Блок питания 24В 8-10А

Появилась у меня возможность потестировать еще блоки питания и сегодня обзор первого из них.
Как всегда в обзоре будет осмотр, анализ, схема, тесты и выводы.



Блок питания заказывался скорее из интереса, такой модели у меня еще не было. Обзор будет относительно коротким, но это совсем не значит что готовился он быстро, просто в данном случае я постараюсь информацию подать сжато.

Упаковка предельно проста, пакет с защелкой замотанный в лист мягкого материала, банггуд частенько пакует товары именно так.


Характеристики, заявленные на странице товара
Вход: AC 85-265В
Выход: 24 В постоянного тока
Частота переменного тока: 50/60 Гц
Выходной ток: 8-10А
Выходная мощность: 192-240 Вт
Размер: 140х72,5х38 мм (измеренные)

Исполнение — бескорпусное, потому внешне он напоминает «народные» блоки питания, не удивлюсь если у них один разработчик/производитель.


Плата заметно больше чем у «народного», слева модель 300Вт, справа «народный».


Общее качество изготовления относительно неплохое и на мой взгляд такое же или немного лучше чем у показанных выше.



1. Подключение при помощи винтового клеммника, на входе есть предохранитель, а также полноценный сетевой фильтр, включающий в себя конденсаторы как X-типа, так и Y. Единственное чего нет, это варистора, на его место почему-то распаян Y-конденсатор.
2. Входных фильтрующих конденсаторов два по 82мкФ, но реальная общая емкость немного ниже — 143мкФ, что для заявленной мощности мало. Также по входу есть термистор, про которые я недавно как раз выкладывал видео.
3. В названии товара указано 24В 10А, при этом на самой плате есть маркировка 24В 8А.
4. Трансформатор не назвал бы большим, размеры магнитопровода 33х30х14, что для обратноходового блока не очень много. Конечно можно сказать что размеры зависят от частоты работы, но обычно блоки такого типа имеют максимум 100кГц. Кроме того обмотки намотаны проводом большого диаметра, хотя при таких мощностях уже как бы неплохо мотать литцендратом.
5. Имеется межобмоточный конденсатор Y-типа емкостью 1нФ, потому сильно «кусаться» не будет.
6. Выходных диодных сборок две, MBR20200, установлены на двух радиаторах и сначала может показаться что блок на два напряжения.


Общая компоновка блока свободная, но узел ШИМ контроллера скомпонован очень плотно.


1. Применен ШИМ контроллер NE1119J. К сожалению даташит не нашел.
2. Транзистор инвертора K16A60W, даташит не искал, судя по маркировке скорее всего 16А 600В. Корпус полностью изолирован, пасты нет.
3. По выходу четыре конденсатора 1000мкФ 35В, но что любопытно, два диаметром 10мм и два 13мм, напряжение при этом у них одинаковое. Около выходных клемников есть светодиод красного цвета свечения.
4. Клемник по выходу самый обычный, по два контакта на полюс. Левее есть разъем для подключения вентилятора, подключен параллельно выходу без каких либо схем регулировки.

Судя по наличию разъема вентилятора явно становится понятным, что блок ориентирован на активное охлаждение, это довольно популярная практика, когда заявляются два варианта характеристик, для пассивного и активного охлаждения. но вот компоновка радиаторов очень неудобная для организации принудительного охлаждения, систему «на продув» не сделать, а дуть просто на блок питания уже не так эффективно и часто неудобно.


Плата двухслойная, но монтаж односторонний. Имеется большое количество переходных отверстий между слоями платы особенно в силовых цепях. Вообще трассировка местами хоть и грубовата, но в целом корректна.


Как я писал, даташита на ШИМ контроллер не нашел, но есть небольшое описание с китайского форума, потому в гуглопереводе, вдруг окажется полезным.

Стандартное название функции NE1119J: повышение частоты + включение двухступенчатого регулятора времени с защитой OCP.
1. Если стандартное исследование повысит частоту с 65К до 133К с учетом КПД трансформатора, КПД машины будет увеличен примерно в 1,2 раза. Даже если частота увеличится до 180К, мощность, как правило, не увеличится более чем в 1,4 раза — --- Мы называем это силой не может выйти, частота поднимается выше 150K, EMI — это трагедия (есть полная теория анализа и отчеты о практике).
2. Увеличение мощности достигается, когда нагрузка превышает нормальную нагрузку, и микросхема автоматически обнаруживает и увеличивает предельное напряжение резистора обнаружения. Это хорошо для выходной мощности, и не нужно увеличивать точку защиты OCP и приводить к тому, что сопротивление обнаружения слишком мало или В случае короткого замыкания, когда машина включена, EMI будет легко решена, но недостатком является то, что трансформатор будет больше,
увеличение частоты + увеличение мощности является патентом NEM.
3. Двухступенчатая защита OCP Смысл контролируемого времени очень прост: микросхема будет иметь две защиты OCP, одна — обычная OCP, одна — пиковая OCP, а время устанавливается внешне.
4. Самая большая проблема этого типа источника питания заключается в том, что существует пиковая мощность, поэтому напряжение напряжения силового устройства будет особенно большим во время перегрузки по току и короткого замыкания. Хорошо, что NE1119J и NE1118E / F сделали технологию подавления пикового напряжения. Если технология будет обсуждаться подробно, это будет долгий бред. Использование этой технологии может снизить напряжение напряжения обычных чипов ШИМ примерно на 130
В. Разница между NE1118E / F и NE1119J заключается в том, что мощность не увеличивается, а частота не увеличивается. Двухступенчатое управление защитой OCP является более мощным, чем NE1119J. Оно включает в себя принтеры и двигатели. В области аудио режим ожидания находится в пределах 75 мВт.
Пиковая мощность NE1119J и NE1118E / F может превышать трехкратную нормальную мощность. Конечно, если эти две микросхемы добавляются с TL431, интеллектуальное управление может быть выполнено, поскольку напряжение FB микросхемы находится на фиксированной нагрузке, как высокой, так и низкой. Это то же самое.

Конечно была начерчена схема данного блока питания и не зря, так как она содержит решения, которые мне раньше как-то не попадались.


Из необычного есть:
Красным — Входной Y конденсатор по входу параллельно X-конденсатору, скорее всего запаяли чтобы был. Необычная схема запуска ШИМ контроллера, из преимуществ — питается только когда есть входное напряжение.
Зеленым — Цепь основного питания ШИМ контроллера из двух диодов и двух конденсаторов.
Синим — Судя по всему ШИМ контроллер квазирезонансный, на один из входов идет напряжение прямо с силового трансформатора до выпрямителя.


О том что не понравилось еще до тестов.
Для начала оказалось что один угол платы чем-то ударили, не критично, но упаковывать надо получше. Кроме того магнитопровод входного дросселя болтается, ни на что не влияет, но тем не менее.


Радиатор высоковольтного транзистора соединен с минусом высоковольтной шины питания, но изоляции под ним нет. По большому счету не сильно критично, но под радиатором проходит дорожка запуска ШИМ контроллера и второй контакт токоизмерительного шунта.


И конечно радиатор выходных диодов, а точнее то, как установлены конденсаторы. Конечно такое решение не ново и оно попадается и у Минвела, но только качество примененных конденсаторов у них все таки отличается.

Имеется очень много мест под установку керамических конденсаторов параллельно выходу, но установлен всего один.


Тесты.

Исходно блок питания настроен на напряжение чуть выше чем заявлено, опять же, большого значения такой разброс не имеет.
Но вот потребление без нагрузки реально удивило, оно 0.1Вт и меньше потому как иногда ваттметр показывал вообще 0.0 и здесь я вспомнил описание с китайского форума —

режим ожидания находится в пределах 75 мВт

Уже скорее ради интереса решил измерить время, в течение которого будет работать ШИМ контроллер от заряда входных конденсаторов и у меня получилось почти две с половиной минуты. Именно столько напряжение по выходу стабилизируется, затем резко начинает снижаться так как подпитки выходных конденсаторов уже нет.


Нагрузочная характеристика и КПД измерялось при токе до 10А, который блок питания выдает без особых проблем, правда заметно греется.


Напряжение блок питания держит средне, в полном диапазоне до тока 10А напряжение менялось от 24,572 до 24,382, т.е. разница составила 0.19В, при этом большая часть пришлась на ток нагрузки более 6-7А.
КПД составил около 86-87%


Порог срабатывания защиты от перегрузки проверял два раза, в первый раз выставил лимит в 13А и был удивлен что защита не сработала, оказалось что до срабатывания защиты я недотянул всего порядка 150-200мА. После срабатывания защиты выход полностью отключается и через несколько секунд блок перезапускается.


Прогрев планировалось проводить при токах нагрузки 3.3, 6.6 и 10А, по 20 минут на этап, но увидев большой нагрев уже при токе 6.6А на следующем этапе выставил ток 8А и буквально через минуту сработала защита от перегрева что дало следующую информацию:
1. Термозащита есть, это хорошо
2. БП без принудительного охлаждения больше чем 6-7А не тянет, это плохо.


Основной нагрев сосредоточен около трех компонентов — высоковольтного транзистора, трансформатора и выходных диодных сборок. Термофото после окончания прогона при токах 3.3 и 6.6А, по понятным причинам результата при токе 8А нет.


Так как термофото не отражает температуру отдельных компонентов, то в процессе измерял её и компактными пирометром и выяснилось что больше всего греется высоковольтный транзистор, трансформатор же имеет еще небольшой запас, а выходным диодам еще далеко до перегрева.
Также измерялась и температура выходных конденсаторов, она оказалась всего на 8 градусов ниже чем температура диодных сборок, впрочем для фирменных конденсаторов 70 градусов это не так много, но как поведут себя безымянные, скорее всего понятно.


А вот стабильность напряжения в зависимости от температуры просто отличная, разница если и была, то порядка 10мВ. Слева горячий блок питания, справа примерно через пол часа после окончания тестов.


Ну и конечно пульсации, какой же обзор блока питания без понимания того, что у него творится на выходе.
1. В режиме без нагрузки блок питания переходит в режим работы с очень короткими и редкими (порядка 1Гц) импульсами, потому пришлось увеличить время развертки. Причем напряжение на выходе без нагрузки заметных колебания не имеет, те же 10мВ что я указывал выше.
2, 3, 4. Ток нагрузки 3.3, 6.6 и 10А. Здесь конечно явно заметно что фильтрующего дросселя по выходу нет, полный размах основных пульсаций около 400мВ, но есть и импульсная составляющая, с которой уже получается ближе к 650мВ.
5, 6. При токе 5 и 10А но с более медленной разверткой. При не очень большой емкости фильтра пульсации 100Гц не очень большие, что хорошо.


Выводы будут относительно короткими и неутешительными. С одной стороны задумка хорошая, но пока как-то сыроватая.
Без активного охлаждения длительно снимать более 150-160 Вт я бы не стал, после улучшения охлаждения высоковольтного транзистора порог можно немного поднять, думаю хватило бы даже простого добавления теплопроводящей пасты, но сильно это картину не улучшит.
Заметно поднять мощность можно только добавив активное охлаждение, но как я писал, конструктив блока питания не способствует его эффективному применению.

Пульсации не назвал бы совсем большими, естественно с учетом выходного напряжения, но тем не менее можно было бы добавить дроссель между парами конденсаторов. Правда добавление дросселя увеличило бы импульсную нагрузку на те конденсаторы которые стоят между радиаторами и мы опять возвращаемся к недоработкам конструкции.

Если коротко — в исходном виде работоспособен, но с ограничениями и оговорками, после доработок вполне можно использовать нормально, но здесь вопрос в цене, стоит ли оно того и не получится ли что в сумме с доработками он выйдет как фирменный, например тот же Минвелл.

На этом у меня на сегодня все, надеюсь что обзор был полезен.