一款不太寻常的25/5 V电源

不久前，有位老读者在评论里建议我评测一款特别的电源。我对这款电源很感兴趣，便想：为什么不呢？毕竟它显然和常见电源不太一样。


首先要感谢弗拉基米尔提供了这个有意思的样品，我以前还真没见过这样的 :)

遗憾的是，现在链接里的这款电源已经没有了，可能只是暂时缺货，也可能以后都不会再有。不过重点是，在淘宝上偶尔能找到一些有意思的东西，价格也不贵；即使算上运费，仍然可能很划算。

第一眼最引人注意的，当然是这块电路板形状很特别。显然，这款电源原本是要装进某个设备里的，电路板的形状是根据设备外壳设计的。

电路板重222 g，最长126 mm，最短89 mm，宽82 mm，高62 mm。



电源的高压部分位于一侧。


另一侧是低压部分。


没错，从结构上看，它由两块电路板组成，通过连接器相连。你可能在Novatek电源的评测里见过类似设计。
其实这没什么新鲜的：当一块电路板上实在放不下所有元件时，就会采用这种方案，不过这种设计并不算常见。


1、2. 输入端配备了完整的电源滤波器，包括电感、X电容和Y电容、保险丝、压敏电阻及热敏电阻。滤波电容的容量为82 µF。
3. 这里采用了集成高压晶体管的PWM控制器，因此电路比常见方案还要简单。
4. 输出端是经典的TL431和光耦。


PWM控制器STR-Y6753


底面几乎没有元件。


我觉得没必要重新绘制电路图，尤其是很多部分都能直接参考数据手册，甚至输出还是双路的。


第二块电路板倒是稍微有意思一些。
1. 前面说过，这是一款开关电源，有两路输出电压，因此配有两组整流二极管、两组电容，以及两个用于降低纹波的电感。
2. 此外，电路板上还有一个电感，我一开始没弄明白它的用途。
3. 板上还有一个继电器，以及一个和市电输入端相同的连接器。
4. 更有意思的是，这里居然还有一个放电器！

关于放电器和继电器，单独说明一下。
首先，如果按照标记给电路板接电，继电器会断开零线。
其次，放电器与一个10 kΩ电阻串联，接在零线和电路板的公共输出端之间。
第三，放电器通过一组独立触点连接，也就是说，只有继电器吸合时，它才会接到电路板的市电输出端。


经过一番测试，我终于弄清了继电器和大功率连接器的用途：大连接器的第一个触点会发出继电器吸合指令，继电器随后将市电接通到这个连接器。也就是说，原设备里应该还有其他由市电供电、但通过指令控制开关的部分。
1. 连接器上还有24 V、5 V，以及用于控制和调节LED亮度的信号，还有风扇控制信号。不过风扇调速信号只是从一个连接器直通到另一个连接器。
2. 看到LED控制信号和LED输出端后，我终于明白了那个电感的用途。


这块电路板底面的元件显然比高压板多得多。


1. 升压PWM控制器BIT3251，可在稳定电流的同时升高电压，并调节所连接LED的亮度，常用于电视背光。右侧能看到两个并联的晶体管，以及该输出端的电流检测电阻。
2. 此外，板上还有一个5 V稳压器，因为测下来这一路电压约为7.5–8 V，5 V则由线性稳压器进一步降压得到。右侧是风扇电源控制晶体管。


总的来看，这块电路板应该来自电视或显示器，不过这样一来，市电开关输出的用途就不太好解释了。而且，这路5 V的电流很小，恐怕只能给一些辅助电路、待机电路之类供电。这么说来，其他部分的电源很可能来自第二个电源，而它恰好由额外的输出端供电。
也可能这原本就是某种设计巧妙的LED灯具……

1、2. 试运行时，主输出为24 V，空载功耗约1 W。
3. 第二路输出位于稳压器之前，电压为7.9 V，不过主输出带载时，这个电压当然会略有升高。
4. LED输出我没能正常启动。如果间歇性地向LED EN输入端施加5 V，该输出会出现约70 V的电压尖峰。但只有控制输入上有脉冲时才有电压；持续施加5 V后，输出就会关闭。调整LED ADJ输入端也没有效果。说实话，我不太在意这路输出，而且我觉得应该能把它启动起来，毕竟芯片的资料是有的。


由于电源没有直接引出任何一路电压，只能用导线直接接到电路板上的触点。


负载测试表明，主输出电流最高可达4.4–4.6 A，再往上就会触发保护。而且这是锁存式保护，要复位的话，必须给电源断电1–2分钟。
稳压效果非常好。测试开始时，负载测得电压为24.28 V；电流达到4.5 A时，电压只升高了10 mV。


效率测试的负载电流范围为0.5–4.5 A，结果很典型，和其他电源相比不算更好，也不算更差。
横轴刻度以0.5 A为单位。


纹波倒是让人挺惊喜。只有空载时，由于“绿色模式”，纹波幅度较大；在1.5、3.0和4.5 A电流下，最大值为35 mV，而且只有在1.5倍过载时才出现较大的纹波幅度。
测量纹波时采用了直接连接，也就是说没有使用C+C滤波器。


在较低的扫描频率下，4.5 A电流时的问题就显现出来了。我一开始就发现有轻微的“晃动”，现在终于看清了原因：电源显然过载了。
不过在1.5和3 A电流下，表现都还不错。


由于结构不太方便进行热测试，只好把电源竖着放，同时测量电压随温度的变化。


测试分为四个阶段，每阶段20分钟，负载电流依次为1、2、3和4 A。从截图可以看到，电源既没有进入保护，输出电压也一直保持稳定。


用红外测温仪测量了主要元件的温度。直到测试最后，PWM控制器的温度才达到100度，所以这方面表现很好。


此外，每个阶段结束时都会拍摄热成像照片。通常我只放测试最后阶段的照片，但这次想把所有阶段都展示出来。

原因是电路板上有个元件温度很高，却没出现在上面的列表里；我是后来才找到它的。
1. 1 A电流下运行20分钟。照片上可以清楚看到，PWM控制器附近有一处温度很高，但控制器本身在这么低的功率下显然不可能热成这样。
2. 2 A电流下运行20分钟。元件温度升高，热敏电阻也清晰可见，但最高温度的焦点仍然落在之前同一个位置。
3. 第二阶段结束时的低压侧。


1. 3 A电流下运行20分钟，这是这台电源的最大功率。元件都热起来了，但还是只有同一个位置的一个元件特别烫。
2. 4 A电流下运行20分钟，情况完全一样，只是这个元件的温度升到了112度。
3. 第四阶段结束时电路板的低压侧，没有什么异常。


我自然很想弄清楚到底是什么东西这么烫。不过热像仪在近距离时对焦很差，只好费了点工夫。
1. 把电源摆放得更方便观察，将红外图像和普通相机图像叠加，终于清楚地看到了发热元件。
2. 这个元件是竖着安装的，我把它稍微掰弯了一点，这样就更容易看清了。
3. 最后发现它是一个220 pF陶瓷电容。


它就在照片中央。


看起来，这个电容实际上是并联在高压晶体管两端的。我见过类似的接法，但发热这么严重还是有点奇怪。也可能是因为电容表面光亮，测量不够准确；热像仪显示的温度略低一些。不过即使实际温度低20度，我还是觉得太高了。


无论负载变化还是温度变化，电压稳定性都非常好。 电源温度较高时，在4 A电流下电压为24.256 V；移除负载后下降了2 mV，冷却后在同样无负载的情况下又升高了13 mV。
我认为主要原因是反馈电路的分压器离高温元件比较远。


把这个电源寄给我的人说，评论里有一份把它改成可调电源的说明。


建议更换反馈电路中的几个电阻，并加装一个电位器来调节。按照改装作者的设想，这样电压可以在10.3～32 V范围内变化。


说实话，我对这类改装持怀疑态度，因为这样一来电源就会在非最佳状态下工作。而且，上限受包含高压晶体管和吸收电路在内的部分的可靠性限制；下限则受PWM控制器供电降低后进入失稳状态的限制。

上限没必要测试，下限倒是可以试试。我不打算改整个电路，只更换分压器上臂电阻的阻值。

1. 在20 kΩ上臂电阻两端并联一个22 kΩ电位器，并串联一个1 kΩ固定电阻。通电后测得电压约为14 V。
2. 减小电位器阻值，电压可以顺利降到10 V；再往下调，电源就开始反复重启。测试时，我在LED输出端接了一只小功率灯泡作为负载；该输出未启用时，会通过二极管输出同样的24 V。
3. 稍微调高电压后，电源在10 V时可以稳定工作。
4. 但一移除负载，电压就升高了0.4 V。

结果相当容易预料：如果不采取专门措施，电源在这类工作状态下就无法正常工作，因为电压变化超过±10%～20%已经算很大了。



结论。
这块电路板确实很有意思，尤其是价格这么便宜。它的价值主要不在于单独使用，而在于可以用于各种“智能”设备：它不仅提供24 V功率输出，还带有低压输出、LED驱动器、风扇控制和可控功率输出。
电路板达到了标称参数，而且标称0.5 A的8 V输出（稳压器之前）显然还能提供更大的电流。

不过，还是有两点值得指出。第一，整体结构过于庞大；第二，反馈电路中使用了连接器。没错，触点做了冗余设计，但如果只启动高压板，反馈分压器输入端就没有电压，电源可能会损坏。

目前这块电路板已经没有在售了，不过我不知为何觉得它们还会再次出现；即使不是这家卖家，也会有别家出售。另外，这款电源也很好地说明了，只要愿意，即使算上运费，也能在淘宝上找到价格相对便宜的有趣产品。

这次就写到这里，再次感谢这款有趣的电源。