Блок питания RPS-120-27 производства MeanWell

Я очень часто в своих обзорах, а еще чаще в комментариях упоминаю блоки питания фирмы MeanWell. Блоки питания данной фирмы относятся к тому сегменту, где цена еще не запредельна, но качество весьма высокое. Данный блок питания был прислан мне одним из моих постоянных читателей специально для теста, за что ему большое спасибо. Попутно человек меня попросил помучать его по полной программе, что я буду сегодня делать.
В общем кому интересны фирменные, но недешевые блоки питания, думаю будут не разочарованы.


Для начала что такое MeanWell. Это такая тайваньская фирма, которая специализируется на разных блоках питания. Фирма относительно молодая, ей всего около 35 лет. Вообще я часто использую блоки питания данной фирмы и рекомендую их другим. Обычно это относится к сериям RS и LRS. Это блоки питания, которые спроектированы для долговременной работы в относительно тяжелых режимах и которые проходят предварительный термопрогон. В характеристиках заявлено, что они выдерживают 300 Вольт входного напряжения до 5 секунд.
Но к сожалению не все на самом деле так радужно у Менвела, была у него серия блоков питания формата «вилка в розетку», которые имели довольно высокий процент брака, один такой у меня где-то лежит дома, правда уже в разобранном виде.

Но что-то я отвлекся.
И так, блок питания был куплен в американском магазине mouser.com, посредником особо не интересовался, думаю что если человек, который мне его прислал, захочет, то ответит на данный вопрос.
В заголовке указана цена $20.52, получить ее можно перейдя на сайт магазина, потом выбрав страну — Канада и переведя валюту в — доллары США. Вот такой загадочный сайт.

Ко мне блок питания попал в «родной» упаковке, представляющей собой пакет за защелкой, внутри в конверте из пупырки и обертке из мягкого материала. Со стороны контактов блок питания имел дополнительную защиту.


Первое впечатление — очень аккуратно, в этом плане вопросов нет.


Блок питания относится к формфактору 4х2 дюйма, или говоря русским языком — 2х1 спичечных коробков, так как стандартный коробок имеет длину в 50мм, что почти равно двум дюймам.
Высота блока питания составляет 29мм.
Существует две версии блока питания, в виде платы и в перфорированном кожухе.


Для сравнения блок питания из предыдущего обзора, обозреваемый и «народный», обзор которого я также делал несколько лет назад.


На входном конденсаторе присутствует наклейка со всеми основными техническими характеристиками:
Входное напряжение — 100-240 Вольт
Входной ток — 2.3-1.1 Ампера.
Частота питающей сети — 50/60Гц
Выходное напряжение — 27 Вольт
Выходной ток — до 3.15 Ампера без обдува или 4.5 Ампера с обдувом.
Мощность — 85 Ватт без обдува или 121.5 Ватта с обдувом.



Производитель не зря написал краткие характеристики, так как если почитать полные, то неопытного пользователя это может несколько… озадачить.


Кроме всего прочего, данный блок питания имеет и некоторые особенности (что-то ведь должно оправдать стоимость).
Например различные защиты, а также степень безопасности, позволяющую использовать его в медицинских приборах.


Заявлено, что блок питания соответствует стандарту — MOPP and MOOP in IEC 60601-1 3rd, а если быть более точным, то 2хMOPP.
Табличка представлена ниже, класс защиты обозреваемого БП соответствует нижней строчке.
Блоки питания для медицинского оборудования должны быть в первую очередь безопасны для окружающих людей в плане электробезопасности, потому имеют улучшенную изоляцию. Кроме того они должны быть безопасны и для окружающего оборудования в электромагнитном диапазоне, но это оговаривается отдельно.
В любом случае данный блок питания планировался для лабораторного блока питания, а не для медоборудования, хотя и лабораторному БП дополнительная безопасность не помешает, в качестве бонуса (жаль что не бесплатного).
Кстати я еще как нибудь вернусь к этому вопросу в одном из планируемых обзоров.


Блок питания очень плотно упакован, я бы даже сказал, что ОЧЕНЬ плотно, и даже вернусь еще к этому вопросу как в ходе обзора, так и в выводах.


Первое, на что обращаешь внимание, это входной помехоподавляющий фильтр, занимающий довольно большую площадь печатной платы. Фильтр состоит из двух синфазных дросселей, а также конденсаторов X и Y типов. Подключение питания производится при помощи стандартного разъема с шагом 3.75мм, но так как вместо трех контактов установлено только два, то расстояние между контактами 7.5мм.


Расскажу об основных компонентах данного блока питания.
1. На входе стоит два предохранителя, по фазу и нулю. Такое решение необходимо для повышения безопасности, и «по хорошему» именно так и должно быть из-за особенности импульсных БП. Интересно что предохранители не только имеют разный цвет, а и запаяны по разному, у коричневого расстояние между отверстиями в плате больше, чем у черного, из-за чего он стоит немного «враскорячку».
2. Также на входе присутствуют две термистора, установленные также по фазе и нулю.
3. Хоть на входной разъем и не выведен контакт заземления, но возможность заземлить БП присутствует, просто этот контакт выведен на площадки двух крепежных отверстий (со стороны входа и выхода БП).
4. Диодный мост установлен на радиатор. Компоновка настолько плотная, что одна деталь прижимает другую. Диодный мост прикручен винтом с «потайной» головкой, в какой-то момент времени я забеспокоился что к нему прижат дроссель, но увидев что есть жесткая прокладка между винтом и дросселем, успокоился.


1. Входной конденсатор имеет емкость 180 мкФ, что весьма неплохо для входного напряжения в 220-240 Вольт, но может быть недостаточно для 100-120. Как и некоторые другие компоненты, конденсатор удерживается при помощи силиконового герметика.
2. Радиатор П-образный, внутри установлен высоковольтный транзистор 22NM60N рассчитанный на ток 16 Ампер, напряжение 600 Вольт и сопротивление в открытом состоянии 0.16 Ома. Отличный транзистор.
И тут напрашивается вполне закономерное замечание в плане ремонтопригодности. На фото видно, что к примеру диодный мост не заменить без демонтажа радиатора. Хорошо хоть для транзистора оставили «щелку», хотя с учетом того, что его «обвязка» находится рядом с ним, то снимать радиатор в случае ремонта все равно придется.
3. Входной и выходные конденсаторы производства Rubycon. Вообще Менвел часто использует в своих БП конденсаторы данной фирмы, которые отличаются довольно высоким качеством.
4. Как видно на четвертом фото, входной конденсатор по сути «висит в воздухе», а если точнее — на силиконе. Под ним еще разместились:
Терморезистор контроля температуры БП для защиты от перегрева.
Конденсатор питания ШИМ контроллера. Еще минус разработчикам, менять его очень неудобно.
Несколько smd компонентов
Один из двух конденсаторов Y типа, соединяющий первичную и вторичную стороны БП.
Провод заземления.


1. Выходная диодная сборка также установлена на радиатор.
2. Диодная сборка имеет маркировку — STPS20170CT и рассчитана на ток до 20 Ампер при напряжении до 170 Вольт. Так как выходной ток заявлен максимум в 4.5 Ампера, то она стоит с почти полуторакратным запасом.
К сожалению здесь картина с ремонтопригодностью аналогична компонентам на первом радиаторе, диодную сборку можно демонтировать только вместе с радиатором.
3. Трансформатор замотан скотчем так, что подобраться к нему практически нереально. Рядом расположены элементы снаббера (справа), разъем подключения вентилятора (в центре), а также подстроечный резистор и светодиод индикации включения.
4. Выходной фильтр состоит из двух конденсаторов емкостью 680мкФ 35 Вольт, одного 100мкФ 35 Вольт и дросселя.
Емкость выходных конденсаторов, на мой взгляд, мала, но такое я встречаю довольно часто в БП данной фирмы. Но самое большое нарекание касается места установки конденсаторов, они зажаты между двумя тепловыделяющими элементами — радиатором выходного диода и трансформатором. Я опущу момент что один из конденсаторов не поменять без демонтажа радиатора, но ставить конденсаторы в таком горячем месте..., я бы не стал. Впрочем фирма дает гарантию в три года.


Провод заземления соединяет первичную и вторичную стороны блока питания.
По фото может показаться, что его можно легко вынуть, поверьте, это обман зрения, провод почти натянут.


Кроме того он проходит между радиатором и трансформатором, образуя зазор, при этом провод и радиатор зафиксирован все тем же силиконом.


К качеству пайки претензий вообще нет, все очень аккуратно, плата чистая, все компоненты дополнительно зафиксированы клеем, присутствуют защитные прорези в необходимых местах. Плата двухсторонняя.


Высоковольтная часть блока питания.


Низковольтная часть, присутствуют свободные места для компонентов, предположу, что есть «расширенная» версия данного блока питания. Что любопытно, на плате нет SMD перемычек, да и обычных только одна (если не считать провод заземления).


1. Управляет работой блока питания ШИМ контроллер NCP1239 производства ON Semiconductor.
2. Правее расположены резисторы, которые разряжают конденсатор, установленный перед диодным мостом. При этом на плате есть место под специализированную микросхему, но оно пустует.
3. В отличии от дешевых БП здесь присутствует два оптрона, один отвечает за обратную связь, второй за защиту от превышения напряжения на выходе в случае выхода из сроя цепи обратной связи.
4. Оптроны также дополнительно зафиксированы на плате клеем, под оптронами присутствует защитная прорезь.
5. На низковольтной стороне около оптронов установлены два стабилитрона, нижний отвечает за защиту от превышения напряжения.
6. Вентилятор питается через стабилизатор 7812, но какая либо регулировка оборотов отсутствует, вернее условно присутствует но при токе нагрузки в 500мА на входе стабилизатора напряжение поднимается до 14 Вольт и вентилятор работает в полную силу. При последующем увеличении нагрузки на блок питания напряжение поднимается до 15-16 Вольт.
зато этот выход можно использовать для питания дополнительных маломощных потребителей, например в том же лабораторном БП, но надо увеличить емкость конденсатора перед 7812.
К сожалению обмотки трансформатора соединены, потому гальванической развязки по этом выходам нет. Но насколько я могу судить, намотаны от все таки отдельными, потому есть шанс их разделить на две (при необходимости).


Конечно была перечерчена принципиальная схема. Заранее приношу извинения за возможные ошибки, не очень было удобно.
Емкость мелких конденсаторов указана ориентировочно, так как для точного измерения их надо выпаивать из платы.



На схеме я выделил цветом несколько узлов.
1. Оранжевый — цепь защиты от превышения напряжения на выходе. Если на выходе напряжение поднимается выше 32-33 Вольта, то через оптрон блокируется работа ШИМ контроллера.
2. Зеленый — защита от перегрева, используется тот же вход ШИМ контроллера. Защита от перегрева и превышения напряжения имеет триггер, который обнуляется после обесточивания БП и разряда конденсатора питания.
3. Розовый — цепь стабилизации напряжения.
4. Синий — дополнительный выход 12 Вольт для питания вентилятора
5. Красный — непонятный элемент параллельно одной из обмоток входного дросселя. По маркировке на плате — диод, внешне — стеклянный корпус с цветовой маркировкой, похож на мощный стабилитрон, разрядник, даже конденсатор (были в таком корпусе).
Диод внизу, не совсем уверен в том, что его анод подключен так, как показано на схеме. но вариантов особо не было, потому как катод подключен так, как показано.


Схема весьма сложная, для примера ниже схема «народного» блока питания, который имеет больше габаритные размеры, не имеет защиты от перегрева и выхода на вентилятор.
Думаю разницу заметит даже далекий от электроники человек.


ШИМ контроллер довольно функционален, но есть в нем подозрительный пункт —
Frequency Foldback Down to 26 kHz and Skip Mode to Maximize Performance in Light Load Conditions.

И скажу честно, именно этот пункт меня очень напряг. По большому счету в нем нет ничего плохого если бы не одно но, в режиме минимальной нагрузки контроллер снижает частоту до минимума и часто это чревато некоторыми вещами — «жужжание» и пульсации на выходе.
Данный режим относится к категории «энергосберегающих», но реально работает только в угоду всех, кроме потребителя, потому как если бы его не делали, то разница в потреблении была бы не так велика, но маркетинг пока побеждает — у всех есть «зеленый режим» и у нас будет.


Блок схема ШИМ контроллера. Куча времязадающих цепей, компараторов. Основных рабочих частот контроллера две — 65 и 100кГц, плюс 26 кГц в энергосберегающем режиме.


Упрощенная схема включения. Показана минимально необходимая конфигурация подключений. Что интересно, здесь также есть узел защиты от перенапряжения, но подключен он несколько по другому. В этой схеме при повышении напряжения пойдет высокий уровень на вход Fault (вход термодатчика), в реальной схеме БП оптрон замыкает этот вывод на землю, т.е. логика работы обратная.
Если посмотреть блок схему, то там будет видно, что действительно стоит даже два компаратора, но один реагирует на повышение напряжение на этом выводе, а другой на понижение. Разработчики Менвела не стали использовать первый режим, а просто объединили защиты от перегрева и перенапряжения.


Ладно, пора переходить к тестам.

Как я уже писал выше, на плате расположен подстроечный резистор, который позволяет изменять выходное напряжение.
Исходно блок питания был примерно настроен на 27 Вольт, минимальное и максимальное напряжение составляет около 24 и 30 Вольт соответственно.
Регулировка довольно плавная, я без особых проблем выставил ровно 27 Вольт.


Дальше шли тесты на нагрузочную способность блока питания и уровень пульсаций.
1. Холостой ход, на осциллограмме видно что блок питания работает на очень низкой частоте. Позже я покажу ее в более корректном виде.
2. Ток нагрузки 1.1 Ампера.
3. 4.5 Ампера, максимальный декларируемый ток
4. Дальше я немного увлекся и поднял ток до 5.5 Ампера, особо проблем я не заметил, хотя чувствовалось что БП работал на максимуме.
Во всех режимах БП «звенит», особенно заметно при работе без нагрузки и при перегрузке.


Проверка проходила при токах 1.1, 2.3, 3.4, 4.5, 5.5 Ампера, что примерно соответствует току нагрузки 25, 50, 75, 100 и 125% от заявленной мощности.
В режиме холостого хода частота очень низкая, если я правильно все понимаю, то около 1.2кГц, частота развертки 500мкС на клетку.
При повышении нагрузки частота сразу поднимается до 26-30 кГц, если наращивать мощность и дальше, то следует 50 и 70-75 кГц.
Мне это показалось несколько странным, так как заявленные частоты работы 26, 65 и 100кГц.

В любом случае размах пульсаций в максимальных режимах составляет коло 75мВ, что на мой взгляд много, но если следовать даташиту на блок питания, то даже в два раза меньше заявленного значения (150мВ).


Также были измерены пульсации на частоте 100 Гц, здесь размах немного больше, до 100мВ при токе до 4.5 Ампера и до 150мВ в режиме перегрузки с током 5.5 Ампера.


Тест с термопрогоном, здесь я также использовал те же значения тока нагрузки — 1.1, 2.3, 3.4 и 4.5 Ампера, но попутно провел еще и тест с током нагрузки в 5 Ампер.
В процессе теста напряжение на выходе БП немного поднималось и когда я в конце снял нагрузку, то ожидал увидеть напряжение значительно выше изначально установленных 27 Вольт, но на самом деле все оказалось лучше, чем я думал, превышение всего на 28мВ.
Стоит заметить, что производитель декларирует без обдува только 85 Ватт, я же нагружал до 135 Ватт да еще и в ограниченном объеме. Т.е. БП был перегружен как по мощности, так и в плане охлаждения.
В конце теста явно чувствовался запах перегретого лака, но все работало нормально и в итоге весь тест занял 1 час 40 минут.


Термофото после прогона.


После этого я студил блок питания и решил усложнить задачу. Для этого я взял трансформатор ТН 61, соединил обмотки так, чтобы получить от него 100 Вольт в режима автотрансформатора.


Убедился что напряжение на входе БП особо не меняется в зависимости от нагрузки на него (слева 1.1 А, справа 5.5А) и перешел к повторным тестам, но уже с пониженным напряжением на входе.


В таком режиме ВЧ пульсации немного выросли, но я бы не сказал, что значительно, было около 75 мВ, стало около 85мВ.


Пульсации на частоте 100 Гц остались примерно на том же уровне, но вот при поднятии тока нагрузки до 5.5 Ампера выросли до 1.2 Вольта, сказывается низкое входное напряжение и нехватка емкости входного конденсатора. Резкий рост размаха пульсаций начинается примерно при токе 5.1 Ампера, т.е. фактически блок питания вытягивает заявленные параметры даже при минимальном входном напряжении в 100 Вольт.
Если честно, то когда проверял при токе нагрузки в 5.5 Ампера, то ожидал что БП не выдержит, но все закончилось благополучно. Попутно проверил защиту от КЗ, здесь также проблем не было, БП отключился, а при снятии перегрузки включился снова автоматически.


В качестве дополнительного провел тест на импульсную помеху по входу. В качестве «генератора помехи» служил все тот же трансформатор ТН61. В этом плане с блоком питания все отлично, добиться какой либо реакции было довольно тяжело, но все таки я добился :)
Отмечу, что заземление не было подключено, потому помехозащищенность БП снижена.


Слева проверка при токе нагрузки 50%, справа — 100%.


Уже скорее ради интереса решил проверить КПД блока питания, тем более что производитель декларирует его на уровне в 90%, правда без уточнения, при каком напряжении.
Но здесь я столкнулся с небольшой проблемой, если при нормальном сетевом напряжении все было отлично, то при 100 Вольтах питания мой ваттметр начал показывать что-то непонятное.
В качестве эксперимента я подключил ваттметр до трансформатора и получил более реальные значения.
Слева ваттметр включен после трансформатора, слева — до. Нагрузка 1.1 Ампера и 4.5 Ампера.


Здесь следует пояснить. Фото разбиты на пары, слева тест при напряжении 220 Вольт, справа при 100 Вольт. На первом фото справа показана мощность, которую потребляет трансформатор на холостом ходу. Так как погрешность измерения мощности таким образом довольно высока, то в итогах я укажу примерный КПД.


При напряжении 220 Вольт температуры держались на вполне приемлемом уровне, особенно с тем, что БП работал без активного охлаждения, да и в ограниченном объеме.
Но при напряжении в 100 Вольт температура заметно подросла, а КПД соответственно снизился, в итоге последний тест закончился аварийным отключением по защите от перегрева.
В качестве температуры транзистора и выходного диода показана температура их радиаторов в месте размещения компонента, так как подлезть к самим компонентам не представлялось возможным.


Видеоверсия обзора


Что же можно сказать в итоге. На мой взгляд «мнения разделились» и тому есть свои причины.
Я знаю, что чаще всего все показанные тесты обычно проматывают и читают что написано в итогах, по своему это правильно, так как процесс тестирования я обычно показываю «для справки», а результаты лучше отображают выводы и итоговая таблица.
Таблицу я показал, теперь выводы.

Я не знаю, возможно я ожидал от данного БП чего-то большего, но результаты тестов меня несколько расстроили.
Для начала о конструкции. При общем высоком качестве изготовления я не могу не отметить недоработки в виде слишком плотной компоновки, а также неудобства при возможном ремонте и неудачном месте установки выходных конденсаторов. Я конечно понимаю, что подобные БП вещь скорее одноразовая и в более развитых странах их просто выбрасывают и покупают новый, но мы живем там, где БП вполне подлежат ремонту и мне бы не понравилось для замены конденсатора выпаивать радиатор.

Качество работы также неоднозначное. БП себя отлично вел в нагрузочных тестах, да и стабильность выходного напряжения также неплохая. Работает как защита от КЗ, так и от перегрева, есть цепи защиты от перенапряжения. Но вот уровень пульсаций я бы оценил как большой, хотя он с запасом вписывается в заявленные пределы. КПД примерно на уровне заявленного значения, около 89-90% при заявленных 90.

Больше всего расстроил «зеленый режим», из-за которого блок питания заметно «зудит», что весьма неприятно. Порадовало наличие возможности подключения вентилятора, но расстроило отсутствие регулировки оборотов в зависимости от температуры. причем регулировку ввести несложно, да и недорого, но вот не сделали.

В общем качество сборки хорошее, ремонтопригодность низкая, качество работы скорее между средним и хорошим, так как есть замечания. Прогнозируемая надежность думаю скорее хорошая, так как при штатных режимах температура держится на невысоком уровне, а качество примененных компонентов высокое.

На этом все, как обычно буду рад вопросам и просто комментариям, надеюсь что обзор был полезен.