Ещё блок питания, теперь 48 Вольт 0.5 (1) Ампер

Как я писал в предыдущем обзоре, пришли ко мне несколько разных блоков питания и сегодня обзор следующего. В прошлый раз был БП на 12 Вольт, но сегодня вариант на более редкое напряжение, 48 Вольт, но при этом также имеющее свою сферу применения, о которой будет рассказано в конце обзора.
В общем как всегда, тесты, схемы и ответы на некоторые вопросы, которые задавали мне в комментариях.


Все, что касается того, как мне нравится ковырять разные блоки питания я рассказал раньше, потому сразу перейду к обзору.

Здесь я также заказал лот из трех штук, и аналогично первому БП получил три отдельных больших пакетов с защелкой.


Судя по странице товара в магазине, данный блок питания заявлен как 48 Вольт 1 Ампер, что в сумме должно дать 48 Ватт мощности.
Из названия пропала надпись — Disassembled, но зато появилось — LED.


Внешне очень аккуратно и весьма компактно.


Размеры данного блока питания составляют: 75х38х25мм, он конечно больше, чем предыдущий, но ненамного. При этом там была заявлена мощность 12 Ватт, здесь заявлено 48 Ватт. Но последнее мы еще проверим.


На одной из длинных сторон платы установлен радиатор, при этом радиатор соединен с минусом «горячей» стороны БП. Около «холодной» стороны присутствует изоляция, а сам радиатор примерно на 8-9мм короче, чем может сначала показаться по фото, т.е. изоляция выступает сильно за край радиатора.


Еще пара общих видов платы, больно уж понравилась внешне :)



Немного подробнее об установленных компонентах.
1. По входу присутствует предохранитель на ток 2 Ампера в стеклянном корпусе, есть также и небольшой термистор, но варистора нет. Также виден помехоподаляющий конденсатор Х типа.
2. Входной фильтр состоит из конденсатора Х типа и синфазного дросселя. Диодный мост из отдельных диодов.
3. Входной конденсатор имеет емкость 47мкФ. Для мощности в 48 Ватт это совсем впритык, но о этом позже.
4. Я ковырял много блоков питания, но первый раз увидел керамический конденсатор параллельно входному электролитическому. Возможно такое попадалось и раньше, но не уверен.


1. Высоковольтный транзистор в изолированном корпусе, тип транзистора — STK0465, даташит не смотрел, но уже из названия можно предположить что он на ток 4 Ампера и напряжение 650 Вольт. Крепеж дополнительно залит лаком, пробовал снимать, но побоялся что просто оторву радиатор и бросил эту затею, тем более что тип транзистора мне был уже известен.
2. Трансформатор довольно компактный, это обеспечивается тем, что применен не привычный Ш-образный магнитопровод. Внутри проглядывается заливка обмоток лаком.
3. Рядом расположен конденсатор цепи питания ШИМ контроллера.
4. Между радиатором и трансформатором спрятался конденсатор Y типа, соединяющий «горячую» и «холодную» стороны блока питания. Не лез к нему по причине сложности демонтажа радиатора, но номинал разглядел — 2.2 нФ.


1. Интересно что в цепи обратной связи применена не привычная оптопара PC817, а PS2561A, правда я большой разницы не вижу. Зато видно, что плата явно планировалась для двух вариантов выходного диода, как на фото, так и в корпусе TO220. Во втором случае скорее всего предполагался радиатор. В общем-то логично, для выходного диода критичен выходной ток, а здесь он не очень высокий.
На выходе пара конденсаторов по 220мкФ 63 Вольта соединенных параллельно. Все установленные в БП конденсаторы производства Nichicon, входной KXG серии, остальные KY.
В качестве выходного фильтра установлен двухобмоточный синфазный дроссель. Также отмечу наличие в выходной цепи стабилитрона P6KE51A, дополнительно защищающего нагрузку.


В этот раз платы явно более свежие, судя по маркировке 2012-2013 года выпуска. Больше ничего узнать не смог, придется параметры выяснять экспериментально.


Качество пайки плат назвал бы средним, есть огрехи и не очень аккуратная пайка некоторых мест.


Входная часть блока питания и ШИМ контроллер. Маркировка ШИМ контроллера читается очень плохо (LzP32), потому при составлении схемы я просто нашел ближайший аналог по совпадению назначения выводов. Также на диоде цепи питания ШИМ контроллера полностью отсутствует маркировка, причем на всех трех платах.


В выходной цепи помимо привычных компонентов присутствует и стабилитрон. Дело в том, что регулируемый стабилитрон TL431 имеет максимальное напряжение до 37 Вольт, даже с учетом оптрона это максимум 40, а выходное напряжение у блока питания составляет 48 Вольт. Потому в таких случаях последовательно с оптроном ставят стабилитрон, в данном случае на 24 Вольта, он «срезает» напряжение до безопасной величины. На фото он с маркировкой ZD2.


По поводу схемотехники блока питания вопросов почти нет. В отличии от предыдущего БП здесь применен отдельный ШИМ контроллер и мощный высоковольтный транзистор. Данный вариант имеет как свои преимущества, так и недостатки.
Из преимуществ — мощность БП почти не связана с типом ШИМ контроллера.
Из недостатков — сложнее организовать защиту от перегрева.

На входе стоит разрядная цепочка из трех резисторов по 1.5МОм, которая разряжает конденсатор СХ. Привычная цепь обратной связи с добавлением стабилитрона.
Но есть и пара мелочей:
1. Точный тип микросхемы неизвестен, но ближайший аналог FAN6862, которая имеет вход измерения температуры с внешнего датчика. В обозреваемом БП этот вход используется как защита от превышения напряжения. Если по какой-то причине произойдет отключение обратной связи, то напряжение питания ШИМ контроллера поднимется, а с ним поднимется и напряжение на выводе 3 ШИМ контроллера. В итоге ШИМ контроллер начнет ограничивать выходное напряжение. По крайней мере явно задумано именно так.
2. На плате есть свободное место под терморезистор, обозначенное как NTC2. Сначала я думал, что это должна быть цепь защиты от перегрева, но включение (да и местоположение терморезистора) несколько оригинально, потому не совсем понял цель данного решения. На схеме эта цепочка обозначена красным цветом.


Переходим к тестам.
Как я писал, на странице магазина было заявлено, что БП имеет выходное напряжение в 48 Вольт при токе до 1 Ампера. И если в прошлый раз в названии товара проскальзывало другое значение тока, то здесь ток в 1 Ампер указан везде.


Все подключения были выполнены также как и с предыдущим БП, разница только в электронной нагрузке. Дело в том, что тест данного блока питания был несколько затруднен тем, что выходной ток и мощность не очень большие, но из-за напряжения в 48 Вольт я не мог применять нагрузку показанную в прошлом обзоре. Пришлось взять более мощную, но и более грубую.
На холостом ходу выходное напряжение немного занижено относительно заявленного значения, но на самом деле это абсолютно не критично, так как разница меньше даже чем 0.1% :)


Вообще, когда я взял плату в руки, то первая мысль была — явно блок питания на мощность порядка 25 Ватт. Данная мысль была основана на следующих наблюдениях:
1. Габариты платы
2. Емкость входного конденсатора
3. Габарит трансформатора.

Понятно что габарит трансформатора зависит от частоты работы преобразователя, но так как частота обычно в диапазоне 66-133 кГц (чаще 100-133), то и разница в габаритах не сильно большая. Бывают конечно и исключения, но не в данном случае, так как схемотехника была понятна уже при первом взгляде.

В связи с этом тест я старался проводить аккуратно, хотя у меня было еще два «запасных» подопытных.
Ниже на фото нагрузка током 200, 400, 600, 800, 1000, 1050мА.
Последнее значение выбрано неслучайно, при токе в 1.1 Ампера БП гарантированно уходит в защиту отключая выход. После снятия нагрузки опять выходит на рабочий режим.
Ну как бы ток в 1 Ампер дает, даже несколько минут подряд :) Дольше не тестировал, так как на данном этапе не стояло такой цели.

На двух последних фото может показаться, что есть какие-то странности с выходным напряжением, все нормально, по мере прогрева выходное напряжение у этого БП немного растет, а так как последние два этапа проходили не мгновенно, то и выросло оно заметнее чем на первых четырех шагах.


Размах ВЧ пульсаций я бы оценил как весьма низкий, 40 мВ даже при полной нагрузке у БП с выходным напряжением в 48 Вольт это ниже 0.1%


В прошлом обзоре меня попросили посмотреть уровень пульсаций на частоте 100 Гц, решив что информация действительно может быть полезной, снял и это.
Осциллограммы сняты при токах нагрузки — 200, 300, 400, 500, 600 и 700мА, видно что наибольший размах при токах 300-500мА (15-25 Вт), хотя я ожидал что с ростом тока размах еще увеличится.


Но как всегда, более точную информацию о реальной мощности блока питания дает тест с термопрогревом.
Методика стандартна для моих обзоров, интервал каждого шага 20 минут, шаги — 200, 400, 600 и 700мА. В последнем шаге ток нагрузки был выбран исходя из результатов измерения температуры предыдущего шага.
Было замечено, что по мере прогрева растет выходное напряжение, в таблице это будет видно, но в самом конце я резко снял нагрузку и проверил какое напряжение получается на холостом ходу в прогретом состоянии.
Слева до прогрева, справа — после. На самом деле разница оказалась не так велика, как я ожидал, кроме того напряжение по сути пришло к заявленному значению.
В любом случае точность поддержания напряжения и термостабильность находятся на довольно высоком уровне.


По поводу нагрева ситуация немного неоднозначная, почему-то я сначала ждал что начнет перегреваться трансформатор, но оказалось что я был неправ и первым на «финишную прямую» вышел выходной диод. Стоит упомянуть, что на выходе стоит обычный, быстрый диод, а не диод Шоттки, так как при таких напряжениях их ставят редко. Думаю если заменить выходной диод на более быстрый, то можно получить длительную мощность еще немного больше.
Но в любом случае я уже могу сказать, что реальная длительная мощность данного БП около 25 Ватт, как я и думал в самом начале, но кратковременно он может отдавать примерно до 45-50 Ватт.


Термофото с двух ракурсов, здесь также видно, что все тепло сосредоточено в районе выходного диода.


Кроме того меня просили провести тест с воздействием на вход блока питания импульсной помехи. Правда должен сразу сказать, что к данному тесту я отношусь весьма скептически по ряду причин:
1. Условия теста не нормированы.
2. Входной фильтр блока питания защищает от проникновения помех от блока питания в электрическую сеть, но об этом чуть ниже.

Тестовый «стенд» был собран по показанной ниже схеме. Принцип предельно прост, при нажатии на кнопку переключателя на короткое время происходит разрыв контактов, когда верхний контакт уже размокнут, а нижний еще не замкнут. Так как в качестве нагрузки подключена индуктивность, то и возникает импульсная помеха.


В реальности все выглядело куда страшнее. Я использовал трансформатор мощностью 60 Ватт, хотел найти дроссель мощностью 80 Ватт для ЛДС, но видимо или выбросил, или переложил куда-то, второе более вероятно.


Дальше шел тест. я долго и нудно тыкал кнопку, при этом иногда помеха была слышна в компьютерных колонках, которые стояли рядом. Но сам блок питания видимо меня не совсем понял, так как помеху получалось зарегистрировать примерно 1 раз на 30-50 нажатий на кнопку, а так как помеха генерится два раза (при нажатии и отпускании), то получалось 1 срабатывание на 60-100 импульсов.
В итоге несколько раз я все таки зарегистрировал всплеск на выходе, максимальный полный размах был около 1 Вольта, что для 48 Вольт БП составляет всего 2% от выходного напряжения.


Так как это второй блок питания из последних «подопытных», то я решил провести этот тест и на предыдущем.
«Стенд» почти такой же как выше, заменена только электронная нагрузка на ту, которую использовал в прошлый раз.


Здесь результаты примерно аналогичны, я опять долго пытался генерить помеху и в итоге получил на выходе несколько всплесков с размахом примерно 0.2-0.3 Вольта, с учетом выходного напряжения в 12 Вольт получились почти те же 1.5-2.5% как и в тесте выше. (первые два скриншота)

Кроме того я проверил уровень пульсаций на частоте 100Гц, здесь вообще все отлично вплоть до 900мА (предпоследний скриншот), но при токе в 1 Ампер пульсации резко выросли, начала срабатывать защита блока питания.


Теперь еще несколько слов о том, почему я скептически отнесся к тесту импульсной помехой.
Для начала давайте представим себе упрощенный вариант квартирной электросети. Если представить, что помеха (пусть это будет холодильник), генерируется в точке 2, а наш БП стоит в точке 1, то мы можем получить ощутимую помеху на входе (пользователи Синклеров помнят). Но если мы перенесем блок питания в точку 4, то уровень помехи снизится во много раз, так как на пути у неё будут:
1. Провода, которые выполнены отнюдь не из сверхпроводника
2. Автоматические выключатели, токовые катушки в которых являются хоть небольшими, но индуктивностями.
3. Нагрузка, например в точке 3. Это может быть как обычный нагреватель (резистивная нагрузка), так и блок питания компьютера (емкостная нагрузка).

Т.е. нельзя подходить к проблеме «в лоб», так как сеть представляет собой довольно сложную и несколько инертную нагрузку. Потому тест с трансформатором я воспринимаю скорее как «сферический генератор в вакууме». Нет, конечно по своему он имеет смысл, но на мой взгляд лишь условный, так как входные фильтры также бывают разными.


Вообще электрическая сеть подвержена постоянным импульсным всплескам, от холодильников, искрящих контактов, мощных нагрузок (особенно индуктивных), но больше влияют природные факторы, например гроза или перехлест проводов на столбах. Опять же, последнее в городских условиях встречается куда реже, так как силовые кабели проложены под землей. Но при этом местах с плохими условиями рекомендуется применять УЗИП (Устройство Защиты от Импульсных Перенапряжений), по сути большой варистор.


Теперь по поводу самого входного фильтра БП. Для начала следует понимать, что они могут быть разными по назначению.
В самом простом варианте (не считая специально обученных перемычек), это конденсатор Х типа и синфазный дроссель, в таком варианте фильтр защищает электрическую сеть от помех блока питания. Т.е. помеха проходя со стороны БП сначала ослабляется дросселем, а потом по сути замыкается специальным конденсатором. Вообще импульсные БП генерируют массу помех в электрическую сеть, особенно если производитель сэкономил на всем.
Если надо ослаблять помехи в обе стороны, то ставят два конденсатора, до и после дросселя. В этом случае фильтр ослабляет помехи и с со стороны сети, которые могут попасть в блок питания.
Конечно частично помеха ослабляется даже входным конденсаторов после диодного моста, но специальный конденсатор сразу после дросселя более эффективен именно в случае импульсных помех.

Все это конечно очень утрированно, но я постарался объяснить «на пальцах».


Но это не все. Выше я писал о помехе, которая приходит по сетевым проводам между фазой и нулем, а существуют еще помехи относительно земли, для этого после дросселя ставят дополнительные конденсаторы, но так как их пробой может быть опасен, то соответственно Y типа.


Вообще входной фильтр блока питания может быть весьма сложным устройством, состоящим из кучи конденсаторов и дросселей. Ниже на схеме применены двухобмоточные дроссели двух типов.

Ну и собственно к чему это я все. Да собственно к тому, что следует для начала понимать, что и зачем мы вообще делаем. Если мы проектируем оборудование, где помеха на выходе может быть критична, то применяем полный вариант фильтра, если достаточно чтобы наш БП просто не «гадил» в сеть, то вполне хватит Х конденсатора и дросселя. В нашем случае мы имеем второй вариант фильтра, не более.


Теперь собственно зачем вообще нужны блоки питания на такое «хитрое» напряжение. Ниже на фото две коробочки, соединенные кабелем, при этом одна коробочка питается от другой.


Одна коробочка представляет собой блок питания, вторая — понижающий преобразователь напряжения. В сумме это пассивный аналог PoE, т.е. предназначен для питания низковольтных устройств по кабелю локальной сети. Данный вариант был собран что называется «на скорую руку», когда мне надо было запитать роутер, стоящий в 10 метрах от ближайшей розетки, а в распоряжении был только LAN кабель.


На фото видно, что даже коробочка немного подплавлена, осталась после каких-то экспериментов, а выбросить было жалко.
Вообще обычно я делал БП на 48-55 Вольт, но в данном случае напряжение 24 Вольта.


Если блок питания, показанный выше, отличается только напряжением, то вот на удаленной стороне я делал кардинально по другому. Так как в данном случае все было в пределах квартиры, то на удаленной стороне стоял просто DC-DC преобразователь.
Но в остальных случаях я делал преобразователи с гальванической развязкой и ШИМ контроллерами типа TOP414 или DPA-Switch (в зависимости от требуемой мощности). TOP412-414 был дешевле и проще, но мощность ограничена на уровне 15 Ватт (если не путаю), DPA-Switch заметно мощнее, некоторые обеспечивают до 100 Ватт.
Вообще, показанный комплект, самое простое, что я делал в подобном плане.

Кстати, на фото видно вздувшийся конденсатор, печально известный Capxon, хотя их серия KF мне очень нравится. Показанному ниже преобразователю (как и БП) больше 10 лет, на момент демонтажа с конденсатором было все в порядке. На выходе преобразователь выдает 5 Вольт с током до 3 Ампер.


На этом наверное всё, подведу итоги.
Данные блоки питания явно новее, чем показанные ранее, кроме того у меня создалось впечатление, что они и в эксплуатации особо и не были. Установлены фирменные конденсаторы, качественный трансформатор, входной и выходной фильтр и даже неожиданно… керамический конденсатор параллельно входному электролитическому конденсатору.
Параметры неплохие, блок питания реально длительно обеспечивает мощность около 25 Ватт и кратковременно до 45-50, что в таком габарите весьма неплохо. Я думаю что если взять версию на 24 Вольт, то запросто можно сделать компактный БП для паяльника TS100 (может и стоит взять такой БП попробовать).

На странице магазина указано что выходной ток 1 Ампер, но не указано, что это кратковременный ток, потому получилось как в прошлый раз, кратковременный указали в качестве длительного.
В остальном БП понравился, хотя и бывший в употреблении, что конечно добавляет опять таки некий «элемент неожиданности». К сожалению я могу говорить только за те три штуки, которые у меня на руках.

Как всегда жду вопросов и просто комментариев, надеюсь что обзор был полезен.