MeanWell SDR-120-24, перший із шести

Не так давно я публікував огляд якісного блока живлення від відомої фірми MeanWell, сьогодні настала черга ще одного "піддослідного". У цьому випадку на моєму столі промисловий варіант для встановлення на DIN-рейку.
Дивимося, розбираємо, тестуємо — усе як завжди.


Поясню, чому «перший із шести» і про що взагалі йдеться. Цей блок живлення мені надіслав один із моїх постійних читачів спеціально для тестування. Блок живлення куплено на ТаоБао, але оскільки фірма MeanWell представлена в багатьох місцях, то, по суті, немає особливої різниці, де купувати: якщо це не явна підробка, результати будуть однаковими.
Отже, мені надіслали не один блок живлення, а, як ви вже здогадалися, шість різних, і сьогодні — «перша серія».
На своєму каналі я проводив опитування, який блок живлення тестувати першим, і на момент початку тесту SDR-120-24 набрав найбільше голосів, що мене дещо здивувало. Але оскільки опитування, по суті, триває, тепер вибір уже з п’яти моделей.


Отже, маємо справу з блоком живлення з промислової серії. У цьому випадку це визначається не лише формфактором, а й вихідною напругою: блок живлення має вихідну напругу 24 В, тому він дуже поширений саме в системах промислової автоматики, хоча там використовують блоки живлення й на інші напруги, наприклад 48 В.

Цю модель блока живлення випускають із вихідною напругою 12, 24 і 48 В, а тривалий вихідний струм становить відповідно 10, 5 і 2,5 А.


Паковання стандартне для блоків живлення Mean Well: картонна коробка з подвійним ущільненням і віконцем, крізь яке видно назву моделі, не відкриваючи паковання.


У комплекті немає жодних додаткових речей на кшталт інструкцій, гарантійних талонів, дротів тощо — лише блок живлення.


Блок живлення виконаний в алюмінієвому корпусі, який водночас виконує функцію радіатора. Ця модель продовжує лінійку DR, але має корпус меншого розміру.


Щоб не перелічувати всі розміри окремо, наведу креслення з опису.


Охолодження пасивне, що також важливо в складних умовах експлуатації. Для вентиляції у верхній і нижній частинах корпусу є перфорація.


Модель, яку ми оглядаємо, — одна з найменш потужних у цьому корпусі, адже є моделі потужністю майже 1000 Вт, причому також із пасивним охолодженням.


У верхній частині корпусу розташовані вихідні клеми, а також клеми реле стану живлення. За допомогою реле блок живлення може повідомляти інші пристрої, що з живленням усе гаразд.
Нижче встановлено підлаштувальний резистор і світлодіод — живлення в нормі.

Знизу — клеми для підключення до мережі та заземлення. Цікаво, що вказано не лише з яким зусиллям потрібно затягувати клеми, а й те, що для різних клем це зусилля різне. Крім того, зазначено, що слід використовувати лише мідний дріт.


Використано клеми з механізмом «ліфтового» типу, де підіймається вся площадка, а не затискного. Це також додатково підвищує надійність.


Механізм кріплення металевий, із пластмасовим підпружиненим фіксатором. Тобто спочатку треба відтягнути фіксатор, потім встановити блок живлення на рейку, а після цього відпустити фіксатор. Можна встановити й без попереднього відтягування фіксатора — защіпається нормально.


Вище я зазначив, що ця модель продовжує популярну серію DR, тож логічно було б порівняти зовнішній вигляд цих двох серій.
Нижче на фото — два блоки живлення з однаковими характеристиками за потужністю та вихідною напругою, але з різних серій: старої та нової.


Новий блок живлення помітно вужчий, але водночас потребує більшої глибини для встановлення, що слід враховувати під час заміни.


Час зазирнути всередину. Для цього спочатку треба зняти механізм кріплення на рейку (три гвинти з потайною головкою), потім викрутити два гвинти знизу (звичайні) і два короткі гвинти з різних боків корпусу вгорі (з потайною головкою).


Знімаємо перфорований кожух.



Усі гвинтові з’єднання зафіксовані фарбою.


Викручуємо решту гвинтів, трохи розтискаємо кожух і виймаємо плату. Не дуже сподобалося, що термопастою покрита не вся площа теплорозподільної пластини.


Структурна схема пристрою має такий вигляд:
1. Живлення надходить на активний коректор коефіцієнта потужності.
2. Після коректора підключений інвертор блока живлення, виконаний за обратноходовою схемотехнікою.
3. Далі — вихідний випрямляч, фільтр, схема контролю вихідної напруги та аварійних станів.
4. Окрім схеми зворотного зв’язку, є також схема захисту від перенапруги на виході, яка блокує роботу інвертора.


Перелічені вище вузли в блоці живлення, який ми розглядаємо.


Вхідний фільтр досить складний: окрім звичного дроселя з двома обмотками, встановлено незалежні дроселі на всіх трьох лініях (фаза, нуль, заземлення).


Як елементи захисту встановлено запобіжник і варистор на напругу 470 В (амплітудну).
Крім того, встановлено конденсатори типів X2 і Y1.


Далі в колі стоїть ще один дросель із двома обмотками, потім діодний міст із радіатором, а після нього — ще один дросель.
Після всього цього ввімкнений активний ККМ, на фото видно його дросель.


Для звичайних споживачів корекція коефіцієнта потужності — це в найкращому разі просто кращий захист від коливань вхідної напруги. А для промислових підприємств це бонус у вигляді меншої реактивної потужності, за яку їм доводиться не лише окремо платити, а й стежити за її величиною та в разі перевищення сплачувати штраф.


Силові елементи винесені на подвійну алюмінієву пластину, від якої тепло передається на корпус. Для додаткової ізоляції між силовими елементами та рештою електроніки встановлено пластину.


Після коректора стоїть конденсатор ємністю 100 мкФ виробництва Nichicon. Як струмовий шунт для захисту від перевантаження в колі коректора встановлено резистор номіналом 0.07 Ома.


Трансформатор блока живлення не лише просочений лаком, а й намотаний багатодротовим джгутом для поліпшення характеристик. Я б ризикнув сказати, що використано літцендрат, але без розбирання це складно визначити.


Вузол трансформатора та вихідного випрямляча. У цьому випадку виробник вирішив підвищити ККД завдяки синхронному випрямлячу, тому на радіаторі встановлено не діодну збірку, а транзистор IRFB4321. Типовий опір відкритого каналу становить 12 мОм, що за імпульсного струму 15 А дає падіння лише 0.18 В, проти приблизно 0.5 В у діодів Шотткі.


Решта конденсаторів виробництва Rubicon, ємність після випрямляча — 3х1000 = 3000 мкФ, напруга — 35 В.


Оптрони кола зворотного зв’язку та захисту від перенапруги на виході.


На виході встановлено один дросель для придушення перешкод, намотаний дротом пристойного перерізу. Також тут встановлено ще два конденсатори ємністю 330 і 470 мкФ, які разом з основними дають майже 4000 мкФ сумарної ємності.
Тут же розташоване й реле, яке подає на вихід сигнал про те, що з напругою все гаразд.


Цього разу принципової схеми блока живлення, на жаль, не буде. Звісно, її можна було б перемалювати, але роботи виходить надто багато, та й довелося б частково розпаяти плату.

Щодо безпеки, я також не помітив жодних проблем: плата має захисні прорізи в усіх небезпечних місцях.


Трохи про використані компоненти.
1. Блоком живлення керує спеціалізований ШІМ-контролер TEA1750T, який поєднує в собі схему керування зворотноходовим інвертором і керування активним ККМ.
2. Як захисний діод ККМ застосовано LT7B33
3. Синхронним випрямлячем керує контролер TEA1761.
4. Як струмовимірювальний шунт на платі встановлено резистор номіналом 5 мОм. Це, звісно, трохи знижує ефективність, але без цього резистора складно обійтися, адже, на відміну від діода, який усе робить «апаратно», тут треба стежити за струмом.
5. Контроль вихідної напруги здійснюється за допомогою здвоєного операційного підсилювача LM224
6. Неподалік від ОП розташовано кілька стабілітронів, які також беруть участь у схемі захисту від перенапруги.


Щоб більше дізнатися про блок живлення, а точніше — про його силові елементи, довелося зняти теплорозподільник. Елементи притиснуті до нього двома пластинками: широкою ліворуч і вузькою праворуч.


1. Транзистор ККМ — TK20J50D, 20 А, 500 В, 0,22 Ом. Праворуч розташований діод ККМ — BYV29X
2. Між елементами ККМ і транзисторами інвертора встановлено біметалевий термостат — seki st-22, розрахований на 90 градусів.
3. Високовольтний транзистор перетворювача — TK13A65U, 13 А, 650 В, 0,32 Ом.


На цьому огляд завершено, можна переходити до тестів.
Спочатку перевіримо вихідну напругу, діапазон регулювання та зручність налаштування.
Спочатку було встановлено трохи більше ніж 24 В, хоча насправді це неважливо, адже навіть якщо встановити 25 В, з обладнанням нічого не станеться.
Діапазон регулювання вниз зовсім невеликий — не дотягує навіть до 23 В, зате вгору можна встановити майже до 29 В.
Хоча діапазон регулювання не дуже великий, точно встановити напругу досить складно, хоча, можливо, я вже просто прискіпуюся :)


Наступним кроком була оцінка рівня пульсацій, навантажувальної здатності, ККД, а оскільки блок живлення має активний ККМ, то й вимірювання коефіцієнта потужності.
Не показуватиму весь процес, а просто наприкінці зведу все в одну таблицю. Скажу лише, що в цьому тесті використовувався знайомий багатьом моїм читачам випробувальний стенд, що складався з мультиметра, електронного навантаження та ватметра.
Ватметр побутовий, тому значення ККД і коефіцієнта потужності наведено орієнтовно.


Рівень пульсацій за струмів навантаження 1,2, 2,5, 3,8, 5, 6,5 і 7,5 А.
У характеристиках заявлено, що максимальний розмах пульсацій становить 100 мВ. На осцилограмі вибрано режим 50 мВ на поділку. Заявлені межі блок живлення перевищив за струму 7,5 А; за струму 6,5 А розмах пульсацій становив 100 мВ. Але обидва ці режими, хоч і є штатними, перевищують заявлену тривалу потужність, тож блок живлення перевірку пройшов.
Крім того, зазначу практично повну відсутність пульсацій та акустичного шуму в блока живлення в режимі холостого ходу й за малих навантажень.


Вище я написав про граничні режими експлуатації. Тут зроблю невелике уточнення, щоб пояснити, про що йдеться.
Блок живлення має потужність 120 Вт, водночас короткочасно може видавати до 180 Вт (150% від максимальної), але не довше ніж 3 секунди. Під час тестування з'ясувалося, що це обмеження не лише на папері. Блок живлення автоматично вимикається приблизно через 8–10 секунд, якщо струм навантаження перевищує 6 А. Захист із фіксацією спрацьовування; щоб відновити нормальний режим, треба на короткий час від'єднати вхідне живлення.

На графіку показано тривалість навантаження потужністю 180 Вт і необхідний час паузи. Насправді під час експериментів я робив паузу значно коротшою — проблем не виявив, що свідчить про надійну роботу блока живлення.


Окрім оцінювання рівня високочастотних пульсацій, була також перевірка на частоті 100 Гц. Осцилограму знімали за струму навантаження 2.5, 5, 6.5 і 7.5 Ампера — тут також проблем не виявлено.


Оскільки блок живлення розрахований на діапазон вхідної напруги від 100 Вольт, його перевірили й за цієї вхідної напруги.
Хоча насправді напруга була близько 107-108 Вольт, оскільки в мережі було 230, знизити її більше не вдалося, але не думаю, що це критично.


Для цього тесту додатково використовувався трансформатор ТН-61 у режимі автотрансформатора.


На ВЧ я взагалі не помітив різниці, навіть радше сказав би, що за пікової потужності рівень пульсацій навіть знизився.


Оскільки блок живлення обладнаний активним ККМ, то й на частоті 100 Гц усе залишилося так само.


У коментарях до відео мене попросили подивитися форму струму в первинному колі, тож я перевірив і це.
Як шунт використовувався дротяний резистор 0.47 Ома 1%.
Холостий хід.


Навантаження 25, 50, 100 і 150%. Увага: масштаб на осцилограмах різний: перша — 50мВ/поділ, друга — 100 мВ/поділ, дві останні — 200мВ/поділ.



Після цього я вирішив провести невеликий термопрогін, щоправда, у відкритому стані.
Нижче шість термознімків: верхні три — майже година за струму 5 Ампер і вхідної напруги 230 Вольт, нижні — за того самого струму, але вхідної напруги 108 Вольт. На фото добре видно, що нагрівання в районі коректора збільшилося, а особливо — вхідного діодного моста, але в усіх випадках найгарячішим елементом є вихідний трансформатор.


Далі хотілося наблизити умови тесту до тих, що бувають у місцях використання цього блока живлення. Для цього я взяв металевий ящик від якоїсь сигналізації, вийняв майже всю начинку й установив на бічну стінку шматочок монтажної рейки, на якій закріпив блок живлення.


Ставимо конструкцію вертикально, закриваємо кришку й навантажуємо струмом 5 Ампер на 1 годину.


Через особливості конструкції блока живлення я не зміг нормально виміряти температуру окремих вузлів, довелося скористатися тепловізором. На щастя, отвори в корпусі великі, а найкритичніші елементи розташовані просто біля них.
Ліворуч — вихідний трансформатор, 72 градуси, праворуч — дросель коректора, 65 градусів.


Далі мені здалося, що все це надто просто, адже блок живлення розрахований віддавати заявлену потужність за температури навколишнього повітря до 60 градусів.



Зрештою я трохи ускладнив тест, піднявши струм до 5.5 Ампера, тобто до 110% навантаження. Заодно наприкінці тесту виміряв температуру повітря всередині корпусу. На жаль, максимум, якого я досяг, — 45 градусів.


У будь-якому разі корисна інформація є, і її цілком можна використати. Компонент, що нагрівається найбільше, — вихідний трансформатор, температура 81.6 градуса. Якби підняти температуру на відсутні 15 градусів, трансформатор нагрівся б до 97, що хоч і багато, але цілком прийнятно. Крім того, не забуваймо, що тест проходив за 110% вихідної потужності.


Підсумкова таблиця з результатами тестування.
Вихідна напруга тримається нормально, причому блок живлення не має ефекту, коли за перевантаження напруга падає: тут напруга фіксована, але сам БЖ вимикається через 8-10 секунд після перевищення струму навантаження понад 6 Ампер.
Було заявлено ККД 91%, я ж отримав максимум 89%. У тесті вимірювання ККД за живлення від 110 Вольт результат приблизний, оскільки живлення подавалося через трансформатор, а я відняв лише 4 Ватта власного споживання трансформатора.


Відеоверсія огляду.


Підсумовуючи, можу сказати, що блок живлення мені сподобався: використано якісні комплектуючі, якісне складання, є комплекс захистів від перегрівання та перевантаження. Також не можу не відзначити наявність активного ККМ і синхронного випрямляча. Рівень пульсацій на виході відповідає заявленим значенням, стабільність вихідної напруги чудова. Є релейний вихід стану блока живлення. Щоправда, ККД виявився трохи нижчим за заявлений, але тут я грішу на низьку точність мого ватметра.

Єдине, що мені не дуже сподобалося, — доволі значне нагрівання трансформатора. На мій особистий погляд, виробник міг би використати трансформатор із трохи більшою габаритною потужністю.

Але в будь-якому разі блок живлення пройшов усі тести й повністю працездатний. Під час тестів я його нагрівав, навантажував струмом до 8 Ампер, замикав вихід на ходу, але він і далі нормально працює. Думаю, вивести його з ладу буде непросто :)

На цьому в мене все, сподіваюся, огляд був корисним.