Блок живлення EPP-100-12, другий із шести

Отже, сьогодні в мене другий огляд із серії оглядів блоків живлення виробництва Mean Well. Цього разу я обрав блок живлення у відкритому виконанні, тобто плату без корпусу. Як і минулого разу, є своя "родзинка", але про все краще прочитати докладніше в огляді, де, як завжди, будуть тести, осцилограми й висновки. Загалом, думаю, ті, кому цікаві якісні блоки живлення, не розчаруються.


Цей блок живлення, як і попередній, я купив на TaoBao. Один із моїх постійних читачів надіслав його мені для тестування, за що я висловлюю йому окрему подяку. Наступні блоки живлення теж будуть по-своєму цікавими, але про цей мене просили в коментарях, та й мене він дуже зацікавив.

У цього блока живлення немає жодного паковання, окрім невеликого шматка плівки, але все приїхало в ідеальному стані, що не може не тішити.


Для початку — трохи про ключові особливості.
Блоки живлення цієї серії розраховані на повний діапазон вхідної напруги (90-264 Вольта), мають вбудований ККМ, забезпечують ефективність до 92.5%, а також оснащені повним набором захистів — від перевантаження, перегрівання, перенапруги та короткого замикання. Вихідна потужність становить до 75 Ватт за пасивного охолодження і до 100 Ватт за активного, тож до блока живлення можна підключити вентилятор.
При цьому споживання в режимі холостого ходу не перевищує 0.5 Ватта .


Розширені характеристики. Тут, звісно, описано більше, але загалом вистачає й короткого опису. Хоча під час тестування я звертатимуся саме до цієї таблиці.
Блоки живлення цієї серії випускаються з вихідною напругою 12, 15, 24, 27 і 48 Вольт. В огляді використано модель із вихідною напругою 12 Вольт, у таблиці її виділено.


Зовнішній вигляд блока живлення.



Блок живлення виконаний у тому самому формфакторі, що й показаний раніше RPS-120-27, приблизно 1 на 2 верблюди 2 на 4 дюйми.


Утім, як і належить нормальному фірмовому блоку живлення, у даташиті наведено повні габаритні розміри, зокрема розташування вентилятора охолодження.


Для зручнішого уявлення про розмір можна порівняти його з «народним» блоком живлення.
Той, що ми оглядаємо, трохи менший, але плата «народного» виглядає значно порожнішою.


На вхідному конденсаторі є наклейка з усіма необхідними характеристиками. Ємність конденсатора — 82мкФ, напруга — 420 Вольт, виробник — Nichicon.


На вході, як і належить, є фільтр, який не пропускає перешкоди від блока живлення в мережу. Щоправда, цього разу запобіжник лише один (порівнюю з RPS-120-27), але контакти входу позначені як ACN і ACL — відповідно нуль і фаза. Для безпечнішого використання бажано підключати їх згідно з маркуванням.
На фото видно два дроселі з двома обмотками, а між другим (зеленим) дроселем і платою примостився діодний міст.


Вхідний фільтр також містить чотири конденсатори Y1: перша пара з'єднує контакт заземлення входу блока живлення, а друга — вихід після фільтра. На виводи двох середніх конденсаторів надіто феритові трубочки. Це потрібно, щоб зменшити рівень радіоперешкод: через дуже щільне компонування плати ці конденсатори підняті й мають довгі виводи, які можуть працювати як антени.
Для захисту блока живлення від стрибків вхідної напруги на вході встановлено варистор.


У центрі плати також добре помітний радіатор, майже залитий герметиком, схожим на силіконовий. На цьому радіаторі встановлено транзистор коректора коефіцієнта потужності.
У герметик також залито ще один дросель для придушення перешкод і терморезистор контролю температури. Частково саме тому я не став розбирати всю цю конструкцію.
Якщо уважно подивитися попередній огляд блока живлення SDR-120-24, можна побачити багато спільного, тільки там ці компоненти роздивитися простіше. Фактично вхідна частина цих двох БЖ дуже схожа.


Вид з іншого ракурсу: видно і дросель придушення завад (у білій масі), і дросель коректора (нижня частина фото), а також трансформатор (ліва частина фото).
Дросель коректора підключений просто проводами обмоток; принаймні я не зміг розгледіти виводи дроселя, але тримається він, як то кажуть, «намертво» — мабуть, теж приклеєний герметиком.


Напевно, ви помітили відмінність цього БЖ від RPS-120-27: збоку є додаткова плата. По суті, на ній розташована вся керувальна частина: контролер коректора, ШІМ-контролер, кола зворотного зв’язку та захисту.


1. Для конденсатора придушення завад у платі зробили своєрідне «віконце», а на вивід з боку «гарячої» частини наділи феритову намистину. Її функція така сама, як у трубочок конденсаторів первинної частини, — зменшувати випромінювання завад в ефір.

У вихідній частині блока живлення все загалом звично.
2. На виході встановлено 2 діодні збірки 40L45CT. Цікаво, що вихідні збірки ввімкнені «навиворіт», тобто по мінусу виходу.
3. Вихідних конденсаторів два, ємністю 1500 мкФ і напругою 16 В, виробництва Rubicon. Вихідного дроселя немає.
4. На додатковій платі є підлаштувальний резистор для встановлення вихідної напруги, а над ним — роз’єм для підключення вентилятора. Наскільки я можу судити, живлення вентилятора надходить від незалежної обмотки й, відповідно, незалежного випрямляча; втім, у RPS-120-27 було зроблено так само. У цьому випадку це може здатися дещо дивним за наявності основного живлення 12 В, але зроблено це радше для уніфікації, адже блоки живлення випускаються з напругою аж до 48 В.

На радіаторі діодів встановлено терморозмикач, який повністю блокує роботу блока живлення в разі перегрівання.


Під час пошуку додаткової інформації було виявлено другу (або першу) версію цього БЖ, яка відрізняється:
Конструкцією плати керування
Радіатором
Місцем встановлення конденсатора придушення завад.

Тут також краще видно термовимикач, установлений на радіаторі.


Оскільки більшість компонентів розташована на додатковій платі, знизу основна плата відносно порожня. Якість паяння на високому рівні, плата чиста.


А тепер трохи про те, що керує роботою цього блока живлення.
1. Першим іде контролер коректора. У цьому випадку це NCP1605 виробництва ON Semiconductor.
2. Далі йде L6599 від ST. У цьому випадку застосовано резонансний контролер, що, власне, і є суттєвою відмінністю від RPS-120-27 і SDR-120-24. Плату було покрито захисним лаком, але навіть після відмивання корпусу мікросхеми маркування на фото погано видно.
3. У колі зворотного зв’язку задіяно два оптрони; втім, так само було зроблено і в двох попередніх БЖ. Один відповідає за зворотний зв’язок, другий — за захист від перенапруги на виході БЖ.
4. Цього разу на «холодній» стороні є й операційний підсилювач LM258A. Його функція — підсилювати напругу з вимірювального шунта. Це друга помітна зміна порівняно з попередніми БЖ: тут захист від надструму встановлено у вторинному колі.
5. Знизу плати розташовані два транзистори інвертора. Маркування 13NM60N, 650 В, 11 А, 0.36 Ом. Спочатку може здатися незвичним, що транзистори без радіатора. У цьому заслуга резонансного контролера, тому радіатори тут потрібні лише транзистору коректора та вихідним діодам.
6. «Обхідний» діод. Цей діод з’єднує вхід і вихід коректора та приймає на себе удар під час увімкнення блока живлення.


Через досить складну схемотехніку й дуже щільну конструкцію я не перемальовував схему блока живлення, але спробую розповісти, як він працює, і без принципової схеми.
Блок-схема є в даташиті; по суті, вона особливо не відрізняється від схеми SDR-120-24, різниця лише в наявності додаткового виходу для підключення вентилятора. Цікаво, що виробник навіть указав робочу частоту коректора та ШІМ-контролера.

Після мережевого фільтра першим стоїть PFC (коректор коефіцієнта потужності), далі — силова частина, якою керує ШІМ-контролер (Control). Своєю чергою, контролер стежить за перевантаженням за потужністю (OLP), температурою (OTP), перенапругою (OVP) і зворотним зв’язком за напругою.
При цьому на блок-схемі немає схеми контролю перевантаження за струмом (OCP) і контролю перегрівання вихідних діодів. Хоча щодо другого в мене є окремі міркування, про які я розповім у розділі тестів на перегрівання.


Схема підключення контролера ККМ є в його даташиті. По суті, коректор не являє собою нічого складного: формально це підвищувальний перетворювач напруги, але перед ним немає фільтрувального конденсатора. Точніше, конденсатор є, але дуже малої ємності (Cin). Коректор дає змогу відбирати енергію з мережі майже весь час, на відміну від звичайних схем, де споживання відбувається лише на піках синусоїди.
Окрім поліпшення коефіцієнта потужності, він може розширити діапазон вхідних напруг БЖ (не завжди), забезпечити інвертор стабільною напругою, а отже, спростити його роботу й підвищити ККД.

На жаль, розширити діапазон вхідної напруги можна лише в БЖ відносно малої потужності, тому ви цілком можете побачити БЖ із коректором, але з діапазоном вхідної напруги 190–260 Вольт.
Щодо ККД — питання неоднозначне. Так, ККД інвертора буде вищим, але сам коректор знижує ККД, тож, зрештою, я б сказав, що виходить приблизно те саме.


А ось контролер резонансного БЖ — річ набагато цікавіша. Точніше, цікавий сам принцип.
У звичайному БЖ керування перемиканням подавання енергії до трансформатора досить жорстке, тому перемикання зазвичай відбувається за доволі великого струму через ключовий транзистор. А оскільки основне нагрівання може відбуватися не під час відкритого стану, а саме під час увімкнення й особливо вимкнення, то й транзистори нагріваються сильніше. Значно підвищувати швидкість увімкнення/вимкнення небезпечно через зростання завад, тому цей параметр навіть обмежують, добираючи певне оптимальне співвідношення.
У резонансній схемі контролер керує транзисторами так, щоб перемикання завжди відбувалося в найоптимальнішому режимі, в ідеалі — без струму під час відкривання/закривання силового ключа.

Внутрішня схема контролера досить складна, можливо, частково тому, що він відносно "старий": у даташиті вказано 2009 рік. При цьому він може ще й керувати контролером ККМ, вимикаючи його за малого споживання. Коли я тестував БЖ, то чітко чув момент запуску коректора, який відбувався за вихідного струму близько 300–400мА.


Спрощена структурна схема силової частини.


А ось так у даташиті виглядає приклад блока живлення з активним коректором і згаданим вище ШІМ-контролером. Тепер, думаю, зрозуміло, чому я не став перемальовувати всю схему, адже на наведеній схемі вихідну частину сильно спрощено.


Вище я написав, що в цьому БЖ вихідний струм контролюється на вторинному боці. Для цього на додатковій платі встановлено ОП, а на основній — шунт номіналом 3мОм. Це рішення дає змогу точніше задати межі вимкнення блока живлення в разі перевищення вихідної потужності, і ми перевіримо це ближче до кінця огляду.


Загальний вигляд блока живлення згори.


На цьому етапі можна завершити теоретичну частину й перейти до практики — тестів.

Спочатку про регулювання вихідної напруги. Тут блок живлення несподівано здивував мене дуже вузьким діапазоном регулювання: вихідну напругу можна змінювати лише в межах від 11.4 до 12.9 Вольта, тобто всього -5 +9%.
Гаразд, виставимо заявлені 12 Вольт і тестуватимемо.


Цього разу я не наводитиму багато фото процесу тестування, адже етапів було чимало, і зрештою весь огляд складався б лише з цих фотографій. Тому просто покажу фото тестового "стенда", а далі зведу все в таблицю.
У першому тесті брали участь:
1. Мультиметр UT-181A у режимі вимірювання напруги
2. Мультиметр UT-61E у режимі вимірювання струму
3. Ватметр
4. Електронне навантаження.
5. Ручка й папірець.

Додатково використовувався трансформатор ТН61 в автотрансформаторному ввімкненні для отримання напруги 100–110 Вольт.


У цьому (а можливо, і в наступних) огляді я вирішив трохи змінити методику тестування БЖ, щоб привести її до певного "стандарту". На першому етапі тесту я перевірятиму й вимірюватиму:
1. Точність підтримання вихідної напруги в усьому діапазоні потужностей
2. ККД
3. Коефіцієнт потужності

Усі тести проводилися за двох напруг живлення: 220–230 і 105–110 Вольт. Результат тесту коефіцієнта потужності за напруги 107 Вольт викликає певні сумніви, адже тут я зовсім не впевнений у своєму ватметрі. Наступного разу спробую придумати щось точніше.


Рівень пульсацій вимірювався з іншим електронним навантаженням — це зроблено для кращої відтворюваності результатів.


Блок живлення має "зелений режим", і в режимі очікування на виході періодично з'являються такі сплески.


Оскільки осцилограм багато, більшу частину сховано під спойлером.


Вище я навів вимірювання для оцінювання роботи БЖ у різних режимах, але наочніше можна подивитися порівняльні осцилограми в режимі роботи на максимальній потужності та за різної напруги живлення.
Угорі — 230 В: ВЧ і НЧ, унизу відповідно 110 В: ВЧ і НЧ.
Фактично великої різниці немає, і це заслуга коректора потужності. Вище я писав, що по суті він є підвищувальним перетворювачем напруги й водночас стабілізує її, тому різниця вхідної напруги впливає переважно на нагрівання та ККД.
У характеристиках заявлено повний розмах пульсацій 120 мВ. Під час тесту я отримав близько 100 мВ, але були дуже короткі сплески з повним розмахом 175 мВ. Не знаю, що саме рахував виробник і якою була його методика вимірювання, але, на мій погляд, навіть невеликий дросель на виході значно поліпшив би картину. Принаймні повністю прибрав би короткі викиди.


Тест на термопрогрів — один із найвідповідальніших і по-своєму складних, адже дуже важко відтворити реальні умови експлуатації. Тому зазвичай я намагаюся створити складніші умови, ніж задумав виробник. У такому разі додатково отримую тест спрацьовування захисту від перегрівання (там, де він є).

Цей блок живлення більш "ніжний", ніж попередній. Якщо для SDR-120 заявлена повна потужність за температури навколишнього повітря до 55 (60 градусів, то тут потужність треба знижувати вже за температури 50 градусів. Крім того, блоки живлення на низьку напругу мають більшу потужність розсіювання через вищий вихідний струм через вихідні діоди.
І це не кажучи про те, що за тривалої потужності понад 75 Вт уже треба використовувати вентилятор.



До речі, щодо вентилятора: у характеристиках зазначено — 20cfm, тобто 20 кубічних футів за хвилину. У звичніших для нас одиницях це буде близько 12 кубічних метрів за годину.
Для розуміння: це невеликий вентилятор, на кшталт EB40101S2-999 — 40x40x10мм.

Блок живлення не вміє регулювати оберти вентилятора, і без навантаження той обертається приблизно на 50% потужності, а за струму понад 0.6-0.8 А вмикається на повну.


Але оскільки я хотів саме випробувати блок живлення, вентилятора я не використовував, а сам блок живлення взагалі накрив кришкою, щоб погіршити вентиляцію. Тест проходив у двох варіантах: із "нашим" мережевим живленням 220-230 В і "імпортним" 100-110 В, що відповідає нижній межі без зниження потужності.


Пояснення до таблиці —
Д.мост — вхідний діодний міст.
С.вх — вхідний фільтрувальний конденсатор
Тр-р кор — транзистор коректора, тут я намагався зафіксувати максимальну температуру в його районі, оскільки він залитий герметиком.
Тр-р інв — температура найгарячішого з двох транзисторів інвертора.
Дросель — дросель коректора
Тр-р — трансформатор
Д.вих — крайня вихідна діодна збірка
С.вих — один із вихідних конденсаторів.

Усі тести тривали по 20 хвилин, у таблиці наведено результати після завершення 20-хвилинного інтервалу. Загальний час тесту — близько 180 хвилин, тобто 3 години. Перед початком тесту з вхідною напругою 110 В БЖ охолонув до кімнатної температури.

Отже, з'ясувалося, що за струму до 7.5 А БЖ працює навіть без охолодження, але зовсім на межі: за напруги 100 В буквально на порозі спрацьовування захисту.
За 230 В витримує навіть 8.5 А, але під час тесту вимкнувся за 4 хвилини до завершення інтервалу. За вхідної напруги 110 В блок живлення вимкнувся через хвилину після підвищення струму з 7.5 А до 8.5.

Термозахист тригерний, і перезапустити БЖ вдасться лише після охолодження, інакше він короткочасно подаватиме напругу на вихід і вимикатиметься.

На мій погляд, БЖ гідно пройшов цей тест, адже заявлено 6.5 А, а в мене він працював за струмів 7.5-8.5 не лише без активного охолодження, а й у відносно замкнутому об'ємі. Також його не вдалося вивести з ладу: під час перегрівання він просто блокував роботу.


Термознімки наприкінці тесту за 230 і 110 В, майже перед самим вимкненням. Видно, що в другому випадку з'явилося нагрівання в районі коректора.


Ну і останній тест — реакція на перевантаження.
Тут я запустив навантаження в режимі тесту DC. У цьому режимі задається максимальний струм, мінімальна напруга, а далі навантаження поступово збільшує струм навантаження. За напруги 12 В виходило близько 1 Вт за секунду.
Я перевірив різні режими вимкнення за падінням вихідної напруги до 10 і 5 В, але, як виявилося, різниці немає: захист контролює вихідний струм.
Крім того, як і належить, зі зростанням струму напруга не просідає аж до вимкнення, тобто або напруга в нормі, або вихід вимкнений. Вимкнення за струму 10.9–11 Ампер.


Підсумовуючи, можу сказати, що блок живлення доволі непоганий: має активний ККМ, повний комплекс захистів майже від усього, високу якість виготовлення, додаткову плату, покриту захисним лаком, якісні компоненти та високий ККД.
Блок живлення тривалий час забезпечує струм до 7.5 Ампер без перегрівання й активного охолодження, хоча заявлений струм становив 6.3 Ампера. Струм 8.5 Ампера витримує деякий час навіть без примусового охолодження. Є можливість під’єднати вентилятор.

Загалом, як на мене, дуже непогано. Хіба що є одна «ложка дьогтю» — короткі викиди на виході з розмахом до 175мВ через відсутність вихідного дроселя.

Відеоверсія огляду.



На цьому все. Як завжди, чекаю на запитання в коментарях і пропозиції щодо тестування решти чотирьох блоків живлення.