cxema.org — Мощный импульсный блок питания 12В 40А
Такое устройство недавно заказали из местного магазина. Устройство предназначено для запитки стенда сразу с 30- ю автомобильными магнитолами. Ясное дело, если прикинуть, то одна магнитола будет потреблять порядка 1 Ампер тока, это просто если она включена, но если запустить на полную громкость, то потребление одной магнитолы будет в районе 7-8 Ампер. 30 магнитол по 1 А это уже 30 Ампер, а при напряжении 12 Вольт мощность блока питания должна быть не менее 350-400 ватт. Поскольку финансы были ограничены, то собрать такое дело с сетевым трансформатором на 400 ватт крайне не выгодно, вот и решил замутить импульсную схему. Одна из самых простых вариантов построена на высоковольтном полумостовом драйвере IR2153, не смотря на простоту сборки, такой блок питания может обеспечить заданную мощность.
На входе питания построен сетевой фильтр, предохранитель. Термистор сохраняет полевики от бросков напряжения во время подачи питания. Диодный мост построен на 4-х выпрямителях 1N5408, это 3-х Амперный диод с обратным напряжением 1000 Вольт. Конденсаторы 200В 470мкФ — сняты от компьютерного блока питания. Заменой емкости можно поднять или снизить мощность блока питания в целом. Не смотря на то, что нагружал блок питания почти до максимума, но ключи были полностью холодными за 3 минуты работы. Сами ключи через изоляции укреплены на общий теплоотвод небольших размеров. Отдув осуществляется кулером, который питает отдельный бп на 3 ватта, такой блок был снят из светодиодного светильника. Такое решение обусловлено тем, что в случае запитки кулера от общей шины 12 Вольт, может образоваться фон, а это в свою очередь приводит к искажениям, если к блоку подключена автомагнитола.
Сердечник был взят из компьютерного блока питания. Все промышленные обмотки нужно убрать и мотать свою. Сетевая обмотка состоит из 40 витков провода 0,8мм. Вторичная обмотка намотана шиной из 7жил провода 0,8 мм, обмотка состоит из 2х3 витков. На выходе стоит сдвоенный диод шоттки 2х30А, теплоотводом для него служит корпус блока питания, а сам корпус был взят из компового БП.
Ограничительный резистор для запитки микросхемы нужен мощный (2 ватт) в процессе работы он может немножко перегреваться, номинал может отклониться в ту или иную сторону на 10%.
В итоге получился очень мощный блок питания, который уже неделю питает стенд с автомагнитолами, работает 12 часов в сутки без перерывов.
С уважением — АКА КАСЬЯН
Импульсный блок питания на два напряжения 5 и 12 вольт 1,2А для электронных самоделок
Привет Муськовчане! Как я обещал в обзоре милливольтметра, хочу рассказать Вам об импульсном блоке питания, с двумя изолированными (друг от друга) напряжениями 5В и 12В. Потребность в таком блоке питания возникает часто, а учитывая небольшие размеры платы, подобный источник питания легко встроить (найти место) в корпус Вашего электронного устройства, самоделки… Давайте протестируем этот ИИП, что бы определится с его «проф. пригодностью».))) Кому интересно — добро пожаловать под Кат…
Почему я выбрал такой источник питания?
1. Изолированные друг от друга каналы — часто это очень важно, к примеру, дать питания 12В на плату управления какого-либо силового устройства, а от 5В «запитать» цифровой индикатор (ампервольметр). Если будет гальваническая связь между каналами 5В и 12В, это может привести к неправильной работе, в лучшем случае и большому «бабаху» в худшем…
2. На фото ИИП я увидел, хотя бы какое-то подобие входного фильтра (синфазный дроссель в том числе), для блоков питания нижнего ценового диапазона это редкость, а мне не хочется «гадить» помехами в сеть, т.к в эту же сеть у меня включен осциллограф, который начинает показывать «чужие» помехи при измерении.
3. Небольшой размер — часто бывает, что в ходе сборки появляются дополнительные блоки, которые требуют свое питание, благодаря небольшим размерам найти место для этого ИИП будет не сложно.
Скрин заказа выкладываю под спойлером:
Скрин заказа
Давайте рассмотрим детали ИИП подробнее. Я буду фонариком выделять те части которые описываю, ибо по другому прочитать маркировку деталей сложно…
1. Высоковольтная часть ИИП
Рассмотрим входной каскад и фильтр. См фото:
Как мы видим на фото, что есть предохранитель, термистор (5D9) и синфазный дроссель. Понятно, что фильтр не полный, не хватает как минимум Х конденсатора, без него возможны помехи в питающую сеть. Попробуем его после тестов впаять куда-нибудь. За дросселем идет электролитический конденсатор
Блок питания 12 Вольт, 20 Ампер и 240 Ватт с пассивным охлаждением
Почему мне нравится ковырять блоки питания особо расписывать смысла нет, а вот почему именно 12 Вольт, напишу.Так уж сложилось, но блоки питания с выходным напряжением в 12 Вольт являются одними из самых популярных наряду с 5 Вольт и 19 Вольт.
5 Вольт используется для питания небольших устройств, но больше популярности добавило то, что такое же напряжение дает порт USB, потому и начали "плодиться" такие БП.
19 Вольт используются в ноутбуках, а также такие БП используются энтузиастами радиолюбителями для разного рода паяльных станций и усилителей, в основном из-за приемлемой мощности и компактности.
Ну а 12 Вольт просто для начала является безопасным напряжением и при этом позволяет передавать довольно большую мощность. Конечно на мой взгляд зачастую его можно (а иногда и нужно) на 24 Вольта, но это напряжение больше используется в промышленных устройствах.
В быту же от 12 Вольт можно питать получившие распространение светодиодные ленты для декоративной подсветки и освещения, от 12 Вольт питаются также системы видеонаблюдения, иногда небольшие компьютеры, а также разные граверы, 3D принтеры и т.п.
Вообще у меня в планах сделать несколько обзоров подобных БП, но с разной мощностью и сегодня ко мне на стол попал блок питания на 240 Ватт с пассивной системой охлаждения.
На данный момент распространенные безвентиляторные БП имеют мощность до 240-300 Ватт, причем вторые встречаются куда реже и я бы скорее сказал, что 240 Ватт это уже почти максимум.
На этом я закончу краткое вступление и перейду к предмету обзора.
БП в привычном металлическом корпусе, думаю многие видели подобные решения в продаже.
Упакован был в обычную белую коробку, на фото она не попала, да и не особо там есть на что смотреть.
Вход и выход выведены на один большой клеммник, сверху присутствует наклейка с указанием назначения контактов, но приклеили со сдвигом, что может сбить с толку неопытного пользователя.
Клеммник имеет защитную крышку, причем открывается она на 90 градусов, что является хоть и небольшим, но плюсом, так как есть варианты, где крышка не открывается полностью.
Справа от клеммника приютился подстроечный резистор и светодиод индикации включения блока питания.
Заявленные параметры — 12 Вольт 20 Ампер, реальный производитель неизвестен, маркировка стандартна для многих недорогих БП — S-240-12
Сбоку находится переключатель входного напряжения 110/200 Вольт, лучше перед первым включением проверить что он находится в правильном положении.
Дата выпуска конец 2016 года, так что БП можно сказать, свежий.
Для начала измеряем что на выходе у БП настроено.
Выставлено 12.3 Вольта, диапазон регулировки 10-14.5 Вольта. после проверки выставил что-то близкое к 12 Вольт.
Внешне осматривать больше нечего, потому снимаем верхнюю крышку и посмотрим что внутри.
А внутри блок питания ничем не отличается от других, подобных недорогих блоков.
Мне он сходу напомнил блок питания на 48 Вольт 240 Ватт, я бы даже сказал что они один в один.
Даже наверное не так, фактически это тот же БП, просто на другое напряжение, потому я в самом начале и написал, что реальный производитель неизвестен.
Классический осмотр начинки.
1. Входной фильтр, присутствует, хотя и не в полном объеме, отсутствует конденсатор после дросселя и варистор. К сожалению это черта подавляющего большинства китайских БП.
2. Помехоподавляющие конденсаторы в опасной цепи — Y1, в менее опасной, обычный высоковольтный, можно сказать что нормально.
3. Входной диодный мост установлен с запасом, 8 Ампер 1000 Вольт, но радиатор отсутствует. В предыдущем варианте диодный мост был на 20 Ампер.
Также рядом видны два термистора, включенные параллельно.
4. Входные конденсаторы Rubicong закос под Rubicon, если бы еще параметры соответствовали заявленным, но об этом позже.
5. Пара высоковольтных транзисторов прижатых к алюминиевому корпусу, который работает как радиатор.
6. Силовой трансформатор явно промаркирован как 240 Ватт 12 Вольт. На вид довольно неплох, видны следы пропитки лаком.
Китайские производители продолжают штамповать свои блоки питания на классической элементной базе. Я не скажу что это плохо, но более именитые производители уже гораздо реже делают БП на базе TL494.
По своему это имеет свои плюсы, ремонт такого БП довольно прост, комплектующие есть везде, да и документации по ним очень много.
Как и в варианте 48 Вольт, здесь также использован усиленный вариант радиатора, выходная диодная сборка прижата к ребристому радиатору, который уже отводит часть тепла на корпус. Если в 48 Вольт версии это было не особо и нужно, то при токах в 20 Ампер такое решение не лишнее.
1. Выходной дроссель при вполне нормальных габаритах намотан всего в два провода, причем сечение провода сопоставимо с тем, что использовалось в БП 48 Вольт.
2. Выходные конденсаторы имеют заявленную емкость в 2200мкФ, производитель также неизвестен, впрочем я и не ожидал здесь увидеть конденсаторы от Nichicon или хотя бы Samwha.
3,4. А вот момент с прижимом силовых элементов я проверил отдельно, так как в прошлый раз у меня были большие нарекания по поводу крепежа диодной сборки. В данном случае все в принципе нормально. Можно немного попридираться к прижиму транзисторов (слева), но практика показала, что все в порядке.
Вынимаем плату из корпуса и посмотрим на качество пайки и поищем "косяки" производителя.
Высоковольтные транзисторы применены с запасом, можно не беспокоиться. К тому же корпус TO247, в котором они выполнены, улучшает отвод тепла на радиатор.
Выходная диодная сборка MBR30200 представляет собой два высоковольтных диода Шоттки. Я немного скептически отношусь к применению высоковольтных диодов Шоттки, так как у них уже нет преимущества перед обычными в плане падения напряжения, но остается преимущество в большей скорости переключения, т.е. динамические потери меньше.
Общий вид печатной платы снизу.
Пайка на вид вполне нормальная, в этой части БП все нормально, даже чисто.
Силовые дорожки дополнительно покрыты припоем для увеличения сечения, здесь также нареканий особо нет, хотя в некоторым местах на мой взгляд припоя маловато.
Но один неприятный момент я все таки нашел. Один из силовых контактов не очень хорошо пропаян. Можно конечно сказать, что там по три контакта на полюс, но ведь может так попасть, что он как раз окажется нагруженным. Собственно потому я всегда советую при покупке блоков питания проверять как они собраны. Хотя нет, корректнее сказать — при покупке недорогих блоков питания всегда проверять качество сборки.
На плате присутствует не совсем понятная мне маркировка, очень похоже, что плата рассчитана под БП мощностью до 365 Ватт, но это уже скорее с активным охлаждением (на плате есть место под разъем вентилятора, но сам разъем и необходимые компоненты отсутствуют).
Попутно измерил емкость конденсаторов.
Входные имеют суммарную емкость 166мкФ (два по 330 соединенные последовательно), хотя указано 470мкФ (соответственно суммарная 235), маловато для мощности в 240 Ватт.
Выходные в сумме дают около 6600, соответственно как указано 2200х3. Здесь вопросов нет, для блоков питания с подобными характеристиками это нормально, даже для фирменных. Правда в фирменных блоках питания стоит более качественные конденсаторы.
Так как схема блока питания практически идентична модели на 48 Вольт, то я просто внес соответствующие коррективы, а не рисовал ее с нуля. Не гарантирую 100% совпадение, но 99% думаю есть 🙂
Вот теперь можно проводить тесты.
В качестве тестового стенда использовались
1. Электронная нагрузка
2. Мультиметр
3. Осциллограф
4. Тепловизор
5. Термометр
6. Ручка и бумажка. На бумагу ссылки нет.
1. Режим холостого хода.
2. Нагрузка 5 Ампер, пульсации около 50мВ
1. Нагрузка 10 Ампер, напряжение лишь немного просело, пульсации остались на прежнем уровне
2. Нагрузка 15 Ампер, практически без изменений
Со времени проведения большого теста аккумуляторов я доработал нагрузку чтобы поднять максимальный ток до 30 Ампер. Но что-то пошло не совсем так, как было задумано и максимальный ток ограничен на уровне 16383мА (14 бит), потому для продолжения теста мне пришлось прибегнуть в обычным советским резисторам с сопротивлением 10Ом. при напряжении в 12 Вольт они обеспечивают ток нагрузки около 3.6 Ампера.
1. 20 Ампер, напряжение просело всего на 70мВ, уровень пульсация практически не отличается от предыдущих тестов и составляет 60мВ
2. В качестве дополнительного теста на нагрев я решил поднять выходное напряжение до 12.55 Вольта и погонять БП еще минут 15. Выходная мощность БП при этом была около 250 Ватт.
Как видно по фото, это практически никак не сказалось на результате.
В прошлом обзоре я был так удивлен качеством работы блока питания, что даже проводил тесты с полуторакратной перегрузкой. С БП мощностью 240 Ватт я снял 360 и только тогда начал откровенно волноваться по поводу перегрева.
Но в данном случае все немного печальнее. Для начала фото с тепловизора, снятое в самом конце теста при мощности 250 Ватт.
Самый горячий элемент — выходной дроссель, впрочем такая же картина была и при тесте БП 48 Вольт. Но как я тогда писал, на самом деле материал из которого изготовлен этот дроссель, не боится таких температур, ограничением является стойкость изоляции провода, которым он намотан.
Для компании сфотографировал нагрузочные резисторы, на которых рассеивалось всего около 50 Ватт. Электронная нагрузка при этом брала на себя около 200 Ватт, у нее температура радиаторов была 61 градус.
Как и раньше, я свел все данные в одну табличку.
Тестирование проходило при комнатной температуре, БП лежал горизонтально на столе, что несколько ухудшало тепловой режим, в вертикальном положении он охлаждался бы лучше.
Каждый этап длился 20 минут, затем шел замер температуры и повышение тока на одну ступень.
Последний этап был проведен как дополнительный и занял 15 минут, итого в сумме 20+20+20+20+15= 1ч 35мин.
Результаты заметно выше чем у БП на 48 Вольт, но я бы сказал что вполне терпимые. Самый нежный элемент — силовой трансформатор, не перегревается.
Как-то в комментариях затронули тему низкого КПД таких блоков питания и мне реально стало интересно, какой же КПД у них в реальности.
Конечно я не претендую на высокую точность , так как в процессе участвует много измерительных приборов и каждый имеет свою погрешность, но я постарался измерить максимально корректно.
И так. Я измерил потребляемую мощность БП без нагрузки, с нагрузкой 33, 66 и 100%, при этом у меня вышло:
Вход — Выход — КПД.
4.2 — 0 — 0
96.2 — 79 — 82%
189,3 — 159 — 84%
290,4 — 238 — 82%
Говорили, что КПД подобных БП около 60-70%, честно, мне не верилось. Но до этого я судил по количеству выделяемого тепла, потому как не заметить "лишние" 100 Ватт тепла тяжело, вот и решил провести этот тест, думаю что не зря.
Конечно в комментариях могут начать писать — а как же MeanWell, почему не MeanWell? Да, я очень хорошо отношусь к блокам питания этой фирмы, и очень часто их использую, потому решил ради интереса сравнить обозреваемый БП и БП фирмы MeanWell. Но стоит отметить, что сравнивал я с БП серии RS, а точнее — RS-150-12, т.е. 12 Вольт 150 Ватт. На данный момент стоимость этого БП составляет около 36 долларов — ссылка.
Блоки питания этой серии отличные, надежность действительно на высоком уровне, БП который вы видите, отработал в составе системы видеонаблюдения около 3 лет при нагрузке близкой к 90% и был заменен планово на новый.
Производитель же заявляет что —
Особенности:
Долговечные 105°C электролитические конденсаторы
Комплекс защит от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения
Электромагнитная совместимость: EN50082-2/EN61000-6-2 для тяжелой промышленности
Высокая рабочая температура до 70°C
Вибрации 5G
Малые размеры, высокая удельная мощность
Высокие КПД, долговечность и надежность
Все модули проходят 100% прогон
Но это относится именно к RS серии, обычные же БП MenWell серий S-ххх-хх немного проще, правда и стоят меньше.
Входной фильтр более полный, чем у обозреваемого, но варистора на входе все равно нет.
1. Термистор упакован в термоусадку, но что интересно, уже когда разбирал фото, то заметил, что термисторов два, причем второй "голый", он стоит справа от переключателя.
2. Входные конденсаторы Rubicon, а не RubiconG. Суммарная емкость 165мкФ при выходной мощности в 150 Ватт.
3. Высоковольтный транзистор имеет дополнительную изоляцию. ШИм контроллер применен другой, потому рядом совсем пусто.
4. Выходных диодных сборок две, причем у обоих на выводах присутствуют ферритовые бусины, что практически никогда не встречается в недорогих китайских БП. ТАкие же бусины есть и на некоторых конденсаторах.
5. А вот выходной дроссель изготовлен в лучших традициях Китая 🙂 Намотка кривая, закатали в какой то клей.
6. Выходные конденсаторы фирменные, емкость 1000х3 мкФ, напряжение 35 Вольт, что весьма правильно. У обозреваемого конденсаторы на 25 Вольт, но в двухтактной схеме это нормально (в компьютерных БП вообще на 16).
Сегодня не буду выделять плюсы и минусы, а просто опишу мое впечатление о блоке питания.
На мой взгляд это типичный "среднестатистический" китайский блок питания. Нагрев в пределах допуска, среднее качество сборки, но при этом низкий уровень пульсаций и отсутствие "дрейфа" выходного напряжения от прогрева (это довольно важно). Производитель не особо волнуется насчет комплектующих, об этом говорят непонятные конденсаторы на входе, если судить по маркировке, то емкость достаточна, если измерить, то занижена. Я в подобной ситуации просто добавил один конденсатор 100мкФх400В выпаянный из платы монитора.
Самые критичные элементы, которые в данном БП будут влиять на срок службы — выходные конденсаторы.
В остальном вполне нормальный блок питания, все тесты прошел без проблем, но получить такие результаты как с его 48 Вольт вариантом, я увы не смог. На мой взгляд средний блок питания за вполне приемлемые деньги.
Надеюсь что обзор был полезен, старался дать максимум информации.
Самодельный импульсный блок питания 12 вольт 2 ампера
Задумал я сделать импульсный блок питания на 12V 4A своими руками, выбрал схему, посоветовался с людьми на форуме, спаял. В результате отладки выяснилось, что нагрузку 4А, данный самодельный блок питания, не сможет держать, но с 2А он справится отлично.
За основу взята схема дежурки пользователя Starichok51. Она получила дополнения, например, обзавелась фильтрами, а также, претерпела ряд изменений номиналов, позволяющих сделать блоки питания более мощным.
Трансформатор для данного импульсного блока питания я использовал с сердечником EI-28. У боковых частей E части было полное примыкание к I части, а у средней – имелся заводской зазор в 0,65 мм. Трансформатор пришлось перематывать несколько раз.
В первый раз обмотки были следующими: I – 46 витков (Ø – 0.36 мм), I I – 5 витков (Ø – 1 мм х 3), обратная связь – 4 витка (Ø – 0.22 мм). Индуктивность первичной обмотки — 490 uH. Вторичная обмотка и ОС находились между двумя половинами первичной. При этом был избыточный нагрев транзистора даже при малых нагрузках, напряжение ОС – выше необходимого.
Во второй раз перемотал трансформатор по совету пользователя Starichok51, из расчета на 12В 4А: I – 36 витков (Ø – 0.36 мм), I I – 4 витков (Ø – 1 мм х 2), обратная связь – 2 витка (Ø – 0.36 мм). Индуктивность первичной обмотки – порядка 250 uH. Как и в первом случае, первичная обмотка разделена на две половины. Блок питания при таких обмотках запускался в узком диапазоне подбираемых деталей. Но даже в тот момент, когда он запускался, его работа была нестабильна и «прожорливой».
В третий раз перемотал трансформатор по своему усмотрению. Точнее, взял имеющийся кусок провода Ø 0.36 мм и намотал его весь. Получилось, что ко второй половине первичной обмотке добавил еще 26 витков. В сумме – первичная обмотка составляла 62 витка, проводом Ø – 0.36 мм. Индуктивность первичной обмотки – ориентировочно составила 850 uH. Блок питания начал вести себя более-менее адекватно.
Для достижения максимальной стабильности и производительности, начал подбирать номиналы R9+C5, R2, C7+R11. Те, на которых я остановился, указаны на схеме. Также, вместо транзистора C5027, запаивал C5763. У последнего оказался нагрев без радиатора на 2-3 градуса ниже. В качестве радиатора использовал алюминиевую пластину, толщиной 2 мм и площадью 15 см2, изогнутую таким образом, чтобы она поместилась в корпусе и не контактировала с остальными деталями. Транзистор посажен на теплопроводящую пасту.
L1 сделал самостоятельно. Его конструкцию подсмотрел из АТ компьютерного блока питания. В оригинальном исполнение кольцо имело внешний диаметр 17 мм, а ширину – 8 мм, обмотки имели по 18 витков Ø – 0.5 мм. Я подобрал кольцо, от материнской платы, похожее по габаритам, а в качестве проводов использовал часть витой пары. L2 – готовый дроссель (выпаянный не помню откуда). Сердечник L2 в высоту 20мм, Ø – 5 мм, обмотка – 18 витков Ø – 1 мм, индуктивность 3,9uH.
Привожу фотографию первой версии печатной платы с расположенной на ней элементами. Т.к. в процессе отладки, схема претерпела изменения, разводку печатной платы подправил под конечный результат. Разводку печатной платы данного самодельного блока питания 12V 2A в формате *.lay6 можно скачать ЗДЕСЬ. Печатная плата разводилась под имеющийся в наличии корпус. Для дополнительного охлаждения элементов схемы, в корпусе просверлил вентиляционные отверстия.
Выражаю свою благодарность пользователям Starichok51 и Serj66610, которые принимали активное участие в процессе обсуждения отладки данного блока питания.