трансформатора залежать від частоти роботи перетворювача, але оскільки частота зазвичай у діапазоні 66-133 кГц (частіше 100-133), то й різниця в габаритах не дуже велика. Звісно, бувають винятки, але не в цьому разі, адже схемотехніка стала зрозумілою вже з першого погляду.

Тому тест я намагався проводити обережно, хоча в мене було ще два «запасних» піддослідних.
Нижче на фото — навантаження струмом 200, 400, 600, 800, 1000, 1050мА.
Останнє значення вибрано не випадково: за струму 1.1 А БЖ гарантовано переходить у захист, вимикаючи вихід. Після зняття навантаження знову повертається до робочого режиму.
Ну, струм 1 А видає, навіть кілька хвилин поспіль :) Довше не тестував, бо на цьому етапі такої мети не було.

На двох останніх фото може здатися, що з вихідною напругою щось не так, але все гаразд: у міру прогрівання вихідна напруга цього БЖ трохи зростає, а оскільки останні два етапи тривали не миттєво, то й зросла вона помітніше, ніж на перших чотирьох кроках.


Розмах ВЧ-пульсацій я б оцінив як дуже низький: 40 мВ навіть за повного навантаження у БЖ із вихідною напругою 48 В — це менше ніж 0.1%


У минулому огляді мене попросили подивитися на рівень пульсацій із частотою 100 Гц. Вирішивши, що ця інформація справді може бути корисною, зняв і це.
Осцилограми знято за струмів навантаження 200, 300, 400, 500, 600 і 700мА. Видно, що найбільший розмах — за струмів 300-500мА (15-25 Вт), хоча я очікував, що зі зростанням струму розмах іще збільшиться.


Але, як завжди, точнішу інформацію про реальну потужність блока живлення дає тест із термопрогріванням.
Методика стандартна для моїх оглядів: інтервал кожного кроку — 20 хвилин, кроки — 200, 400, 600 і 700мА. На останньому кроці струм навантаження вибрано за результатами вимірювання температури на попередньому кроці.
Було помічено, що в міру прогрівання вихідна напруга зростає, це буде видно в таблиці, але наприкінці я різко зняв навантаження й перевірив, яка напруга буде на холостому ходу в прогрітому стані.
Ліворуч — до прогрівання, праворуч — після. Насправді різниця виявилася не такою великою, як я очікував, до того ж напруга фактично досягла заявленого значення.
У будь-якому разі точність підтримання напруги й термостабільність на досить високому рівні.


Щодо нагрівання ситуація трохи неоднозначна. Чомусь спочатку я чекав, що почне перегріватися трансформатор, але виявилося, що я помилявся, і першим на «фінішну пряму» вийшов вихідний діод. Варто згадати, що на виході стоїть звичайний швидкий діод, а не діод Шотткі, адже за таких напруг їх ставлять рідко. Думаю, якщо замінити вихідний діод на швидший, то можна отримати ще трохи більшу тривалу потужність.
Але в будь-якому разі вже можу сказати, що реальна тривала потужність цього БЖ — близько 25 Вт, як я й думав від самого початку, але короткочасно він може віддавати приблизно до 45–50 Вт.


Термознімки з двох ракурсів. Тут також видно, що все тепло зосереджене біля вихідного діода.


Крім того, мене просили провести тест із впливом імпульсної завади на вхід блока живлення. Щоправда, одразу скажу, що ставлюся до цього тесту досить скептично з низки причин:
1. Умови тесту не нормовані.
2. Вхідний фільтр блока живлення захищає від проникнення завад від блока живлення в електромережу, але про це трохи нижче.

Тестовий «стенд» зібрав за схемою, наведеною нижче. Принцип дуже простий: під час натискання кнопки перемикача на короткий час розмикаються контакти — верхній контакт уже розімкнувся, а нижній ще не замкнувся. Оскільки як навантаження підключено індуктивність, виникає імпульсна завада.


Насправді все виглядало набагато страшніше. Я використав трансформатор потужністю 60 Вт, хотів знайти дросель потужністю 80 Вт для ЛДС, але, мабуть, або викинув його, або переклав кудись — друге ймовірніше.


Далі почався тест. Я довго й нудно тицяв кнопку, і часом заваду було чути в комп’ютерних колонках, що стояли поруч. Але сам блок живлення, мабуть, не зовсім мене зрозумів, бо заваду вдавалося зареєструвати приблизно 1 раз на 30–50 натискань кнопки. А оскільки завада генерується двічі (під час натискання й відпускання), виходило 1 спрацьовування на 60–100 імпульсів.
Зрештою кілька разів мені все-таки вдалося зареєструвати сплеск на виході. Максимальний повний розмах становив близько 1 В, що для БЖ на 48 В — лише 2% вихідної напруги.


Оскільки це другий блок живлення з останніх «піддослідних», я вирішив провести цей тест і на попередньому.
«Стенд» майже такий самий, як вище, замінено лише електронне навантаження на те, яке я використовував минулого разу.


Тут результати приблизно аналогічні: я знову довго намагався генерувати заваду й зрештою отримав на виході кілька сплесків із розмахом приблизно 0,2–0,3 В. З огляду на вихідну напругу 12 В вийшло майже те саме — 1,5–2,5%, як і в тесті вище (перші два скриншоти).

Крім того, я перевірив рівень пульсацій на частоті 100 Гц. Тут усе чудово аж до 900 мА (передостанній скриншот), але за струму 1 А пульсації різко зросли й почав спрацьовувати захист блока живлення.


Тепер ще кілька слів про те, чому я скептично поставився до тесту з імпульсною завадою.
Для початку уявімо спрощений варіант квартирної електромережі. Якщо припустити, що завада (нехай це буде холодильник) генерується в точці 2, а наш БЖ стоїть у точці 1, то на вході може виникнути відчутна завада (користувачі «Сінклерів» пам’ятають). Але якщо перенести блок живлення в точку 4, рівень завади знизиться в багато разів, адже на її шляху будуть:
1. Проводи, виготовлені аж ніяк не зі надпровідника
2. Автоматичні вимикачі, струмові котушки в яких є хоч і невеликими, але індуктивностями.
3. Навантаження, наприклад у точці 3. Це може бути як звичайний нагрівач (резистивне навантаження), так і блок живлення комп’ютера (ємнісне навантаження).

Тобто не можна підходити до проблеми «в лоб», адже електромережа — досить складне й дещо інертне навантаження. Тому тест із трансформатором я сприймаю радше як «сферичний генератор у вакуумі». Ні, звісно, певний сенс у ньому є, але, на мій погляд, лише умовний, адже вхідні фільтри теж бувають різними.


Загалом електромережа постійно зазнає імпульсних сплесків від холодильників, контактів, що іскрять, потужних навантажень (особливо індуктивних), але більше впливають природні чинники, наприклад гроза або перехльостування проводів на стовпах. Щоправда, останнє в міських умовах трапляється набагато рідше, адже силові кабелі прокладені під землею. Але в місцях із поганими умовами рекомендується застосовувати УЗІП (пристрій захисту від імпульсних перенапруг), по суті — великий варистор.


Тепер щодо самого вхідного фільтра БЖ. Для початку слід розуміти, що вони можуть мати різне призначення.
У найпростішому варіанті (не рахуючи спеціально навчених перемичок) це конденсатор типу X і синфазний дросель. У такому варіанті фільтр захищає електричну мережу від завад блока живлення. Тобто завада, проходячи з боку БЖ, спочатку послаблюється дроселем, а потім, по суті, замикається спеціальним конденсатором. Загалом імпульсні БЖ генерують безліч завад в електричну мережу, особливо якщо виробник заощадив на всьому.
Якщо потрібно послаблювати завади в обидва боки, ставлять два конденсатори — до і після дроселя. У цьому разі фільтр послаблює також завади з боку мережі, які можуть потрапити в блок живлення.
Звісно, завада частково послаблюється навіть вхідним конденсатором після діодного моста, але спеціальний конденсатор одразу після дроселя ефективніший саме у випадку імпульсних завад.

Усе це, звісно, дуже спрощено, але я постарався пояснити «на пальцях».


Але це ще не все. Вище я писав про заваду, яка надходить мережевими проводами між фазою і нулем, але існують і завади відносно землі. Для цього після дроселя ставлять додаткові конденсатори, але оскільки їхній пробій може бути небезпечним, то, відповідно, типу Y.


Загалом вхідний фільтр блока живлення може бути досить складним пристроєм, що складається з купи конденсаторів і дроселів. На схемі нижче застосовано двообмоткові дроселі двох типів.

Ну і, власне, до чого це я все. Та до того, що спочатку слід розуміти, що і навіщо ми взагалі робимо. Якщо ми проєктуємо обладнання, де завади на виході можуть бути критичними, то застосовуємо повний варіант фільтра. Якщо ж достатньо, щоб наш БЖ просто не «гадив» у мережу, то цілком вистачить конденсатора X і дроселя. У нашому випадку маємо другий варіант фільтра, не більше.


Тепер, власне, про те, навіщо взагалі потрібні блоки живлення на таку «хитру» напругу. Нижче на фото — дві коробочки, з'єднані кабелем, причому одна коробочка живиться від іншої.


Одна коробочка — це блок живлення, друга — знижувальний перетворювач напруги. Разом це пасивний аналог PoE, тобто призначений для живлення низьковольтних пристроїв через кабель локальної мережі. Цей варіант був зібраний, як то кажуть, «на швидку руку», коли мені треба було заживити роутер, розташований за 10 метрів від найближчої розетки, а під рукою був лише LAN-кабель.


На фото видно, що навіть коробочка трохи оплавлена — залишилася після якихось експериментів, а викинути було шкода.
Зазвичай я робив БЖ на 48–55 Вольт, але в цьому випадку напруга становить 24 Вольти.


Якщо блок живлення, показаний вище, відрізняється лише напругою, то на віддаленому боці я робив зовсім інакше. Оскільки в цьому випадку все було в межах квартири, на віддаленому боці стояв просто DC-DC перетворювач.
Але в інших випадках я робив перетворювачі з гальванічною розв'язкою та ШІМ-контролерами типу TOP414 або DPA-Switch (залежно від потрібної потужності). TOP412-414 був дешевшим і простішим, але потужність обмежена рівнем 15 Ватт (якщо не плутаю), DPA-Switch помітно потужніший, деякі моделі забезпечують до 100 Ватт.
Загалом показаний комплект — найпростіше з того, що я робив у такому плані.

До речі, на фото видно здутого конденсатора, сумнозвісного Capxon, хоча їхня серія KF мені дуже подобається. Показаному нижче перетворювачу (як і БЖ) понад 10 років, а на момент демонтажу з конденсатором усе було гаразд. На виході перетворювач видає 5 Вольт зі струмом до 3 Ампер.


На цьому, мабуть, усе, підсумую.
Ці блоки живлення явно новіші за показані раніше, крім того, у мене склалося враження, що й в експлуатації вони майже не були. Встановлено фірмові конденсатори, якісний трансформатор, вхідний і вихідний фільтри і навіть, несподівано... керамічний конденсатор паралельно вхідному електролітичному конденсатору.
Параметри непогані: блок живлення справді тривалий час забезпечує потужність близько 25 Ватт, а короткочасно — до 45–50, що для таких габаритів дуже непогано. Думаю, якщо взяти версію на 24 Вольт, то цілком можна зробити компактний БЖ для паяльника TS100 (може, і варто взяти такий БЖ на пробу).

На сторінці магазину вказано, що вихідний струм — 1 Ампер, але не зазначено, що це короткочасний струм, тому вийшло, як минулого разу: короткочасний вказали як тривалий.
В іншому БЖ сподобався, хоча й був у вжитку, що, звісно, знову додає певного «елемента несподіванки». На жаль, я можу говорити лише про ті три штуки, які маю на руках.

Як завжди, чекаю на запитання й просто коментарі. Сподіваюся, огляд був корисним.

Невелике доповнення.
В огляді я писав, що намагався знайти дросель від лампи денного світла, але не зміг. Та часто буває: шукаєш одне, а під руку трапляється зовсім інше, іноді навіть цікавіше.
Так сталося і цього разу: трапився процесор Celeron 266/66, не втримався й сфотографував :)
Відчуваю, що під час наступних пошуків знайду для нього й материнську плату.


Цього року йому виповниться 20 років. Як швидко летить час: уже й магазину, де його купили, давно немає.