Блок питания для тяжелых условий эксплуатации БП120Б-Д9-24C от компании Овен

У меня уже много обзоров блоков питания и устройств как китайского, так и отечественного производства. Но сегодня я буду тестировать блок питания от весьма известной компании Овен, занимающейся разработкой и производством устройств промышленной автоматики.
Смотрим, разбираем, тестируем, греем и делаем выводы.



Да, я уже тестировал продукцию таких отечественных фирм как Новатек-электро (Одесса), DS Electronics (Киев) и Лайт Роут (Киев), но это украинские фирмы. При этом первая производит свою продукцию также и в России, а вторая имеет свое представительство.
В данном же случае все совсем наоборот, фирма российская, но производство находится и в Украине, причем не только в Харькове, где я живу, а еще и в практически шаговой доступности. Даже как-то странно что их продукция не попала ко мне раньше :)

Данная серия блоков питания является относительно старой, но проверенной серии, включающей в себя три модели, отличающихся мощностью, 30, 60 и 120Вт. Выходное напряжение у всех блоков питания 24 вольта, это обусловлено тем, что такое напряжение по сути является стандартным для устройств промышленной автоматики.
Ссылка ведет на украинский сайт, для россиян проще зайти на российский.

Описание модификаций, отмечу что кроме мощности и размера блоки могут иметь или не иметь в конце индекс С, обозначающий расширенный диапазон температур от -40 до +70 градусов.


Упаковано все очень простенько, белая коробочка без какой либо полиграфии, только сбоку наклейка с указанием модели и места производства.


В комплект кроме блока питания входит:
1. Инструкция на украинском языке
2. Инструкция на русском языке
3. Паспорт устройства
4. Винтик для подключения заземления.


По своему непривычно видеть два варианта инструкции в комплекте, индивидуальный паспорт при этом только на украинском.
Заявленный срок гарантии 2 года, при этом отдельно указано, что производитель может обеспечить ремонт в течение 5 лет после окончания производства.


Также на странице производителя доступна декларация соответствия и сертификат промышленной безопасности, а кроме того пример результата индивидуальных тестовых испытаний. В моем случае его не было, сказали что на украинском производстве его не дают.


Инструкция доступна в электронном виде, как обычно далее я буду приводить выдержки из неё.


Внешний вид в стиле «квадратиш практиш гуд», иначе и не скажешь, но смотрится вполне в промышленном стиле.


1, 2. Входные и выходные клемники «лифтового» типа, здесь вопросов нет, но они довольно сильно утоплены в корпусе что несколько неудобно, так как не видно насколько хорошо вошел провод или клемма в него.
3. Сверху индикатор работы и отверстие для доступа к подстроечному резистору установки выходного напряжения.
4. Сбоку маркировка с указанием кратких технических характеристик и серийным номером. Максимальный выходной ток заявлен как 5 ампер, позже я вернусь к этому.


Вся нижняя часть корпуса представляет собой массивный алюминиевый радиатор с фиксатором для установки на DIN-рейку. Фиксатор не подпружинен и имеет два положения, что вполне удобно. Сбоку у радиатора есть выступ в котором находится отверстие с резьбой для подключения заземления.


Мне настолько понравился конструктив блока питания, а особенно то, что он имеет не просто массивный радиатор, а и вынесенный за пределы корпуса, что даже вспомнился фрагмент из известного фильма. Примерно так я и хотел сказать :)


Верхняя и нижняя часть фактически является большой вентиляционной решеткой, с одной стороны это хорошо, лучше охлаждение, с другой, в такие отверстия запросто может попасть обрезок жилы провода, что небезопасно.


Блок относительно большой, ширина составляет 9 стандартных модулей. Модели мощностью 30 и 60Вт имеют ширину соответственно 3 и 4 модуля.


Габаритные размеры 120Вт модели из инструкции.


И в сравнении с обычными АВ и блоком питания HDR-60-12 производства Meanwell. Как преимущество могу отметить то, что БП в подобном формфакторе влазит в обычный щиток, в отличие от MeanWell SDR-120-24, имеющего те же характеристики в плане напряжения и мощности.


Конечно как всегда не обошлось без разборки, тем более сделать это оказалось предельно просто, всего-то отжать пару защелок по бокам корпуса.


Первое на что обратил внимание, это по своему хитрая установка светодиода индикации включения. Световоды встречались часто, но сам светодиод установленный с обратной стороны платы и светящий сквозь отверстие в ней я вижу впервые.


Плата большая, занимает всю площадь, но при этом конструкция реализована так, что плата находится в как бы небольшом углублении, потому шанс попадания на нижнюю сторону существенно снижен и стремится к нулю.
Уже при беглом взгляде можно понять, что это прямоходовый однотактный ИИП с активным ККМ по входу. Об этом говорит большой дроссель слева, трансформатор посередине и выходной дроссель справа.


Отмечу полноценный входной фильтр, что в «бытовых» блоках питания встречается не очень часто, разве что в относительно дорогих БП для ноутбуков и т.п.


1. По входу имеется предохранитель на ток 3.15А и термистор, но лично на мой взгляд предохранитель маловат и в условиях промышленной сети может не обеспечить необходимый разрывной ток, хотя здесь я могу ошибаться, так как даташит не видел.
2. Кроме того по входу поставили варистор диаметром 10мм на напряжение 430 вольт и если с напряжением все хорошо, то размер можно было выбрать и побольше, это повысило бы надежность и шанс успешного пережигания предохранителя в случае ЧП.
3. Диод активного ККМ, судя по шелкографии к нему полагался и радиатор, но его не поставили. Забегая вперед скажу, что он там не сильно и нужен.
4. Входной конденсатор производства Nippon Chemi-con емкостью 150мкФ на напряжение 420В, здесь также все нормально.


1. Плата покрыта защитным лаком, это отлично, особенно для устройства промышленного класса, пара Y-конденсаторов даже слиплась. Конденсаторы соединены с радиатором при помощи винта.
2. Один из винтов прижима силовых элементов попутно обеспечивает электрическое соединение выходного помехоподавляющего конденсатора с радиатором.


1. Установлено две оптопары, если я правильно понял схемотехнику, то одна обеспечивает обратную связь, а вторая стоит в цепи защиты от перегрева. Рядом виднеется пара конденсаторов от неизвестного мне производителя JB Capacitors.
2. По выходу поставили пару Nichicon 1000мкФ 35В серии PW, специально предназначенных для ИИП. Но есть проблема, Rated ripple у установленных составляет 1.95А (3.9А суммарно) при заявленном выходом токе более 5А. Для сравнения, в SDR-120-24 стоит 3шт Rubycon YXG с током 2.23А (6.69А).


А вот наклейки на моточных узлах мне чем-то напомнили типовые наклейки из какого нибудь изделия времен СССР, такие же непонятные :)


Чтобы снять плату надо выкрутить пять винтов прижимающих силовые элементы и один винт, соединяющий среднюю точку Y-конденсаторов с радиатором. Также плата дополнительно держалась за счет защитного лака.
На радиаторе приклеена изолирующая прокладка, естественно нанесена термопаста.


Внешне довольно аккуратно и по своему даже красиво, хотя диагональное расположение некоторых элементов выглядит не совсем привычно. Единственное нарекание, местами есть следы флюса.


Высоковольтная часть, слева чип управления ККМ, справа собственно ШИМ контроллер блока питания, над ними соответствующие им силовые высоковольтные транзисторы.
Корректор работает под управлением IR1155S, блок питания построен на базе ШИМ контроллера UCC28C44.


На плате также имеются высоковольтные керамические SMD конденсаторы установленные перед выпрямителем и параллельно высоковольтному электролитическому конденсатору.


Низковольтная часть, здесь в верхнем плече силового узла установлена диодная сборка, а в нижнем полевой транзистор, образуя «наполовину синхронный» выпрямитель, если так можно выразиться. Но насколько я могу судить, отдельного чипа для управления полевым транзистором нет и управляется он от отдельной обмотки трансформатора.


В схеме управления задействован чип TL103WA представляющий из себя сдвоенный ОУ со встроенным ИОН, а также компаратор TL331, предположительно отвечающий за узел термоконтроля, выше и левее виден и термодатчик в корпусе TO-92.
Также справа имеется токоизмерительный шунт сопротивлением 6мОм.
Беглый анализ схемотехники показал что один из оптронов работает в цепи ОС под управлением TL103WA, который реализует режим CV/CC, второй участвует в цепи защиты от перенапряжения на выходе и включен через стабилитрон с напряжением в 27 вольт. Собственно здесь все относительно понятно и немного непривычно было разве что видеть полевой транзистор без специального контроллера, а также термодатчик, установленный во вторичной, а не в первичной цепи.

Лично на мой взгляд в таком случае возможно имело смысл сделать полноценный синхронный выпрямитель, хотя с другой сторон, ток нагрузки относительно небольшой и с ним вполне справляется диодная сборка.
Отмечу отсутствие по выходу LC фильтра, а кроме того привычную схему включения выходных конденсаторов, когда один включен до шунта, а второй после. Ну а исходя из того что я выше писал по поводу конденсаторов, то вполне имеет смысл поставить третий как раз после шунта, но это лишь «мысли вслух».



Подключаю питание и перехожу к тестам.
Диапазон перестройки 21.97-26.32 вольта, регулировка очень плавная, здесь поставили многооборотный резистор и сделали это совсем не просто так, позже поясню смысл.
Без нагрузки блок питания потребляет относительно много, около 3.5Вт.


Производитель декларирует что блок питания будет стабильно удерживать выходное напряжение вплоть до 110-120% выходной мощности, что для данного БА составляет 5.5-6А выходного тока. Далее по задумке блок должен перейти в режим стабилизации тока, но так как нагрузка работает в режиме СС, то мы увидим просто уход в защиту.


Нагрузочный тест проводился при напряжении 230 вольт, блок выдал без проблем почти 140Вт и ушел в защиту, напряжение при этом держалось очень стабильно. Максимальный выходной ток составлял порядка 5.8-5.9А, что соответствует заявленному.


Так как у блока питания имеется активный ККМ, то я решил немного расширить программу тестирования и провел большую часть тестов как при входном напряжении 230 вольт, так и при 100 вольт.
Впрочем на выходной мощности и стабильности напряжения снижение входного напряжения никак не отразилось.


Производитель не дает график зависимости КПД от выходной мощности, зато дает зависимость КПД от входного напряжения и температуры и здесь вполне предсказуемо КПД будет расти от повышения входного напряжения.


Я измерял КПД только при сетевом 230 вольт и здесь он вполне совпал с заявленным. Мощность нагрузки составляла от 10 до 140Вт, соответственно шкала по горизонтали кратна 10Вт.


Пульсации напряжения по выходу измерялись при разных токах нагрузки, разном входном напряжении, но как оказалось, они почти не зависят от режима работы, потому приведу всё в кратком виде.
Также я пробовал измерять как при прямом подключении щупа осциллографа, так и с фильтром из конденсаторов 1+0.1мкФ. Здесь разница была, без фильтра появлялись очень короткие «иголки» с полным размахом не более 80мВ даже в самом тяжелом режиме. Это обусловлено тем, что у блока питания по выходу нет LC фильтра, но как показала практика, ему он особо и не нужен.

Немножко осциллограмм, здесь и далее с фильтром.
Входное 230 вольт, нагрузка 0, 60 и 135Вт, слева ВЧ пульсации, справа НЧ.


При входном в 100 вольт практически ничего не поменялось, немного увеличился шум, но буквально на грани заметности.
Нагрузка 30 и 135Вт.


Еще в самом начале я писал о том, что блок питания имеет плавную регулировку напряжения, а кроме того упоминал о максимальном заявленном токе в 5 ампер.
Суть в том, что данные БП можно соединять как последовательно, так и параллельно, а делать это можно потому, что они умеют работать в режиме стабилизации тока. Но так как балансировка нагрузки реализована только за счет наличия режима СС (без объединения цепей ОС), то для лучшей балансировки надо стараться чтобы напряжение было максимально одинаковым.

И здесь мы возвращаемся к максимальному заявленному току нагрузки. В режиме параллельного включения выходной ток одного из БП вполне может быть более 5А и скорее всего упрется в его максимальный ток определенный порогом настройки защиты по току, в данном БП это 5.8-6А.


1. Зачастую в режиме стабилизации тока блоки питания начинают вести себя несколько хуже, потому проверил и этот режим.
В качестве нагрузки использовалась связка из трех резисторов номиналом 10Ом, включенных параллельно, т.е. общее сопротивление было около 3.3-3.4 Ома. Напряжение на выходе БП при этом снизилось до 19.7 вольта, соответственно ток порядка 5.9А. Но блок вел себя просто отлично, пульсации по выходу не отличались от таковых в режиме стабилизации напряжения.
2. Ну и как дополнение проверил поведение блока питания с импульсной нагрузкой в виде обычного паяльника TS100, который после выхода на режим начинает в импульсном режиме потреблять ток около 2.5А. И здесь у меня не было вопросов, блок вел себя вполне адекватно.



И конечно как обойтись без важного теста, измерения температуры блока питания в разных режимах.
Тест при входном 230 вольт, БП лежал на столе с приподнятой крышкой чтобы можно было делать термофото. Конечно можно сказать, что тест не совсем корректен, блок должен стоять вертикально в шкафу, а не лежать на столе. Но в инструкции нет никаких ограничений по поводу положения БП в пространстве, соответственно вполне можно эксплуатировать его и горизонтально, хотя охлаждение так будет хуже.

Если говорить упрощенно, то в моем тесте БП больше греется из-за того что лежит горизонтально, но лучше охлаждается так как не не стоит в шкафу, т.е. то на то и выходит. Кроме того реально БП лежал с чуть приподнятым верхом чтобы радиатор хоть как-то работал.


А дальше шли тесты при нагрузках 60, 120, 135 и еще раз 135Вт, каждый этап по 30 минут.
Термофото в конце первых трех этапов.


Вторые пол часа при мощности близкой к максимальной провел просто как дополнение, посмотреть насколько поднимется температура, но разница была около 5-7 градусов.

Не скажу что результаты теста мне сильно понравились, да блок питания находился в не очень оптимальном положении, но сетевое напряжение было 230 вольт, да и температура воздуха была порядка 21-22 градуса.
В итоге на корпусе я получил порядка 50 градусов, а самой горячей точкой было место в районе между трансформатором и выходным дросселем.
Обмотка трансформатора при этом прогрелась примерно до 100 градусов, а его магнитопровод до 84-85. Дроссель бы немного холоднее, обмотка 93 градуса, магнитопровод 83.


Следующий тест я начал почти сразу после предыдущего, не дав ему даже особо остыть, но начну не с описания теста, а о графиках приведенных в описании.
Слева график зависимости выходной мощности от температуры воздуха приведенный на странице производителя, справа тот же график, но из инструкции. Невооруженным глазом заметны существенные отличия, на левом графике разрешено эксплуатировать БП при 100% мощности до температуры воздуха в 70 градусов, а на правом указано что в интервале 50-75 градусов мощность надо линейно снижать до 50% от максимальной.

Согласитесь, что графики несколько… разные, по факту в первом случае имеем 120Вт при 70 градусах, во втором те же 120, но уже только при 50 градусах, а при 70 будет всего 72Вт. Думаю производителю надо внимательнее относиться к предоставляемой информации, насколько я понимаю, правильный график справа.


И так, блок питания был установлен в металлическом боксе, который уже принимал участие в тестах MeanWell SDR-120-24.
Провода выведены наружу, где подключены к электронной нагрузке, нагрузка составляла 5.5А или 132Вт мощности.


Здесь никаких этапов не было, просто включил нагрузку на несколько часов и ушел по своим делам.
В итоге получаем порядка 55-60 градусов на корпусе и около 100 в районе выходных цепей, а ведь в боксе ничего кроме БП не было.
Отмечу, что как у дросселя корректора, так и у силового трансформатора, есть свободное место на каркасе и почему не использовали для обмоток провод большего сечения или большее количество жил, мне непонятно. Стоит подобное изменение копейки, но при этом немного увеличивает КПД и соответственно снижает нагрев этих узлов, а как видно на термофото именно они и являются самыми горячими.


А это тест при входном напряжении 100 вольт. Хронологически он проводился первым, добавить в обзор я его решил уже потом.
Здесь блок питания просто лежал на столе плашмя, нагрузка была как и ранее, этапами по 30 минут и мощностью 60, 120 и 135Вт.

Термофото после окончания всех трех этапов, видно что зона нагрева расширилась и заметно увеличился нагрев узла ККМ, входного диодного моста и термистора. Собственно это было ожидаемо, термистор и диодный мост греются из-за возросшего тока по входу, а корректор потому, что фактически здесь он работает в полную мощность.


1. Чтобы лучше было видно распределение температур пришлось прикрыть термистор так как он грелся до 125 градусов и тепловизор перебрасывал фокус на него.
2. Обмотка дросселя корректора грелась почти до 100 градусов, но больше мое внимание привлекло пятно нагрева справа от входного конденсатора. Судя по расположению пятна нагрева и обратной стороне платы греются резисторы узла снаббера, думаю имеет смысл либо увеличить их мощность, либо количество.
3. И также как в других тестах заметен приличный нагрев выходного узла.


Зависимость выходного напряжения от температуры проверялась в самом тяжелом режиме, при входном 100 вольт и максимальной выходной мощности. И здесь я могу сказать что все просто отлично:
1. Напряжение без нагрузки на холодном БП.
2. Под максимальной нагрузкой после прогрева.
3. Без нагрузки после прогрева.

Как можно видеть, разница всего порядка 3мВ, что особенно полезно в условиях параллельного включения нескольких таких БП.


А вот этот тест является скорее спонтанным, потому как ранее я подобные тесты не проводил.Выше я писал что данный блок питания эксплуатировать без заземления нельзя и поясню, почему.
Из соображений безопасности расстояние между контактами первичной (горячей) и вторичной (холодной) стороны делают порядка 6-7мм, что обеспечивает достаточную защиты от пробоя, в целях дополнительной защиты делают защитные прорези в плате. У данного БП самым узким местом платы является участок под оптронами, тем более что прорези там нет. Но внимательные читатели наверняка обратили внимание на то, что почти все силовые элементы размещены на одном радиаторе, а расстояние от их выводов до плоскости радиатора явно меньше 6-7мм.
В данном случае возможен пробой по цепи: выводы высоковольтных элементов-радиатор-выводы элементов низковольтной стороны. Производитель соответственно декларирует напряжение изоляции 1500 вольт между радиатором и элементом и 3000 (1500+1500) по указанной выше цепи, что вполне логично.

Я же решил просто ради эксперимента проверить, сколько в нормальных условиях составляет напряжение пробоя между радиатором и выводами силовых элементов. Для этого взял радиатор, установил на него пару транзисторов в таком же корпусе какие использованы в данном БП, выводы каждого элемента соединил между собой чтобы не выжечь его.


Для полной аутентичности теста нанес даже термопасту, на фото можно оценить примерное расстояние между выводами и радиатором.


Далее задумка теста была предельно проста, подаем напряжение 5кВ между радиатором и одним из транзистором, должен произойти пробой, затем переключаю мегаомметр в цепь выводы первого транзистора — выводы второго транзистора и соответственно здесь пробой не получаю.
Но «что-то пошло не так», в общем пробой при 5кВ по цепи радиатор-выводы не было ни с первым, ни со вторым подопытным, причем во втором случае я даже подождал примерно 5 минут.

Предположу что сказалась низкая влажность воздуха, потому как в других условиях и при сопоставимом расстоянии я пробой получал.

Но скажу так, в любом случае для безопасной работы данный блок питания требует заземления!


Подведем итоги.
Для начала конструкция, здесь мне всё понравилось буквально сходу, всё таки солидных размеров радиатор, да ещё вынесенный за пределы корпуса это однозначно полезно. Корпус, который влазит в обычный щиток также неплохо, правда отверстия для вентиляции великоваты, надо следить чтобы ничего в них не попало.
К характеристикам и их соблюдению у меня также не было претензий, особенно понравилась точность удержания выходного напряжения и соответствие заявленной и реальной выходной мощности.
Из приятных особенностей отмечу наличие режима стабилизации тока, а не просто защиты, соответственно с этим связано то, что данные блоки питания можно включать параллельно. Сюда же отнесу широкий диапазон рабочих температур и наличие защиты от перегрева.

Теперь о том, что на мой взгляд можно было бы улучшить.
Лично мне не очень понравилась ситуация с нагревом, при условии заявленного расширенного диапазона температур, а также направленности на промышленный сегмент и возможной установки в плотно набитых щитах, нагрев все таки высоковат. Отчасти виной является наличие активного ККМ и как следствие, сниженный КПД. Кроме того я считаю что КПД можно было бы немного повысить. Например у указанного выше MeanWell SDR-120-24 он заявлен на уровне 91% против 86-87% у обозреваемого и у него также имеется активный ККМ.
Кроме того есть замечания к температурному режиму отдельных компонентов, которые можно было бы улучшить, да и третий выходной конденсатор вдобавок к двум уставленным не помешал бы.
Также мне не очень понравились глубокие отверстия для доступа к клеммникам, нет 100% уверенности что провод вставлен надежно, а кроме того не всякий обжимной наконечник для многожильных проводов влезет в отверстие.

Ну и немаловажный вопрос о цене. Думаю довольно большая часть читателей скажет, зачем платить 110 долларов за такой блок питания, если за примерно 35 можно купить MeanWell SDR-120-24 имеющий почти те же самые характеристики.
Да, характеристики этих блоков питания очень сходны, но при этом имеют и некоторые существенные отличия:
1. Размеры, а точнее, формфактор, SDR-120-24 не во всякий щит влезет, он хотя и сильно уже, но заметно выше.
2. Температурный диапазон, у SDR-120-24 от -25, а у обозреваемого от -40, хотя мне сказали что тестировали его и при -50.
3. Наличие режима стабилизации тока и соответственно возможность параллельного включения блоков питания. Хотя здесь есть нюанс, у SDR-120-24 также имеется пункт в характеристиках:

>150% rated power, constant current limiting with auto-recovery within 3 seconds

но параллельная работа при этом не подразумевается.

Стоит это все переплаты или нет, сложно сказать, я лишь предоставил информацию для размышления, у меня же на этом пока всё, надеюсь что было полезно и как обычно буду рад вопросам и просто комментариям.