Блок питания MP-H250S, 250/300 ватт с APFC в компактном корпусе

Сегодня у меня на обзоре компактный блок питания мощностью 250 ватт с активным корректором коэффициента мощности. Такие БП уже не первый год продаются на китайских торговых площадках, и я давно обратил на них своё внимание, так как по заявленным характеристикам да и по внешнему виду можно было ожидать, что это достаточно интересные и качественные устройства. Но пощупать их живьём по разным причинам долго не удавалось, пока наконец 48-вольтовая версия такого блока питания не попала в мои руки. Сразу скажу, что мои ожидания оправдались, подробности — под катом.

Эти блоки питания выполнены в формфакторе 5х2,5 дюйма и построены по топологии резонансного полумостового преобразователя со встроенным корректором коэффициента мощности (ККМ, или APFC). 
Декларируется возможность работы в широком диапазоне входных напряжений (90-264 VAC), полный набор защит — от перегрузки, КЗ, перегрева, перенапряжения по выходу, высокая эффективность до 94% и соответствие требованиям стандарта IEC62368. Выходная мощность составляет до 250 ватт при пассивном охлаждении и до 300 ватт с обдувом.

Есть достаточно подробное описание:

В списке характеристик приведены четыре версии с различными выходными параметрами:
12 вольт 25 ампер,
24 вольта 12,5 ампер,
36 вольт 8,34 ампера,
48 вольт 6,25 ампер.

Кроме этого, в продаже есть версии на 19 и 54 В. Также, существуют разные варианты исполнения, например, с синхронным выпрямителем по выходу, с полимерными выходными конденсаторами, с заливкой герметиком, в корпусе с крышкой и тд. Наиболее богатый выбор моделей на Таобао, там такие БП продаются примерно по 90-100 юаней (без учёта стоимости доставки).

У меня на обзоре модель на 48 вольт. Блок питания в открытом исполнении, собран на шасси из экструдированного алюминиевого профиля, выполняющего также функцию радиатора:

На корпусе индуктора ККМ имеется наклейка с названием модели и краткими характеристиками.

Ко мне блок приехал упакованным в простой антистатический zip-пакет, обёрнутый полосой тонкого пенополиэтилена. Упаковка, прямо скажем, небогатая, из-за этого углы радиатора оказались замяты.

Блок питания компактный, но довольно увесистый. Выглядит очень аккуратно, можно даже сказать красиво, просто приятно взять в руки. Компоновка умеренно плотная, крупные детали дополнительно зафиксированы герметиком.

На нижней части и на боковых поверхностях есть отверстия для крепления:

На чертеже указаны размеры БП и расположение крепёжных отверстий:

Блок питания очень легко разбирается, четыре винта расположены по углам платы и ещё один прижимает к радиатору выходные диодные сборки. 

Входная часть, виден полноценный сетевой помехоподавляющий фильтр, состоящий из синфазного и дифференциального дросселей и конденсаторов Х и Y типа. Оба дросселя обтянуты термоусадкой. Также имеется варистор 07d511k и NTC-термистор 2,5D15. Предохранитель на 6,3 А стоит по фазе, клемма заземления подключена к корпусу.

Накопительные конденсаторы корректора 3х39 мкФ 450 В типоразмера 13х25, производство ChuangHui Electronics, серия CD26G повышенной надёжности. ККМ поддерживает на них напряжение чуть больше 400 вольт. При разборке БП будьте осторожны, эти конденсаторы не разряжаются при выключении и могут длительное время сохранять свой заряд!

Дроссель ККМ на сердечнике PQ26/25, обмотка намотана литцендратом и имеет экран.

Вид с другого ракурса. Диодный мост GBJ2510 (25 А 1000 В), после него идет пленочный конденсатор 2,2 мкФ 450 В в прямоугольном пластиковом корпусе, рядом виден конденсатор в цепи питания контроллера.

Плёночный конденсатор резонансного контура, 33 нФ 630 В:

Трансформатор, сердечник предположительно EFD или аналогичный низкопрофильный, размеры сердечника 40х40х16 мм. Силовые обмотки также намотаны литцендратом, обмотка питания контроллера расположена поверх вторичной и выполнена проводом в тройной изоляции.

На плате под трансформатором имеется надпись H250S36-48#01.

Выходная часть, общий вид. В правой части видны выпрямительные диоды в защитных колпачках из силиконовой резины. Слева от клеммника находится подстроечный резистор для регулировки выходного напряжения, справа индикаторный светодиод.

Выпрямительные сборки диодов Шоттки PS20U150FCT (150 В/20 А, даташит), включены по минусу.

Выходные электролитические конденсаторы Samxon SK 330 мкФ 63 В типоразмера 10х20 мм, серия со сверхнизким импедансом и увеличенным сроком службы (даташит).
Имеется фильтрующий дроссель, после которого стоит ещё один конденсатор 47 мкФ 63 В.

Нижняя стороны платы покрыта защитным лаком, на элементы силовой части наклеена толстая термопрокладка, через которую тепло отводится на радиатор.

Отмоем компоненты от лака и рассмотрим их более подробно:

Управляет работой блока питания современный (2021 г.) контроллер TEA2017AAT от NXP Semiconductors (даташит):

У меня уже был обзор блока питания, построенного на TEA2016 («Компактный блок питания SPM260, 36 вольт 7 ампер»), ну а здесь обновленная и улучшенная версия из этой же линейки от NXP.

Контроллер достаточно сложный и навороченный, совмещает в одном корпусе блоки управления активным корректором коэффициента мощности, резонансным преобразователем и блок цифрового управления, позволяющий программно задавать настройки работы через фирменное ПО Ringo:

Остальные компоненты на плате от китайских производителей, большинство силовых полупроводников производства компании Chongqing Pingwei Industrial.

Подробнее:
1. Мосфеты преобразователя PWE380N65GS (650 В/11 А/0,38 Ом, даташит), слева вверху виден терморезистор защиты от перегрева.
2. Транзистор PFC с маркировкой 55R115F, производителя опознать не удалось
3. Диод PFC MUR1060G (600 В, 10 А), справа smd-индуктивности, включенные последовательно с ключом и диодом.
4. Помехоподавляющий керамический конденсатор класса Y1 в smd исполнении, TRX E 250/400 VAC (даташит). Последовательно с ним также включена мелкая индуктивность (ferrite bead). Конденсатор соединяет плюсовые шины «горячей» и «холодной» частей. Емкость Y-конденсатора 1500 пикофарад, что немного меньше обычного. Это, в сочетании с небольшой межобмоточной ёмкостью трансформатора резонансной схемы, позволяет рассчитывать на пониженный (в сравнении с другими импульсными БП) ток утечки из сети на выход.

Выходная часть крупнее. Используется две оптопары, одна отвечает за обратную связь, другая за защиту от перенапряжения по выходу. Оптроны типа EL1019 с допустимым напряжением изоляции до 5 кВ. Схема стабилизации выходного напряжения построена на TL431, резистор подстройки напряжения стоит в нижнем плече делителя. 

Интересные детали, на которые я обратил внимание:
-нет нагрузочных резисторов по выходу, при выключении выходное напряжение падает очень плавно,
-схема стабилизации не учитывает падение на выходном дросселе, поэтому под нагрузкой возможна небольшая просадка напряжения на клеммах,
-плюс и минус выхода соединены с корпусом и землёй через Y-конденсаторы ёмкостью 2,2 нФ,
-в плате под трансформатором выфрезеровано окно; вероятно, здесь планировалась ещё одна термопрокладка для дополнительного охлаждения трансформатора, но потом от неё по каким-то причинам отказались.

С осмотром закончили, переходим к испытаниям. Для тестов я использовал электронную нагрузку, осциллограф, мультиметр UT171B, ваттметр PZEM-018 и тепловизор-приставку TR256i.

Включаем, без нагрузки блок потребляет около 0,5 Вт, отличный результат.

Подстроечный резистор позволяет регулировать выходное напряжение в довольно больщом диапазоне 42,9 — 54,8 вольт, или -10 +14%.

При заявленном максимальном токе 6,25 А блок легко выдерживает нагрузку более 10 А:

Во всём диапазоне мощностей БП работает абсолютно бесшумно.

Защита от перегрузки срабатывает только при токах 11,2-11,3 А (выходная мощность 540 ватт), это заметно больше чем заявленные в описании 110%-150%:

Схема БП не контролирует выходной ток, защита от перегрузки работает по первичной стороне, определяя выходную мощность по напряжению на резонансном конденсаторе и току ККМ. Поэтому пороги срабатывания защиты зависят от выходного напряжения; так, при заданном максимуме 54,8 В защита срабатывает уже при 7,5 А. Вероятно, есть зависимость и от входного напряжения, но я это не проверял.

При номинальном токе 5,2 А просадка напряжения на клеммах составила 0,04 В, температурный дрейф при термопрогонах менее 10 мВ, очень хороший результат.

Тесты эффективности проводил в диапазоне токов 0,1-10 А, при сетевом напряжении 230-235 В. Результаты можно увидеть на диаграмме:

Измеренные значения КПД и коэффициента мощности на высоком уровне даже при перегрузке. Нагрев на эффективность практически не влияет.

Шум и пульсации измерялись как обычно, с прямым подключением щупа осциллографа к выходным клеммам. В описании указана немного другая методика измерений, но я не стал ничего менять для совместимости с результатами тестов других устройств. 

Выходной ток 0, 1, 3 и 6 ампер:

Уровень пульсаций невысокий, особенно с учётом выходного напряжения 48 В; размах при максимальном токе менее 100 мВ. При токах меньше 100-200 мА блок питания работает в пакетном режиме (burst mode). Интересный момент, характер пульсаций отличается от большинства БП подобной топологии.

0, 1, 3 и 6 А на медленной развертке, пульсации 100 Гц также небольшие:

Переходной процесс при броске тока нагрузки от 0,6 до 6 А и обратно (10% — 100%), на верхнем графике выходное напряжение (0,2 В на клетку), на нижнем ток:

Процесс включения. Никаких выбросов, напряжение устанавливается за 10-15 мс. 

Ну и конечно проверка нагрева. Напомню, заявленная максимальная мощность составляет 250 ватт без обдува и 300 ватт с обдувом; значение может быть снижено в зависимости от входного напряжения и температуры воздуха согласно приведенным графикам:

При работе на низких мощностях блок нагревался незначительно, поэтому проверка проводилась сразу при максимальной мощности 250 Вт. Термофото через 30 минут работы при естественном охлаждении и температуре воздуха +25°:

Нагрев довольно равномерный, температура корпуса составила около 60°, магнитопроводы трансформатора и дросселя прогрелись до 80°-84°, первичная обмотка до 95°, плата в районе ключей до 80°-85°. Большинство силовых компонентов для прямых измерений недоступно и их температуру можно оценить только косвенно, по нагреву печатной платы.
В целом, нагрев можно назвать умеренно высоким, признаков перегрева я не увидел. Конечно, при допустимых +50° компоненты будут греться значительно сильнее, и лично я бы не стал использовать БП в таких условиях на максимальной мощности без дополнительного обдува.

Радует, что разработчики предусмотрели термозащиту; во время тестов добиться её срабатывания мне не удалось, но на разобранном БП при нагреве терморезистора феном от паяльной станции блок отключался при температуре датчика около 120°. После остывания датчика БП автоматически перезапускается.

Что можно сказать в итоге, блок питания безусловно удачный. Качество выходного напряжения, эффективность, полный набор защит, компактность, элементная база и общее качество изготовления, всё на довольно высоком уровне. Я в процессе тестирования даже особо не нашёл, до чего бы докопаться, а такое бывает крайне редко :) ну разве что пороги срабатывания защиты от перегрузки завышены. Если устраивает цена, то однозначно рекомендую. Этот БП может стать неплохой бюджетной альтернативой, например, сериям LOP300 и RPS300 от MeanWell.

На этом у меня всё, как обычно, буду рад вашим вопросам и комментариям.