Тест, обзор, осциллограммы

Двухполярный импульсный блок питания для аудиотехники мощностью 300 Вт - тест и обзор
 

Обзор посвящен двухполярному импульсному блоку питания для аудиотехники мощностью 300 Вт с основными напряжениями выхода ±24 В и с дополнительными напряжениями ±15 В, а также гальванически изолированным выходным напряжением 12 В.

В обзоре будут приведены технические характеристики блока питания, кратко разобрана его схемотехника, показаны осциллограммы работы усилителя, а также сделаны полезные выводы и критические замечания.

(Двухполярный импульсный блок питания для аудиотехники мощностью 300 Вт; изображение со страницы продавца на  официальном сайте AliExpress; реальный внешний вид отличается в отношении шасси)

Тестируемый двухполярный блок питания выпускается в трёх модификациях в зависимости от "основных" напряжений: ±24 В, ±36 В или ±48 В. Их параметры приведены в следующей таблице:

Импульсный двухполярный блок питания 300 Вт - технические характеристики:

Цена блока питания на Алиэкспресс - $37.3 с учётом доставки, приобрести можно здесь. Цена может меняться, проверяйте!

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Теперь - углубимся в практику и обратимся к внешнему виду тестируемого двухполярного блока питания.
 

Внешний вид, конструкция и схемотехника двухполярного блока питания

Двухполярный источник питания пришел упакованным в добротную коробку из гофрокартона; внутри коробки дополнительно был проложен пористый материал. Никаких повреждений в пути не было.

"Основные" напряжения тестируемого варианта блока составляют ±24 В.

Внешний вид блока питания отличался от того, который был на изображении на странице продавца. Вместо ребристого шасси прямоугольной формы было использовано гладкое шасси из толстого алюминия (2.5 мм) в форме перевёрнутой "лодочки":

(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

На фото выше заметим, что силовые элементы сетевой части (диодный мост и транзистор) прижаты к шасси через дополнительную прокладку (электробезопасность!).

Следующий ракурс:

С одного торца расположены клеммники для подключения напряжения питания:

Здесь контакты L и N предназначены для собственно подачи питания, контакт FG - заземляющий.

На этом фото видно, что для повышения электробезопасности между платой и шасси находится прокладка из тонкого гибкого пластика.

Поскольку плата блока содержит доступные для прикосновения части, находящиеся под сетевым напряжением, его эксплуатация без корпуса не допускается.

С другого торца расположены клеммники для выходных напряжений:

Клеммники для "основного" напряжения (±24 В) заметно солиднее, чем клеммники для дополнительных напряжений.

Теперь посмотрим на "голую" плату биполярного блока питания, извлеченную из шасси:

На ближней стороне слева расположены силовые элементы сетевой части блока: выпрямительный мост (600 В, 10 А) и ключевой (во всех смыслах) MOSFET-транзистор SVF12N65F (650 В, 12 А).

Силовой транзистор - только один, т.е. схема - "однотактная", работает на "обратном ходу" транзистора.

Входная цепь сетевой части оформлена грамотно: имеются катушки защиты от помех, помехоподавляющие конденсаторы, термистор серии MF-72 типа 3D15 (для защиты от бросков тока в момент включения). Также, предположительно, в схеме имеется самовосстанавливающийся предохранитель (расположен вблизи термистора).

Посмотрим с противоположной стороны:

Здесь на ближней стороне слева видны диоды Шоттки, отвечающие за выпрямление "основных" напряжений ±24 В. Тип диодов - MBR20200CTG, это сдвоенные диоды на 200 В, ток 2*10 А.

Таким образом, силовые элементы платы соответствуют заявленным параметрам блока питания и могут их обеспечить.

Также на ближней стороне около середины платы находятся фототранзистор марки "817" (передача сигнала обратной связи с выхода на вход) и микросхема UC3842AL (формирователь ШИМ для импульсных блоков питания).

Осмотрим плату сверху:

Беглый анализ схемы показывает, что в этом двухполярном блоке питания стабилизация осуществляется только по выходному напряжению +24 В (ведущее), а все остальные напряжения не стабилизируются, а получаются как пропорция от того напряжения, которое стабилизируется.

Отсюда проистекает вывод, что они могут "гулять" в зависимости от нагрузки. Величину этого "гуляния" пренепременно проверим!

Основным элементом, отвечающим за стабилизацию, является "управляемый стабилитрон" TL431. Он внешне похож на маленький полукруглый транзистор и едва заметен вблизи крепёжного отверстия в левом нижнем углу на фото.

Подрегулировать напряжения можно подстроечником, расположенном вблизи этого стабилитрона. Но надо помнить, что изменяться будут сразу все напряжения, и без крайней необходимости лучше его не крутить.

Что касается применённых электролитических конденсаторов, то со стороны сетевой части они применены лишь на минимальном уровне: 2 шт. параллельно 82 мкФ * 400 В.

Со стороны низковольтной части ёмкость и количество электролитов - на неплохом уровне. На "основных" напряжениях (+24 В и -24 В) стоят на каждом из них по 2 шт. 1000 мкФ * 50  В, на напряжениях ±15 В и 12 В - по 1 шт. 470 мкФ * 50 В.

Номинал напряжений электролитов имеет хороший запас на случай "косых" нагрузок, бабахнуть не должно. :)

Интересно, что на плате нет SMD-компонентов (для поверхностного монтажа), что объясняется, вероятно, больших разнообразием типов и мощностей применённой элементной базы.
 

Испытания импульсного двухполярного блока питания

Сначала проверяем выходные напряжения на холостом ходу, результаты - в таблице:

Далее даём на каналы + 24 В и -24 В нагрузку в 4.6 А, близкую к предельно-допустимой 5 А (остальные каналы - без нагрузки). Нагружать радиоэлектронную аппаратуру до предельно-допустимых значений даже по одному параметру не рекомендуется.

Как и подсказывала теория, в случае стабилизации по одному напряжению, остальные могут "гулять". Вот они и "нагуляли".

Теперь на каналы +24 В и -24 В по-прежнему даём нагрузку 4.6 А, но теперь добавляем ещё нагрузку 0.5 А на каналы +15 В и -15 В (посмотреть, как они на неё отреагируют):

Добавление нагрузки на 15-вольтовые каналы благотворно отразилось на их приближении к номинальному напряжению.

Далее совершаем с блоком питания сущее издевательство: даём несимметричную нагрузку на "основные" каналы (+24 В и -24 В).

Для начала нагружаем канал +24 В током 4.4 А, остальные каналы - без нагрузки:

Видно, что в опорном для стабилизации канале (+24 В) напряжение нисколько не изменилось (хотя он нагружен!), зато в остальных каналах - "гуляет".

Теперь - обратная операция, нагружаем канал -24 В током 3.7 А, остальные каналы - без нагрузки:

Здесь так же в опорном канале +24 В напряжение не изменилось; в остальных каналах произошли более-менее существенные "гуляния".

Теперь посмотрим на пульсации на выходе при нагрузке в первом варианте - симметричная нагрузка 4.6 А на оба основных канала. Пульсации проверяем на полном напряжении двух каналов (от -24 В до +24 В, т.е. 48 В).

Если учитывать только основные пульсации (без "игольчатых" выбросов), то они составляют около 500 мВ; но это, как только что указывалось, их двойная величина. Для одиночного канала пульсации составят 250 мВ, что всё равно превышает данные, заявленные производителем (150 мВ).

Мораль: крайне желательно, чтобы в устройстве, которое питается от этого блока, стояли бы дополнительные электролиты, и побольше! Кроме того, не помешают ещё и керамические конденсаторы (для подавления "иголок").

По этой же осциллограмме можно определить частоту преобразования, она составляет 70 кГц (нормально).

В заключение этой главы - о нагреве блока питания. Посмотрим на его тепловой снимок:

Нагрев при максимальном варианте нагрузки был значительным, если она продолжалась длительное время. Для такого варианта применения следует считать обязательной принудительную вентиляцию.

Окончательный диагноз импульсного двухполярного блока питания

По результатам испытаний можно определить сильные и слабые стороны этого блока питания, назвать варианты применения и дать рекомендации.

Итак, сильные стороны: работа с симметричной нагрузкой по "основным" каналам (+24 В и -24 В), а также с несимметричной нагрузкой с использованием только канала +24 В (без превышения допустимого среднего тока 5 А). В этих случаях обеспечивается отличная стабилизация выходного напряжения.

Благодаря этому свойству возможно использование блока питания и как однополярного с напряжением 48 В, приняв контакт "-24 В" за землю. Правда, в этом случае придётся отказаться от вспомогательных напряжений ±15 В, поскольку они окажутся приподнятыми относительно такой "земли" на 24 В.
   При этом никаких препятствий к использованию гальванически-развязанного напряжения 12 В не будет.

Слабая сторона протестированного двухполярного блока питания - это работа с несимметричной нагрузкой по основным каналам (+24 В и -24 В). В этом случае остальные напряжения (кроме +24 В) могут значительно уходить от своего номинала; и их использование может создать непредвиденные проблемы.

Рекомендации

Изначально напряжения +15 В и -15 В в этом блоке предназначены для питания каскадов предварительного усиления в аудиоаппаратуре. Но есть нюанс: без дополнительной стабилизации эти напряжения с данной целью ни в коем случае нельзя использовать.

Эти напряжения будут "прыгать" в такт с нагрузкой "основных" каналов (т.е. в такт с музыкой), что крайне отрицательно скажется на качестве работы предварительного усилителя, темброблока и т.п.

Для дополнительной стабилизации можно использовать классические линейные стабилизаторы или импульсные DC-DC преобразователи.

Где купить: например, у этого продавца на AliExpress. Если у другого продавца этот же двухполярный блок питания будет стоить дешевле, то тоже можно брать (убедитесь, что товар одинаковый и следите за стоимостью доставки!).

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
 

При тестировании усилителя использовалось следующее оборудование:

- тепловизор UTi260M (обзор);

- осциллограф Hantek DSO5102P (обзор).
 

Дополнительно:

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.
 

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  ВКонтакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

   Искренне Ваш,
   Доктор
   03 октября 2020 г.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов активная ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!