Блок питания MeanWell EPP-100-12, второй из шести

И так, сегодня у меня второй обзор из серии обзоров о блоках питания производства MeanWell. В данном случае был выбран блок питания в открытом исполнении, т.е. плата без корпуса. Как и в прошлый раз, имеется и своя «изюминка», но обо всем лучше прочитать подробнее в обзоре, где как обычно будут тесты, осциллограммы, выводы. В общем те, кому интересны хорошие блоки питания, думаю будут не разочарованы.


Данный блок питания, как и предыдущий, был куплен на TaoBao и прислан мне для тестов одним из моих постоянных читателей, за что я выражаю ему отдельную благодарность. Следующие блоки питания будут также по своему интересны, но про этот просили меня в комментариях, да и меня он очень заинтересовал.

В данном случае блок питания не имеет никакой упаковки, кроме небольшого кусочка пленки, но все приехало в идеальном состоянии, что не может не радовать.


В качестве вступления немного о ключевых особенностях.
Блоки питания данной серии рассчитаны на полный диапазон входного напряжения (90-264 Вольта), имеют встроенный ККМ, обеспечивают эффективность до 92.5%, а также содержат полный комплект защит — от перегрузки, перегрева, перенапряжения, короткого замыкания. Выходная мощность до 75 Ватт при пассивном охлаждении и до 100 Ватт при активном, соответственно блок питания имеет возможность подключения вентилятора.
При этом имеют потребление в режиме холостого хода не более 0.5 Ватта.


Расширенные характеристики. Здесь конечно описано больше, но по большому счету хватает и короткого описания. Хотя в процессе тестов я буду обращаться именно к этой табличке.
Блоки питания этой серии выпускаются с выходными напряжениями 12, 15, 24, 27 и 48 Вольт. В обзоре использована модель с 12 Вольт выходным напряжением, в таблице она выделена.


Внешний вид блока питания.



Блок питания выполнен в том же формфакторе как и показанный ранее ранее RPS-120-27, примерно 1 на 2 верблюда 2 на 4 дюйма.


Впрочем как и положено нормальному фирменному блоку питания, в даташите указаны полные габаритные размеры, включая расположение вентилятора охлаждения.


Как альтернативный вариант, для более удобного понимания размера, сравнения с «народным» блоком питания.
Обозреваемый немного меньше, но при этом плата «народного» выглядит куда как более пустой.


На входном конденсаторе присутствует наклейка со всеми необходимыми характеристиками. Емкость конденсатора 82мкФ, напряжение 420 Вольт, производитель Nichicon.


Как и положено, по входу присутствует фильтр, не пропускающий помехи от БП в сеть. Вот только в этот раз предохранитель только один (я сравниваю с RPS-120-27), но при этом контакты входного обозначены как ACN и ACL, соответственно ноль и фаза. Для более безопасного использования желательно подключать соответственно маркировке.
На фото видны два двухобмоточных дросселя, а между вторым (зеленым) дросселем и платой, приютился диодный мост.


Также входной фильтр включает в себя четыре Y1 конденсатора, первая пара соединяет с земляным контактов вход блока питания, а вторая выход после фильтра. На выводы средних двух конденсаторов установлены ферритовые трубочки. Данная мера необходима для уменьшения уровня помех в эфир, так как в силу очень плотной компоновки платы эти конденсаторы подняты и имеют большую длину выводов, которые могут работать как антенны.
В целях защиты блока питания от всплесков входного напряжения по входу установлен варистор.


Также в центре платы хорошо заметен радиатор, который почти залит герметиком, похожим на силиконовый. На этом радиаторе установлен транзистор корректора коэффициента мощности.
Попутно в герметик залит еще один помехоподавляющий дроссель и терморезистор контроля температуры, отчасти по этой причине я не стал разбирать всю эту конструкцию.
Если внимательно посмотреть предыдущий обзор блока питания SDR-120-24, то можно увидеть очень много общего, только там эти компоненты рассмотреть проще. Фактически входная часть этих двух БП очень похожа.


Вид с другого ракурса, виден как помехоподавляющий дроссель (в белой массе), так и дроссель корректора (нижняя часть фото), а также трансформатор (левая часть фото).
Дроссель корректора подключен просто проводами обмоток, по крайней мере я не смог рассмотреть выводы дросселя, но сидит при этом что называется «намертво», видимо также приклеен герметиком.


Наверняка вы заметили отличие данного БП от RPS-120-27, сбоку присутствует дополнительная плата. По сути на ней расположена вся управляющая часть, контроллер корректора, ШИМ контроллер, цепи обратной связи и защиты.


1. Для помехоподавляющего конденсатора в плате сделали своеобразное «окошко», при этом на вывод со стороны «горячей» части надели ферритовую бусину, функция такая же как у трубочек конденсаторов первичной части, уменьшить излучение помех в эфир.

В выходной части блока питания все в общем-то привычно.
2. По выходу установлено 2 диодные сборки 40L45CT. При этом что интересно, выходные сборки включены «наизнанку», т.е. по минусу выхода.
3. Выходных конденсаторов два, емкостью 1500мкФ и напряжением 16 Вольт, производства Rubycon. Выходной дроссель отсутствует.
4. На дополнительной плате находится подстроечный резистор для установки выходного напряжения, а над ним разъем для подключения вентилятора. Насколько я могу судить, выход питания вентилятора питается от независимой обмотки и соответственно независимого выпрямителя, впрочем у RPS-120-27 было сделано также. В данном случае это может показаться несколько странным, при наличии основного питания в 12 Вольт, но сделано это ольше для унификации, так как блоки питания выпускаются с напряжениями вплоть до 48 Вольт.

На радиаторе диодов установлен терморазмыкатель, который полностью блокирует работу блока питания при перегреве.


В процессе поиска дополнительной информации была онаружена вторая (или первая) версия данного БП, который отличается:
Конструкцией платы управления
Радиатором
Местом установки помехоподавляющего конденсатора.

Также здесь лучше видно термовыключатель, установленный на радиаторе.


Так как большинство компонентов расположено на дополнительной плате, то снизу основной относительно пусто. Качество пайки на высоком уровне, плата чистая.


А теперь немного о том, что управляет работой данного блока питания.
1. Первым идет контроллер корректора. В данном случае это NCP1605 производства ON Semiconductor.
2. Затем следует L6599 от ST. В данном случае применен резонансный контроллер, что собственно и является существенным отличием от RPS-120-27 и SDR-120-24. Плата была покрыта защитным лаком, но даже после отмывки корпуса микросхемы на фото плохо видно маркировку.
3. В цепи обратной связи задействовано два оптрона, впрочем также было сделано и у двух предыдущих БП. Один отвечает за обратную связь, второй за защиту от перенапряжения на выходе БП.
4. В этот раз на «холодной» стороне есть и операционный усилитель LM258A. Его функция усиливать напряжение с токоизмерительного шунта. Это второе заметное изменение в сравнении с предыдущими БП, здесь защита по току установлена во вторичной цепи.
5. Снизу платы находятся два транзистора инвертора. Маркировка 13NM60N, 650 Вольт, 11 Ампер, 0.36 Ома. Сначала может показаться необычным то, что транзисторы без радиатора. В данном случае это заслуга резонансного контроллера, потому радиаторы здесь нужны только транзистору корректора и выходным диодам.
6. «Обходной» диод. Данный диод соединяет вход и выход корректора и принимает на себя удар при включении блока питания.


Из-за довольно сложной схемотехники и очень плотной конструкции я не перечерчивал схему блока питания, но попробую рассказать как он работает и без принципиальной схемы.
Блок схема есть в даташите, по сути она особо не отличается от схемы SDR-120-24, разница только в наличии дополнительного выхода для подключения вентилятора. Интересно что производитель даже указал рабочую частоту корректора и ШИМ контроллера.

После сетевого фильтра первым стоит PFC (корректор коэффициента мощности), затем силовая часть, которой управляет ШИМ контроллер (Control). В свою очередь контроллер следит за перегрузкой по мощности (OLP), температурой (OTP), перенапряжением (OVP) и обратной связью по напряжению.
При этом на блок схеме нет схемы контроля перегрузки по току (OCP) и контроля перегрева выходных диодов. Хотя по поводу второго у меня есть отдельные мысли, о чем я скажу в разделе тестов перегрева.


Схема подключения контроллера ККМ есть в его даташите. По сути корректор не представляет из себя что-то сложное, формально это StepUp преобразователь напряжения, но перед ним нет фильтрующего конденсатора. Вернее конденсатор есть, но очень маленькой емкости (Cin). Корректор позволяет отбирать энергию от сети почти все время, в отличии от обычных схем, где потребление идет только на пиках синусоиды.
Помимо улучшения коэффициента мощности он может расширить диапазон входных напряжений БП (не всегда), обеспечить инвертор стабильным напряжением, а значит упростить его работу и повысить его КПД.

К сожалению увеличение диапазона входного напряжения возможно только у относительно маломощных БП, потому вы вполне можете увидеть БП с корректором, но диапазоном входного напряжения 190-260 Вольт.
Насчет КПД вопрос неоднозначный. Да, КПД инвертора будет выше, но сам по себе корректор КПД ухудшает, в итоге я бы сказал, что то на то и выходит.


А вот контроллер резонансного БП вещь куда более интересная. Вернее интересен сам принцип.
В обычном БП управление переключением подачи энергии к трансформатору довольно жесткое, потому обычно переключение происходит при довольно высоком токе через ключевой транзистор. А так как основной нагрев может происходить не во время открытого состояния, а именно при включении и особенно выключении, то и греются они больше. Сильно поднимать скорость включения/выключения чревато ростом помех, потому этот параметр даже ограничивают, подбирая некое оптимальное соотношение.
В резонансной схеме контроллер управляет транзисторами так, чтобы переключение всегда проходило в наиболее оптимальном режиме, в идеале без тока в процессе открывания/закрывания силового ключа.

Внутренняя схема контроллера довольно сложна, возмодно отчасти потому, что он относительно «старый», в даташите указан 2009 год. При этом он может еще и управлять контроллером ККМ отключая его при малом потреблении, но насколько я понял, корректор всегда работает выдавая 390-410 Вольт в зависимости от нагрузки. Хотя при повышении нагрузки от нуля до 1 Ампер присутствует тихий щелчок, который я изначально принял за включение корректора.


Упрощенная блок схема силовой части.


А вот так в даташите выглядит пример блока питания с активным корректором и указанном выше ШИМ контроллером. Теперь думаю понятно, почему я не стал перечерчивать всю схему, а ведь на приведенной схеме выходная часть сильно упрощена.


Выше я написал, что у данного БП выходной ток контролируется на вторичной стороне. Для этого на дополнительной плате установлен ОУ, а на основной шунт с номиналом 3мОм. Данное решение позволяет более точно задать границы отключения блока питания при превышении выходной мощности и мы это проверим ближе к концу обзора.


Общий вид блока питания сверху.


На этом этапе можно закончить с теоретической частью и перейти к практике — тестам.

Для начала о регулировке выходного напряжения. Здесь меня блок питания неожиданно удивил очень узким диапазоном регулировки, выходное напряжение можно менять лишь в диапазоне от 11.4 до 12.9 Вольта, т.е. всего -5 +9%.
Ладно, выставим заявленные 12 Вольт и будем тестировать.


В этот раз я не буду приводить много фото процесса теста, так как этапов было много и в итоге весь обзор состоял бы только из этих фотографий, потому я просто приведу фото тестового «стенда» и дальше все сведу в табличку.
В первом тесте принимали участие:
1. Мультиметр UT-181A в режиме измерения напряжения
2. Мультиметр UT-61E в режиме измерения тока
3. Ваттметр
4. Электронная нагрузка.
5. Ручка и бумажка.

Попутно еще использовался трансформатор ТН61 в автотрансформаторном включении для получения напряжения 100-110 Вольт.


В этом (а возможно и последующих) обзоре я решил немного изменить методику тестирования БП чтобы привести ее к некоему «стандарту» и на первом этапе теста я буду проверять и измерять:
1. Точность поддержания выходного напряжения во всем диапазоне мощностей
2. КПД
3. Коэффициент мощности

Все тесты проводились при двух напряжениях питания, 220-230 и 105-110 Вольт. Тест коэффициента мощности при напряжении 107 Вольт вызывает некоторые сомнения, так как здесь я совсем не уверен в своем ваттметре, в следующий раз попробую что-то придумать более точное.


Измерение уровня пульсаций проводилось с другой электронной нагрузкой, это было сделано в целях улучшения повторяемости результатов.


Блок питания имеет «зеленый режим» и в простое на выходе периодически появляются такие вот всплески.


Так как осциллограмм много, то большая часть убрана под спойлер.


Выше я привел замеры для оценки работы БП в разных режимах, но более наглядно можно посмотреть сравнительные осциллограммы в режиме работы с максимальной мощностью и при разном напряжении питания.
Вверху 230 Вольт ВЧ и НЧ, внизу соответственно 110 Вольт ВЧ и НЧ.
Фактически большой разницы нет и это заслуга корректора мощности. Я выше писал, что по сути он является повышающим преобразователей напряжения и при этом еще и стабилизирует его, потому разница во входном напряжении влияет в основном только на нагрев и КПД.
В характеристиках было заявлено о полном размахе пульсаций в 120 мВ. Я в тесте получил около 100мВ, но присутствовали очень короткие всплески с полным размахом 175 мВ. Не знаю что именно считал производитель и какова была у него методика измерения, но на мой взгляд даже небольшой дроссель по выходу сильно улучшил бы картину. По крайней мере полностью убрал бы короткие выбросы.


Тест на термопрогрев один из самых ответственных и по своему сложных, так как очень сложно эмулировать реальные условия эксплуатации. Потому обычно я стараюсь создать более сложные условия, чем задумал производитель. В таком варианте я получаю в дополнение тест срабатывания защиты от перегрева (там где она есть).

Данный блок питания более «нежный», чем предыдущий. Если у SDR-120 декларируется полная мощность до температуры окружающего воздуха в 55(60 градусов, то здесь мощность надо снижать уже при температуре 50 градусов. Кроме того блоки питания на низкие напряжения имеют больше рассеиваемую мощность из-за более высокого выходного тока через выходные диоды.
И это не говоря о том, что при длительной мощности выше 75 Ватт надо уже применять вентилятор.


Кстати насчет вентилятора, в характеристиках указано — 20cfm, т.е. 20 кубических футов в минуту. В более привычных нам величинах это будет около 12 метров кубических в час.
Для понимания, это небольшой вентилятор, типа EB40101S2-999 — 40x40x10мм.

Блок питания не умеет регулировать обороты вентилятора и без нагрузки он вращается примерно на 50% мощности, а при токе более 0.6-0.8 Ампера включается на полную.


Но так как я хотел именно испытать блок питания, то вентилятор я не использовал, а сам блок питания вообще закрыл крышкой чтобы ухудшить вентиляцию. При этом тест также проходил в двух вариантах с «нашим» сетевым питанием в 220-230 Вольт и «импортным» в 100-110 Вольт, что соответствует нижней границе без снижения мощности.


Пояснение к таблице —
Д.мост — входной диодный мост.
С.вх — входной фильтрующий конденсатор
Тр-р корр — транзистор корректора, здесь я старался ловить максимальную температуру в его районе, так как он залит герметиком.
Тр-р инв — температура самого горячего из двух транзисторов инвертора.
Дроссель — дроссель корректора
Тр-р — Трансформатор
Д.вых — крайняя выходная диодная сборка
С.вых — один из выходных конденсаторов.

Все тесты проводились по 20 минут, в таблице результаты после окончания 20 минут интервала. Общее время теста около 180 минут, т.е. 3 часа. Перед началом теста со входным 110 Вольт БП был охлажден до комнатной температуры.

И так, выяснилось, что до тока в 7.5 Ампера Бп работает даже без охлаждения, но совсем впритык, при напряжении 100 Вольт буквально на пороге срабатывания защиты.
При 230 Вольт тянет даже 8.5 Ампера, но в тесте отключился за 4 минуты до окончания тестового интервала, при входном 110 Вольт блок питания отключился через минуту после поднятий тока с 7.5 Ампер до 8.5.

Термозащита триггерная и перезапустить БП получится только после остывания, иначе он кратковременно будет подавать напряжение на выход и отключаться.

На мой взгляд БП с достоинством прошел этот тест, так как декларируется 6.5 Ампера, у меня же он работал при токах 7.5-8.5 не только без активного охлаждения, а и в относительно замкнутом объеме. Также не получилось его вывести из строя, при перегреве он просто блокировал работу.


Термофото в конце теста при 230 и 110 Вольт, почти перед самым отключением. Видно что во втором случае появился нагрев в районе корректора.


Ну и последний тест, реакция на перегрузку.
Здесь я запустил нагрузку в режиме теста DC. В этом режиме выставляется максимальный ток, минимальное напряжение и дальше нагрузка сама постепенно поднимает ток нагрузки. при напряжении в 12 Вольт получалось около 1 Ватта в секунду.
Я проверил в разных режимах, отключение по падению выходного до 10 и 5 Вольт, но как оказалось, разницы нет, защита контролирует ток выхода.
Кроме того как и положено, при росте тока отсутствует просадка напряжения вплоть до отключения, т.е. либо напряжение в норме, либо отключено. Отключение при токе 10.9-11 Ампер.




Итого могу сказать в итоге, что БП довольно неплох, имеет активный ККМ, полный комплекс защит почти от всего, качество изготовления высокое, дополнительная плата покрыта защитным лаком, качественные компоненты, высокий КПД.
БП обеспечивает длительно ток до 7.5 Ампер без перегрева и активного охлаждения, хотя было заявлено о токе в 6.3 Ампера. 8.5 Ампера держит некоторое время даже без принудительного охлаждения. Имеется возможность подключения вентилятора.

В общем как по мне, весьма неплохо, пожалуй есть только одна «ложка дегтя», короткие выбросы по выходу с размахом до 175мВ из-за отсутствия выходного дросселя.

На этом все, как обычно жду вопросов в комментариях и предложений по тестам остальных четырех БП.