Блок питания 24 В 200 Вт

Первоначально это должна была быть просто заметка, но в процессе написания родился обзор. А дело было так. 

Понадобился мне тут блок питания на 24В и ватт так на 150. Для чего? Об этом будет отдельная статья, когда устройство будет готово. Держа в голове информацию о «китайских» ваттах, на Озоне, у ранее проверенного продавца, был найден блок питания на 200Вт с местного склада по сносной цене в 529 рублей (именно на него ведёт ссылка из заголовка). У данного продавца мною уже покупались похожие БП на другие номиналы, так что всё должно было быть хорошо. 

Но тут на страничке с товаром выскочила плашка "Есть такой же, но дешевле". Ну и как не купить дешевле, у неизвестного продавца с многообещающим названием "Practical Samovar", всего за 325 рублей, даже если товар будет ехать из Китая и ждать придётся месяц. Особенно с учётом, что мне их надо было три штуки и я покупал три по цене двух. Ну и купил. А что из этого вышло — смотрите под катом.

Ехали они ровно месяц, как и было обещано. Уже при получении на пункте выдачи появились первые сомнения, уж больно лёгкая посылка приехала. И позднее они, к сожалению, подтвердились. Далее по тексту я так и буду их называть, подделка (тот, что приехал) и оригинал (тот, что я хотел получить и в последствии купил, у продавца из ссылки в заголовке).

Подтверждение покупки:

По скриншоту видно, что в карточке подделки картинка соответствует оригиналу, заказанному позднее, у продавца из ссылки в заголовке:

Вот только в реальности подделка выглядела немного по другому:

Вот в такой упаковке:

Вес поддельного БП:

А вот так выглядит оригинал:

Упаковка оригинала:

Вес оригинала:

Как видно, вес оригинала на целых 53 грамма (на 60%!) больше! А в остальном они очень похожи.

Размер подделки: 158х48х23, оригинала: 138х50х23. Получается, что оригинал меньше, но при этом тяжелее.

По заявленным характеристикам они практически идентичны:

• Напряжение: 24В
• Ток: 8.3А
• Мощность: 200Вт
• Напряжение питания: подделка 180-265В, оригинал 100-265В

Как видно, различаются они только диапазоном входного напряжения, у оригинала диапазон шире. 

Что ж, перед первым включением, пожалуй, нужно глянуть ему в потроха:

Так, стоп! А где всё? Нет, ну серьёзно… С обратной стороны платы элементов нет, плата закреплена заклёпками(!) вплотную к корпусу. Ладно, посмотрим поближе на входную, «горячую» часть:

Роль предохранителя выполняет резистор. Ну допустим… Входной фильтр? А нет его… Только «специально обученный» SMD конденсатор с позиционным обозначением CY2, включённый между минусом питания и контактом заземления, соединённым с корпусом БП, заменяет Y-конденсатор. Входной выпрямительный диодный мост всего на 2 ампера. Ну ладно… Электролит фильтра всего на 22 мкФ! И это для заявленных 200вт мощности? Ладно, посмотрим на трансформатор:

Размер сердечника трансформатора всего 23х16х13 мм. Сильно сомнительно, что такой протащит мощность в 200 Вт. Заодно видим ещё одно место под конденсатор фильтра, но он всё равно бы не спас ситуацию.

Посмотрим на выходную часть:

Видим наличие отсутствия каких то компонентов. Второй трансформатор параллельно первому? Ну… Выпрямитель собран на трёх параллельно включённых диодах ES2G (быстродействующий, на ток 2А). И это для заявленного тока 8.3А? Даже если допустить, что у диодов идеально совпадёт прямое падение напряжения, а только в этом случаем можно считать, что токи будут распределяться между диодами равномерно и можно их максимальные токи сложить, всё равно получается только 6 ампер. Где ещё 2.3А? Не доложили… Рядом ещё одно пустое место, видимо в выпрямителе мог бы быть диод в корпусе побольше, на больший ток, место под него как раз вакантно.

Кстати, ниже диодов притаился, на этот раз вообще без позиционного обозначения, ещё один «как бы Y-конденсатор», включённый между плюсом горячей стороны и плюсом выхода. Вопросы те же, что и к CY2...

На выходе два конденсатора по 680 мкФ на 35 В. Можно бы, конечно, и побольше ёмкость… Под конденсатором нагрузочный резистор, а рядом с клемной колодкой светодиод с ограничительным резистором. Всё!

Мда, как то грустно… Нет, товарищи, вы как хотите, а я включать это поделие сумрачного китайского гения в сеть не буду, даже ради эксперимента. Даже через лампочку и развязывающий трансформатор. Ну его, к такой то китайской матери!

Создал заявку на возврат и после непродолжительных дискуссий с продавцом, который пытался откупиться частичным возвратом денег, заявка была одобрена, поддельные БП возвращены в пункт выдачи, деньги получены назад.

И заказаны оригинальные БП у проверенного продавца.

Доставка заняла двое суток, БП были получены. Внешний вид, упаковка и вес, а так же подтверждение покупки уже представлены выше по тексту, повторять не буду. 

Сразу перейдём к «вкусному», к его «начинке»:

Вот! Вот это уже лучше, здесь есть на что поглядеть. Как видим монтаж очень плотный, пустых мест на плате почти нет, почти все задуманные конструктором детали установлены. 

Входные и выходные клеммы хорошие, с крышечкой.

Плата крепится к корпусу на четырёх винтах, два по углам и два прижимают силовые элементы. 

На обратной стороне платы элементы отсутствуют, только печатные проводники. Под трансформатором в плате вырезано окно:

Сквозь это окно трансформатор прижат через теплопроводящую прокладку к корпусу, добавляя трансформатору охлаждения. Изоляционная прокладка между корпусом и платой в наличии. 

Теперь «горячая» часть крупнее:

Видим нормальный предохранитель на 3.15А по входу. Варистор зажали, хоть место под него и есть. Фильтр от помех состоит из конденсатора на 0,1 мкФ типа X2 и синфазного дросселя. Мало, но лучше чем ничего. Входной диодный мост GBP310 (3А, 1000В), согласуется с предохранителем. С радиатором контакта нет, но для заявленной мощности (200Вт, входной средний ток 1А) должно хватать естественного охлаждения. Конденсаторы входного фильтра, два по 47 мкФ х 400 В. Измеренная ёмкость для двух параллельно включённых конденсаторов 61 мкФ, ESR 727 мОм (надо учитывать, что измерение производилось без выпаивания из схемы, возможна погрешность). Прям грустно как то совсем… Пожалуй для двухсот заявленных ватт маловато будет. Входная клемма заземления подключена на корпус. Y-конденсатора на заземление нет, но во вторичной цепи минус питания подключён на заземление через конденсатор C14.

Так, а что же там прячется под конденсаторами? Посмотрим:

На первый взгляд типичный обратноходовой преобразователь (flyback), собранный на контроллере с обозначением C5N46F. Даташит найти не удалось, но, очевидно, это один из множества подобных контроллеров, по крайней мере по схеме включения и подключению выводов. Схему перерисовывать не буду, она очень похожа на типовую.

Транзистор установлен HXY12N65F (650В, 12А, 0.8Ом). В цепи истока установлен токоизмерительный набор резисторов R14-R18, позволяющий контроллеру отслеживать и ограничивать максимальный ток через транзистор (и косвенно максимальный ток БП). В цепи затвора присутствуют токоограничивающий резистор и параллельно ему диод, включённый в обратном направлении, что ускоряет закрытие транзистора. Транзистор в изолированном корпусе, установлен на корпус БП без прокладки, что вполне допустимо, но и без термопасты, что гораздо хуже.

Через резисторы R7, R8, включённые последовательно для увеличения рабочего напряжения, осуществляется питание контроллера в момент запуска. Далее контроллер питается через схему самопитания D4, R13, C3.

Демпфирующая цепь D1, R4-R6, C9, включённая параллельно первичной обмотке трансформатора присутствует.

Трансформатор:

Габариты сердечника трансформатора 33х24х14, собран на сердечнике POT3314. Максимальная мощность для данного сердечника на частоте 100–200 кГц может быть 90–120 Вт. При меньшей рабочей частоте соответственно меньше. Частоту работы данного БП мы ещё померяем, но уже есть подозрение, что 200 Вт данный трансформатор не вытянет, по крайней мере долго. Между плюсом «горячей» стороны и плюсом выхода установлен правильный Y-конденсатор CY1 (2.2нФ тип Y2).

Вторичные цепи:

Видим достаточно хороший по сечению литцендрат, использованный во вторичной обмотке. Видим выпрямительную сборку диодов Шотки MBR20200 (10А на диод, 200 В). Диоды включены параллельно, так что запас по току (напомню, максимальный заявленный 8.3А) приличный. Корпус сборки изолированный, на корпус БП прикручен без прокладки, но и традиционно для данного БП, без термопасты. Параллельно вторичной обмотке установлена демпфирующая цепь R29, R30, C10. Конденсаторы выходного фильтра два по 1000 мкФ х 35 В. Измеренная ёмкость для двух параллельно включённых конденсаторов 1900 мкФ, ESR 18 мОм, что вполне нормально (надо учитывать, что измерение производилось без выпаивания из схемы, возможна погрешность).

А что же у нас прячется под ними:

А тут у нас собрана схема стабилизации напряжения с опторазвязкой на традиционных TL431 и PC817. Схема совершенно типовая, даже сказать больше нечего. Регулировки выходного напряжения нет. Схема защиты от превышения напряжения нет. Резистор R22 и параллельно ему отсутствующий R21 — нагрузочный, для создания минимальной нагрузки на БП.

Пора переходить к тестированию.

Результаты тестирования сведены в таблицу:

Как видим максимальная частота составила 66 кГц. И от трансформатора получить те самые, максимальные для данного сердечника, 100 Вт почти получилось. Более того при токе более 4.1 А контроллер БП начинает ограничивать отдаваемую мощность, снижая выходное напряжение. Снижение напряжения хорошо видно на графике электронной нагрузки, на диапазоне с 4 до 5 ампер (прирост тока по 0.1 А):

Таким образом максимальная нагрузка для данного БП составила 95 Вт, что согласуется с максимальной мощностью для данного сердечника. Напомню, БП заявлен до 200 Вт.

Графики пульсаций для разных токов нагрузки (ХХ, 0.1 А, 0.5 А, 1 А, 2 А, 3 А, 4 А, 5 А):

Далее проведём тестирование на нагрев. Прогревать будем на каждом токе по 30 минут. Термограммы для разных токов нагрузки представлены ниже.

Холостой ход:

Незначительно греются резисторы питания контроллера, а так же нагрузочный резистор во вторичной цепи.

1 ампер:

Температура трансформатора составила 49°С. Горячее всего оказалась демпфирующая цепь вторичной обмотки и нагрузочный резистор — 59°С.

2 ампера:

Температура трансформатора составила 65°С. Горячее всего по прежнему является демпфирующая цепь вторичной обмотки — 79°С (прим.: здесь и далее, она прячется под конденсаторами и в кадр не попала, но была измерена отдельно).

3 ампера:

Температура трансформатора составила 83°С. Демпфирующая цепь вторичной обмотки — 95°С, ключевой транзистор — 60°С, выходная диодная сборка — 71°С.

4 ампера:

Температура трансформатора составила 100°С. Демпфирующая цепь вторичной обмотки — 95°С, ключевой транзистор — 69°С, выходная диодная сборка — 80°С.

Если верить Гуглу, то максимальная долговременная рабочая температура для данного сердечника трансформатора (POT3314) составляет от +125 °C до +140 °C. Т.е. и здесь мы достигли практически максимума реальной нагрузки. Тут надо учитывать, что в процессе прогрева верхняя крышка с БП была снята, что несколько улучшало температурные условия. В реальной обстановке, с закрытой крышкой, да ещё если БП будет в корпусе, или спрятан в какую ни будь нишу, то температура вполне может достичь уже не теоретического, а и практического максимума.

Как мы помним, БП после 4 ампер начинает снижать выходное напряжение, ограничивая выходную мощность где то в районе 97 Вт. И закралась мысль, а нельзя ли это свойство как то использовать, например для ограничения зарядного тока при зарядке свинцовых аккумуляторов. И решено было протестрировать БП и в этом режиме, в режиме ограничения мощности. Был установлен ток 4.5 А и начат прогрев. Но термограммы по результатам этого прогрева не будет, а будет вот это фото:

Да, тестирование неожиданно закончилось хлопком и волшебный дым, на котором данный БП работал, весь вышел. Сгорело что то в районе демпфирующей цепи первичной обмотки. Вероятно в режиме ограничения мощности выбросы на первичной обмотке превысили порог прочности демпфера. В общем, не выдержал БП такого режима работы, проработав где то около десяти минут:

По мере прогрева, как видно, выходное напряжение снижалось, а потом резко всё кончилось. С отключением защитного автомата по линии розетки, к которой БП был подключён.

Ну вот, тестирование и закончено, в связи с кончиной подопытного.

Время делать выводы. Блок питания в целом произвёл хорошее впечатление. Довольно неплохая схемотехника, неплохие детали. Довольно стабильно держит напряжение, разве что пульсации великоваты. Привлекательная цена. Но это всё было бы верно, если бы я тестировал БП на сто ватт. И как для сто ваттного блока питания он не плох. Но он то заявлен как блок питания на двести ватт! Обман больше чем на половину! Советовать его купить я не могу, тут каждый решит для себя сам, даже если рассматривать его именно как сто ваттный блок питания...

Ну и в заключение, как говорит один блогер: «Конструктивная критика и дельные советы приветствуются».