Блок живлення 24 В 8–10 А

З’явилася можливість протестувати ще кілька блоків живлення, і сьогодні — огляд першого з них.
Як завжди, в огляді будуть огляд, аналіз, схема, випробування та висновки.


Блок живлення замовляв радше з цікавості — такої моделі в мене ще не було. Огляд буде відносно коротким, але це зовсім не означає, що готувався він швидко: просто цього разу я постараюся стисло подати інформацію.

Пакування гранично просте: пакет із застібкою, обмотаний листом м’якого матеріалу. Banggood часто пакує товари саме так.


Характеристики, зазначені на сторінці товару
Вхід: AC 85-265 В
Вихід: 24 В постійного струму
Частота змінного струму: 50/60 Гц
Вихідний струм: 8-10 А
Вихідна потужність: 192-240 Вт
Розмір: 140х72,5х38 мм (виміряний)

Виконання — без корпусу, тому зовні він нагадує «народні» блоки живлення. Не здивуюся, якщо в них один розробник/виробник.


Плата помітно більша, ніж у «народного»: ліворуч модель на 300 Вт, праворуч — «народний».


Загальна якість виготовлення відносно непогана і, на мій погляд, така сама або трохи краща, ніж у показаних вище.



1. Підключення за допомогою гвинтової клемної колодки. На вході є запобіжник, а також повноцінний мережевий фільтр із конденсаторами як X-, так і Y-типу. Єдине, чого немає, — це варистора: чомусь на його місці припаяний Y-конденсатор.
2. На вході встановлено два фільтрувальні конденсатори по 82 мкФ, але реальна сумарна ємність трохи менша — 143 мкФ, що замало для заявленої потужності. Також на вході є термістор, про які я нещодавно якраз викладав відео.
3. У назві товару зазначено 24 В 10 А, водночас на самій платі є маркування 24 В 8 А.
4. Трансформатор я б не назвав великим: розміри осердя — 33х30х14, що для обратноходового блока не так уже й багато. Звісно, можна сказати, що розміри залежать від робочої частоти, але зазвичай блоки такого типу працюють на частоті не вище 100 кГц. Крім того, обмотки намотані дротом великого діаметра, хоча за такої потужності вже варто було б мотати літцендратом.
5. Є міжобмотковий конденсатор Y-типу ємністю 1 нФ, тому сильно «кусатися» не буде.
6. Вихідних діодних збірок дві, MBR20200. Їх встановлено на двох радіаторах, тож спочатку може здатися, що блок має дві напруги.


Загальне компонування блока вільне, але вузол ШІМ-контролера скомпонований дуже щільно.


1. Застосовано ШІМ-контролер NE1119J. На жаль, даташит не знайшов.
2. Транзистор інвертора K16A60W. Даташит не шукав; судячи з маркування, найімовірніше, це 16 А 600 В. Корпус повністю ізольований, термопасти немає.
3. На виході чотири конденсатори 1000 мкФ 35 В, але цікаво, що два мають діаметр 10 мм, а два — 13 мм, хоча напруга в них однакова. Біля вихідних клемних колодок є світлодіод червоного кольору.
4. Вихідна клемна колодка найзвичайнісінька — по два контакти на полюс. Лівіше є роз’єм для підключення вентилятора, під’єднаний паралельно до виходу без жодних схем регулювання.

Наявність роз’єму для вентилятора одразу дає зрозуміти, що блок розрахований на активне охолодження. Це досить поширена практика: заявляють два варіанти характеристик — для пасивного й активного охолодження. Але компонування радіаторів дуже незручне для організації примусового охолодження: систему «на продув» не зробити, а просто обдувати блок живлення вже не так ефективно й часто незручно.


Плата двошарова, але монтаж односторонній. Є багато перехідних отворів між шарами плати, особливо в силових колах. Загалом трасування місцями хоч і грубувате, але цілком коректне.


Є щось на кшталт даташита, а також невеликий опис із китайського форуму, тож ось переклад Google — раптом стане в пригоді.



Звісно, схему цього блока живлення я накреслив не просто так: у ній є рішення, які мені раніше якось не траплялися.


З незвичного тут є:
Червоним — вхідний Y-конденсатор, підключений паралельно до X-конденсатора. Найімовірніше, його припаяли просто для галочки. Незвична схема запуску ШІМ-контролера; її перевага в тому, що живлення подається лише за наявності вхідної напруги.
Зеленим — коло основного живлення ШІМ-контролера з двох діодів і двох конденсаторів.
Синім — судячи з усього, ШІМ-контролер квазірезонансний: на один із входів напруга надходить безпосередньо від силового трансформатора, до випрямляча.


Що ще не сподобалося до тестування.
Для початку виявилося, що один кут плати чимось ударили. Не критично, але пакувати треба краще. Крім того, осердя вхідного дроселя хитається. На роботу це не впливає, але все ж.


Радіатор високовольтного транзистора з'єднаний із мінусовою шиною високовольтного живлення, але ізоляції під ним немає. Загалом це не надто критично, але під радіатором проходить доріжка запуску ШІМ-контролера та другий контакт струмовимірювального шунта.


І, звісно, радіатор вихідних діодів, а точніше — те, як установлені конденсатори. Таке рішення не нове, воно трапляється і в Mean Well, але якість використаних конденсаторів у них усе-таки інша.

Є багато місць для встановлення керамічних конденсаторів паралельно до виходу, але встановлено лише один.


Тести.

Спочатку блок живлення налаштований на напругу трохи вищу за заявлену. Втім, таке відхилення не має великого значення.
А от споживання без навантаження справді здивувало: 0.1Вт і менше, бо іноді ватметр показував узагалі 0.0. І тут я згадав опис із китайського форуму —


Уже радше з цікавості вирішив виміряти, скільки часу працюватиме ШІМ-контролер від заряду вхідних конденсаторів. Вийшло майже дві з половиною хвилини. Саме стільки вихідна напруга стабілізується, а потім різко починає знижуватися, оскільки підживлення вихідних конденсаторів уже немає.


Навантажувальну характеристику та ККД вимірював за струму до 10 А, який блок живлення видає без особливих проблем, щоправда, помітно нагрівається.


Напругу блок живлення тримає посередньо: у повному діапазоні до струму 10 А вона змінювалася від 24,572 до 24,382, тобто різниця становила 0.19 В, причому більша її частина припала на струм навантаження понад 6–7 А.
ККД становив близько 86–87%


Поріг спрацьовування захисту від перевантаження перевіряв двічі. Першого разу виставив ліміт у 13 А й здивувався, що захист не спрацював. Виявилося, що до спрацьовування захисту не вистачило всього приблизно 150–200 мА. Після спрацьовування захисту вихід повністю вимикається, а за кілька секунд блок перезапускається.


Прогрівання планував проводити за струмів навантаження 3.3, 6.6 і 10 А, по 20 хвилин на кожному етапі, але, побачивши сильне нагрівання вже за струму 6.6 А, на наступному етапі виставив струм 8 А, і буквально за хвилину спрацював захист від перегрівання. Це дало таку інформацію:
1. Термозахист є — це добре
2. БП без примусового охолодження не тягне більше ніж 6–7 А — це погано.


Основне нагрівання зосереджене біля трьох компонентів — високовольтного транзистора, трансформатора та вихідних діодних збірок. Термознімки після завершення прогону за струмів 3.3 і 6.6 А; результату за струму 8 А, зі зрозумілих причин, немає.


Оскільки термознімок не показує температуру окремих компонентів, під час тестування я вимірював її також компактним пірометром. З’ясувалося, що найбільше нагрівається високовольтний транзистор, трансформатор має ще невеликий запас, а вихідним діодам до перегрівання ще далеко.
Також вимірював температуру вихідних конденсаторів: вона виявилася лише на 8 градусів нижчою за температуру діодних збірок. Утім, для фірмових конденсаторів 70 градусів — не так уже й багато, а от як поведуться безіменні, мабуть, і так зрозуміло.


А от стабільність напруги залежно від температури просто чудова: якщо різниця й була, то близько 10 мВ. Ліворуч — гарячий блок живлення, праворуч — приблизно через пів години після завершення тестів.


Ну і, звісно, пульсації. Який же огляд блока живлення без розуміння того, що відбувається на його виході?
1. У режимі без навантаження блок живлення переходить у режим роботи з дуже короткими й рідкісними (близько 1 Гц) імпульсами, тому довелося збільшити час розгортки. При цьому вихідна напруга без навантаження не має помітних коливань — ті самі 10 мВ, про які я писав вище.
2, 3, 4. Струм навантаження 3.3, 6.6 і 10 А. Тут, звісно, добре помітно, що на виході немає фільтрувального дроселя: повний розмах основних пульсацій — близько 400 мВ, але є ще й імпульсна складова, з якою виходить уже близько 650 мВ.
5, 6. За струму 5 і 10 А, але з повільнішою розгорткою. За не дуже великої ємності фільтра пульсації 100 Гц не надто великі, і це добре.


Висновки будуть відносно короткими й невтішними. З одного боку, задум хороший, але поки що все якось сирувате.
Без активного охолодження я б не став тривалий час знімати понад 150–160 Вт. Після поліпшення охолодження високовольтного транзистора поріг можна трохи підняти. Думаю, вистачило б навіть просто додати термопровідну пасту, але суттєво це ситуацію не поліпшить.
Помітно підвищити потужність можна лише додавши активне охолодження, але, як я вже писав, конструкція блока живлення не сприяє його ефективному застосуванню.

Пульсації я б не назвав аж надто великими, звісно, з огляду на вихідну напругу, але все ж можна було б додати дросель між парами конденсаторів. Щоправда, додавання дроселя збільшило б імпульсне навантаження на ті конденсатори, що стоять між радіаторами, і ми знову повертаємося до недоліків конструкції.

Якщо коротко — у початковому вигляді працює, але з обмеженнями й застереженнями. Після доопрацювання цілком можна нормально використовувати, але тут питання в ціні: чи варте воно того і чи не вийде так, що разом із доопрацюваннями він коштуватиме як фірмовий, наприклад той самий Мінвелл.

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