Регулируемый блок питания 0-50 В, 500 Вт на основе гибридного преобразователя RD6012P(W)

Для создания этого блока питания был спроектирован и изготовлен корпус и немного переделана система охлаждения преобразователя, чтобы избавиться от мелкого высокооборотистого (шумного и менее надёжного) вентилятора.

Из особенностей БП:
• Небольшая занимаемая площадь, при высокой (500 Вт) мощности.
• Тихий, а на невысокой мощности бесшумный.
• Наклонная передняя панель.
• Заднюю, верхнюю и боковые панели можно вплотную прислонять к стенам, мебели или другой аппаратуре.



Преобразователи RD60xx достаточно известны, поэтому что это и зачем особо расписывать не буду.
Если коротко, то это хорошие DC-DC преобразователи для создания самодельных «лабораторных» блоков питания, позволяющих в цифровом виде задать необходимые параметры выходного напряжения и тока. А версия с буквой P помимо импульсного преобразователя содержит в себе на выходе ещё и линейный.


Фактически, чтобы получить готовый регулируемый БП к преобразователю нужно добавить только БП с постоянным напряжением и корпус.

Этим сейчас и займёмся.

БП я выбрал на 54 В и 500 Вт MeanWell EPP-500-54:



Компактная и мощная модель от производителя неплохих блоков питания.

По даташиту, до 320 Вт ему достаточно пассивного охлаждения конвекцией, а выше, уже нужен вентилятор.

И вот тут мы подходим к вопросу охлаждения и преобразователя RD6012P.

* На самом деле, и MeanWell и RD6012P можно называть преобразователями. Они одно напряжение преобразуют в другое, потому просьба до терминологии не докапываться, для простоты MeanWell буду в статье называть блоком питания (БП), RD6012P — преобразователем.


Как я сказал чуть раньше, RD6012P — это гибридный преобразователь, включающий в себя и линейный стабилизатор. И при максимальном токе 12 А на нём будет выделяться пару десятков Вт запросто. Для активного охлаждения в нём установлен маленький 40x40x10 мм вентилятор.

Чтобы обеспечить приемлемый поток, такие вентиляторы делают высокооборотистыми (родной 8000 об/мин). А значит шумными и менее надёжными (при прочих равных).

Поэтому подобные вентиляторы я всегда, по мере возможности, стараюсь заменять на более крупные и тихоходные. Ну и заодно выбирать производителей, известных приемлемым качеством своих изделий. Ибо опыт работы с дешёвыми поделиями приводит меня в уныние. Были ситуации, когда новые вентиляторы у меня дохли буквально за недели от износа.

Поэтому этот маленький вентилятор и здесь я решил заменить на что-то более тихое и надёжное.

Но для уменьшения габаритов корпуса, решил совместить охлаждение БП MeanWell и преобразователя RD6012P.

Самое прямолинейное решение просто поставить в зад корпуса вытяжной вентилятор покрупнее и фсё.

Но так не пойдёт.

По даташиту MeanWell должен обдуваться в определённых местах направленным потоком.
Да и маленький радиатор RD6012P тоже вряд ли рассеет 20 Вт, без вреда для установленных на нём транзисторов, если не будет обдуваться прямым потоком.

Но решить эту проблему можно очень просто — перевернуть вентилятор, чтобы он не вытягивал воздух из корпуса, а втягивал и обдувал горячие компоненты свежим внешним воздухом.

Это не совсем правильное решение. Во входящий поток может что-нибудь затянуть снаружи. Но правильное решение влечёт установку двух вентиляторов — обдувающего и вытяжного. Это усложняет компоновку корпуса и увеличивает его размеры.

В общем, взвесив все за и против, и возможный режим эксплуатации, решил пойти путём с одним обдувающим вентилятором, втягивающим воздух в корпус.

Но оказалось, что ширины блока питания, которая определяется шириной передней панели, на которой я хотел разместить и сетевой выключатель, будет достаточно для размещения двух крупных вентиляторов рядом. Это не сильно усложняет конструкцию и не увеличивает габариты корпуса, но повышает надёжность и производительность системы охлаждения.

Так и поступим. А запитаем это от дополнительного выхода 12 В у MeanWell, как раз на вентиляторы.
Правда крутиться они тогда будут постоянно, даже в холостом режиме.
Но большие и тихоходные вентиляторы будут давать мало шума, так что это не должно стать проблемой.

Но всё же, а почему бы не запитать эти вентиляторы от вентиляторного выхода RD6012P? Ведь там охлаждение включается только когда нужно — по превышению определённого тока или температуры.

Но производитель запрещает подключать к этому выходу другие вентиляторы, и на нём всего 5В.
Видимо, нагрузочная способность там небольшая и два крупных вентилятора RD6012P может не потянуть.

Но всё же мысль о постоянно включенных вентиляторах, особенно с учётом того, что большую часть времени блок питания будет работать на низких мощностях, не давала мне покоя.

Как вариант, можно поискать или сделать дополнительную плату — усилитель, которая управляется вентиляторным выходом RD6012P и управляет большими 12 В вентиляторами.

Но искать такую плату или делать самому, да ещё и размещать её в корпусе было лень. А лень, как известно, двигатель прогресса. Поэтому решил покопаться в схемотехнике RD6012P, что там ограничивает нагрузочную способность вентиляторов и можно ли это как-то по-простому обойти.

И оказалось, что управляющий вентилятором полевик там вполне себе мощный, до 2.8 А.
А нагрузочная способность ограничена 5 В преобразователем, от которого там, помимо вентилятора, питается ещё ряд узлов.

Ну ок. Нафиг тогда нам эти 5 В. Берём минус для вентилятора с полевика, а плюс от +12 из MeanWell и вуаля. Никаких дополнительных плат и получаем управляемое активное охлаждение, причём всего — и RD6012P и MeanWell.

Причём, как я чуть раньше сказал, MeanWell в пассивном режиме работает до 320 Вт, RD6012P же включает вентилятор гораздо раньше. В худшем варианте, он включит охлаждение в районе 200 Вт: порог включения вентилятора по току у него около 4 А. Т.е. примерно максимальные для этого БП 54 В х 4 А = 216 Вт.

Кроме того, RD6012P включает вентилятор и по термодатчику, так что общий нагрев в корпусе тоже включит активное охлаждение.

Ну и всё-таки я решил избавиться от второго вентилятора. А чтобы уменьшить вероятность попадания на пути единственно оставшегося самурая посторонних предметов, стен, корпусов другой аппаратуры и т.д., панель корпуса с ним решил сделать скошенной.

В результате родилась такая вот коробочка:


Длинная полоса на дне выполняет две функции — это и ребро жёсткости, и аэродинамический элемент, который немного закручивает воздушный поток от вентилятора, чтобы он не шёл прямоходом в выходные вентиляционные отверстия, а сначала получше обдувал внутренние компоненты.

Там же, в районе вентиляционных отверстий на дне расположен вход/выход сетевого провода, который (провод) выходит вниз. В результате задняя и боковые панели свободны от чего-бы то ни было и их можно устанавливать впритык к другим предметам. А провод, в свою очередь, можно выводить в любую сторону корпуса, хоть вперёд:


Крышку распечатал в режиме «чёрно-серая абстракция». Кому-то такое не нравится, а меня наоборот прикалывает такой стиль:



На крышке тоже сделаны рёбра жёсткости и отсутствуют вентиляционные отверстия, так что и сверху можно размещать другие предметы.

Ещё на крышке сделаны ограничители, препятствующие изгибу боковых стенок при надавливании на них.

Вентилятор выбрал 92 мм тихоходный, 1500 об/мин Zalman ZM-F2 Plus (SF):


Для вентилятора спроектировал виброизолирующее крепление и распечатал из мягкого полиуретана.
С правой стороны вентилятора одно крепление уже вставлено, с левой ещё нет:




Эти вставки снижают передачу вибрации с вентилятора на корпус БП и саморезы, которые помимо крепления вентилятора к корпусу будут крепить и входную защитную сетку.

Передняя панель корпуса наклонная для удобства нажатия кнопок и так лучше видно изображение на экране. На этой панели расположен преобразователь и выключатель питания.


Ну и готовый вариант:



Чем-то эта коробка напоминает рояль:


Поэтому, не стреляйте в пианиста (роялиста) — он играет, как умеет. Не очень красиво, может даже вообще не красиво, зато удобно. По крайней мере мне. Ну и согласен, чёрный корпус и светлая панель вообще не гармонируют друг с другом. Я долго ломался, подбирать ли пластик под панель или нет. Но чёрный более практичен при 3D печати без обработки и в эксплуатации — не заляпается и не пожелтеет. Кроме того, оттенки всех цветов, кроме чёрного, даже прозрачные бесцветные, могут плавать не то что у разных производителей, но даже у одного от партии к партии. А чёрный, даже у разных производителей, друг от друга не отличить и отдельные детали можно печатать в разное время и из разных катушек. Поэтому всё-таки выбрал чёрный. Результат не очень-то радует глаз, но пока так. А потом может новую версию сделаю уже из пластика более подходящего цвета. А может и нет — стерпится — слюбится.