Опять блок питания, на этот раз 12 Вольт 50 Ампер или 600 Ватт

Вы спросите — а зачем вообще нужен блок питания на ток 50 ампер? Хотя если ищите именно этот БП, то значит у вас есть уже какие-то планы на такую мощность. В нашем случае он нужен был для питания мощного усилителя радиостанции, а также для индукционного нагревателя.

Схема стабилизированного источника питания 50 Ампер

Основные элементы, которые использованы для его постройки:

• трансформатор 1000VA, имеющий две обмотки на 15 В проводом 2.2 мм,
• диодный мост — 4 диода 50 А из блока питания компьютера,
• конденсаторы фильтра 32 x 4700uF / 25V,
• силовые транзисторы 4x IRFP150,
• микросхема управления LM723.

Испытания готового БП на нагрузке

Результаты измерений на искусственной нагрузке вышли следующие:

НАПРЯЖЕНИЕ — ТОК

• 13,75V 25А
• 13,75V 30A
• 13,75V 35A
• 13,64V 40A
• 13,61V 45A
• 13,50V 50A

Рекомендации по изготовлению блока

Каждый уравнительный резистор (на истоках транзисторов) для таких токов представляет собой нихромовый провод длинной около 2 см. Все транзисторы сидят на общем радиаторе. Электролитические конденсаторы собраны в батарею.

Полезное:  Управление вентилятором термовоздушного паяльного фена

Мостовой выпрямитель собран на диоде MBR4060 (оба вывода соединены между собой параллельно для увеличения предельного тока). Общий плавкий предохранитель имеет номинал 50 А.

Дополнительный небольшой трансформатор на 26 В питает микросхему стабилизатора, чтоб на неё не влияли форс-мажорные ситуации с КЗ и перегрузами.

В блоке питания есть тиристорная защита, которая замыкает выходное напряжение накоротко, защищая тем самым дорогостоящее подключенное оборудование. Индикация осуществляется стрелочным вольтамперметром, но можно и готовый цифровой индикаторный блок.

Имеет смысл поставить два мощных диода на выходе между землей и плюсом, а другие параллельно выходным транзисторам (если конечно не используются со встроенными защитными, типа IRFP460 и иже с ними). Рисунки печатной платы можете скачать тут.

• Цена: $26.99

Этот обзор планировался еще в начале апреля, но я все как-то откладывал и откладывал и вот наконец то дошли руки протестировать этот блок питания. Как я писал в прошлый раз, блок питания заказывался по просьбам некоторых читателей, которым интересен обзор мощного БП, в основном для применения с 3D принтерами. Заказал, осмотрел, протестировал, а теперь пришла очередь рассказать об этом. Данный блок питания был заказан в паре с своим 24 Вольта 20 Ампер «собратом», а так как блоки питания ну очень похожи, то я буду иногда ссылаться на его обзор, потому сразу дам ссылку. Данный обзор будет написан в более привычном для моих читателей стиле, хотя и с некоторыми изменениями. Впрочем перейду к описанию. Этот блок питания пришел в точно такой же упаковке, как и предыдущий, внешне они отличаются только надписью, которая видна сквозь окошко коробки. Конструкция и размеры блока питания полностью совпадают с предыдущим, а также с блоком питания мощностью 360 Ватт, обзор которого я также недавно делал. Слева направо — 360-480-600 Ватт. В прошлый раз я написал, что крышка клеммника открывалась не полностью. Дело в том, что у предыдущего БП слегка погнулась сама металлическая часть крышки БП и не давала полностью открыть клеммник. В этот раз все нормально, значит проблема была не в блоке питания, а в упаковке или доставке. Кстати, не в первый раз замечаю, что у получаемых мною блоков питания гнется в процессе доставки один из выступающих углов нижней части корпуса, хотя я бы не сказал, что они хлипкие. Судя по этикетке блок питания имеет мощность в 600 Ватт при 12 Вольт, собственно эта информация указана в заголовке обзора. Но если посмотреть на вторую этикетку внимательно, то можно прочитать, что производитель не рекомендует нагружать его более 80% от максимальной мощности. Попросту говоря, можно сказать что 600 Ватт это максимальная, а 480 длительная, но к этому я еще вернусь. Присутствует и гарантийная пломба, но в поврежденном виде. Я не думаю что блок питания кто-то открывал, скорее она пострадала в процессе перевозки. Произведен БП в январе, получен мною в марте, потому можно сказать, что вполне свеженький. Клеммник имеет три пары выходов, хотя как по мне, то при таких токах это уже маловато, выходит около 16-17 Ампер на пару. Слева от клеммника находится подстроечный резистор для установки выходного напряжения. Как и в прошлый раз, блок питания оборудован активным охлаждением. Заявлена регулировка оборотов, но по факту работает он в двух режимах, малой и большой мощности, причем большая мощность включается при мощности нагрузки около 50 Ватт. Вентилятор довольно мощный, по крайней мере для таких габаритов. По уровню шума тяжело сказать, он однозначно заметен, хотя и шумным назвать тяжело. Выкручиваем пару винтов и снимаем верхнюю крышку. Вообще у меня было подозрение, что предыдущий блок питания и этот очень похожи, но чтобы настолько… Они просто близнецы-братья. Хотя нет, если посмотреть внимательно, то можно увидеть небольшой но при этом существенное отличие, выходной нагрузочный резистор перенесен в другое место, это должно сказаться на большей стабильности выходного напряжения от прогрева, в прошлом обзоре я указывал на эту недоработку. Впрочем проявлялось это при работе без вентилятора, в штатном режиме проблем не было. Сравнительное фото блоков питания 360, 480 и 600 Ватт. Первый собран по классической двухтактной схемотехнике с полумостом, второй и третий однотактные прямоходовые. Наученный горьким опытом, перед дальнейшей разборкой я теперь всегда проверяю насколько качественно прижаты к корпусу транзисторы и диодные сборки. В данном случае проблем не было, также присутствует теплопроводящая паста между корпусом элементов и теплопроводящей резиной. Но перейдем к конструкции. Входной фильтр есть, правда сразу должен отметить, что входной диодный мост совсем в эконом варианте. Дискретные диоды рассчитанные на ток 3 Ампера и это при условии, что ток по входу у БП также около 3 Ампер. Правда на самом деле в мосте поочередно работают две пары диодов, но не буду лезть в дебри, скажу просто — диодный мост впритык. Входной фильтр я бы также не назвал совсем уж хорошим, но сам факт, что он есть уже неплохо. Как и в прошлый раз установлены конденсаторы с заявленной емкостью в 470мкФ. Установлены по схеме 2S2P, т.е. последовательно-параллельно. Емкость фильтра в таком включении равняется емкости одного конденсатора, т.е. 470мкФ, что для мощности в 600 Ватт мало. В выходном фильтре используется три конденсатора емкостью 3300мкФ и напряжением 25 Вольт. Также на конденсаторах заявлено LowESR, правда производитель конденсаторов явно не относится к брендам, потому к указанному я отнесся с некоторой долей скепсиса. Напряжение 25 Вольт это нормально, но вот емкость явно маловата, около 10000мкФ при токе в 50 Ампер. Ладно, выковыриваем черепаху из панциря плату из корпуса и продолжаем осмотр. В прошлый раз на этом этапе у меня из корпуса вывалился винтик, здесь все было нормально, что впрочем не отменяет необходимости предварительного осмотра любых безымянных блоков питания. В цепях, ответственных за безопасность применены правильные Y конденсаторы, здесь вопросов нет. Но между минусом выхода и заземляющим проводником установлен простой высоковольтный (на фото он в самом верху), что также встречается довольно часто и в данном применении безопасно. В инверторе использованы два высоковольтных транзистора SPW20N60S5 производства Infineon. Транзисторы неплохие, одно расстраивает, запаса по напряжению почти нет, так как транзисторы рассчитаны на 600 Вольт. И опять они разные. Хотя с другой стороны, в прошлый раз были IRFP460, которые вообще рассчитаны на 500 Вольт и БП нормально прошел тест. А вот к выходным диодным сборкам есть вопросы. Установлены MBR4060PT, которые согласно даташиту рассчитаны на 60 Вольт и ток 40 Ампер. Вопрос в том, что я не смог найти информации насчет этих 40 Ампер, ток на всю сборку или на один диод, так как бывает по разному. Вы конечно спросите, так сборок же две. Но все дело в том, что в блоках питания с такой топологией диодные сборки включены не параллельно, а работают поочередно и через каждую течет полный выходной ток и даже больше. Если ток считать на каждый вывод, то запаса почти не будет, а если на всю сборку, то будет существенная перегрузка. Хотя мощность блока питания заявлена как 600 Ватт, выходной дроссель имеет точно такие же габариты, что и 480 Ватт версии. Мало того, он также намотан в четыре провода примерно похожего сечения, вот только в прошлый раз ток был 20 Ампер, а сейчас 50. Снизу изменений вообще нет, «сердцем» блока питания также является известный ШИМ контроллер UC2845. Как и в прошлый раз, к схемотехнике входной части и цепи обратной связи вопросов не возникло, зато возник вопрос к безопасности. На фото я выделил проблемный участок, он был и в прошлый раз, но я не обратил на него внимание. Если присмотреться, то становится видно, что дорожки первичной части расположены довольно близко к минусовому проводнику выхода блока питания (он почти в центре выделенного участка). Правее высоковольтная и низковольтная часть разделена земляным проводником и по большому счету безопасна при наличии заземления, но вот небольшой участок оставили незащищенным. Зато в плане увеличения сечения дорожек производитель оторвался от души, поверх напаяно несколько проводов большого сечения. В этот раз я не перечерчивал схему блока питания, так как она практически один в один соответствует 480 Ватт варианту. Отличия только в некоторых компонентах, я их отметил цветом. Допускаю, что есть еще мелкие отличия, потому не могу гарантировать 100% соответствие, но большую часть я все таки проверил. Конечно же тесты, но сначала предварительная проверка. Напряжение при первом включении было немного завышено, но диапазон перестройки оказался довольно мал, меньше чем 12 Вольт выставить не получится. Вверх также сильно поднять не удалось, при выходном напряжении выше чем 13.5 Вольта БП начинал издавать подозрительные звуки, хотя максимум смог выдать около 16 Вольт, но я делал это кратковременно, так как не хотелось вывести БП из строя раньше времени. Из положительных изменений отмечу очень малый дрейф выходного напряжения, через пять минут напряжение изменилось всего на 0.003 Вольта. Как я писал выше, емкость входных конденсаторов была заявлена как 470мкФ и я жаловался что «маловато будет». Реальная емкость оказалась еще меньше, всего около 350мкФ, что для 600 Ватт ну совсем грустно. Емкость выходных конденсаторов соответствует указанному значению и в сумме показала около 10500мкФ. Самой большой проблемой при подготовке обзора стал тест под нагрузкой. Моя штатная электронная нагрузка имеет длительную мощность около 350 Ватт, или до 500-600 кратковременно. Но кратковременный тест меня не интересовал и надо было чем то нагрузить блок питания. Первая мысль была сделать четыре простейших стабилизатора тока на базе мощных транзисторов КТ825 и это было бы правильным решением. И я даже нашел дома эти транзисторы (хотя мне было удобнее применить КТ827, но он был один) и четыре больших радиатора, но нужны были еще низкоомные резисторы 0.1 Ома и мощностью около 5 Ватт, а их дома не оказалось. И тут я вспомнил, что когда лет 9 назад делали ремонт и освещение, то я разжился про запас некоторым количеством галогенок. В итоге так вышло, что за эти 9 лет галогенки перегорать отказались и запас просто лежал. В общем взял я четыре лампы на 12 Вольт и 50 Ватт, что в сумме должно было дать недостающие 200 Ватт. В итоге получился у меня такой «стенд», даже радиаторы пригодились, правда в несколько другом качестве, в виде опоры для лампочек, чтобы не спалили чего случайно. Первый тест без нагрузки, во втором я подключил четыре лампы. Сначала нагрузка в виде ламп показала около 18.2 Ампера, но повторное измерение через несколько минут выдало ровно 18 Ампер, что при напряжении в 12 Вольт дает 216 Ватт. Примерно через 20 минут в действие вступила электронная нагрузка, при помощи которой я добавил еще почти 16.8 Ампера. итого суммарный ток нагрузки составил 34.8 Ампера. Хотя через время я проводил тесты и склонен считать, что на самом деле ток был около 34.7 Ампера. При напряжении 11.95 Вольта это дает 414 Ватт. Еще через 20 минут я поднял ток нагрузки до максимального для этого блока питания. Так как напряжение немного просело, то ток через лампы упал до 17.8 Ампера, именно это я и имел в виду как коррекцию при предыдущем измерении. Если изначально было 18, при полной нагрузке 17.8, то среднее 17.9. В общем лампы давали 17.8 и при помощи электронной нагрузки я накрутил недостающие 32.2 итого 50 Ампер. Выходное напряжение снизилось до 11.91 и суммарная мощность была 595 Ватт. В таком режиме я прогнал тест еще около 20 минут, всего получился 1 час тестирования. Обычно в процессе теста я измеряю температуру компонентов, но в этот раз мне пришлось отступить от своей привычки, так как открывать крышку блока питания, который мало того что включен и лежит между электронной нагрузкой и четырьмя лампами, так еще и на время измерения останется без охлаждения. Скажу честно, я не стал это делать по двум причинам: 1. Как минимум это небезопасно 2. Как максимум это не имеет смысла, так как компоненты без охлаждения начинают сразу сильно нагреваться и измерю я все что угодно, только не реальную температуру. Да и вообще, когда рядом на столе гудит 700 Ватт обогреватель и когда постоянно ждешь сюрпризов, то экспериментировать не очень тянет 🙂 Но в итоге измерения я все таки проводил, но чуть под другому. Сначала я «посмотрел» тепловизором температуру через щелки в корпусе. 1. При мощности нагрузки около 400 Ватт 2. При максимальной мощности. 3. Уже в конце теста я снял нагрузку, быстро открыл крышку (она была не привинчена) и сделал несколько термофото. Сначала просто общий вид. Ну и затем прошелся по разным компонентам. Так как БП все таки уже остывал, то и измеренные температуры снижались. 1. Сердечник трансформатора 77 градусов, обмотка 107 2. Выходной дроссель 87. 3. Здесь я пытался посмотреть выходные диодные сборки, но их температура была заметно ниже, чем у остальных компонентов. Общее впечатление по нагреву. Воздух из БП шел ощутимо теплый, также в работе присутствовал запах перегретого лака, но запах могли еще давать лампы и электронная нагрузка. Проявлялось все это при максимальной мощности. При 2/3 от максимума все было в принципе вполне пристойно. В плане пульсаций можно сначала сказать, что их уровень довольно высок и достигает 250мВ, но если учесть, что ток на выходе был 50 Ампер и мощность в 600 Ватт, то на мой взгляд даже вполне пристойно, я ожидал худшего. 1. Холостой ход. 2. 1/3 мощности 3. 2/3 4. Максимальная мощность. И последний тест, или точнее расчет, в данном случае КПД блока питания. 1. Холостой ход. 2. 1/3 мощности — выходная 216 Ватт, входная 243, КПД 88% 3. 2/3 мощности — выходная 414 Ватт, входная 473, КПД 87% 4. 100% мощности — выходная 595 Ватт, входная 709, КПД 84%. Конечно такое измерение имеет довольно большую погрешность, но как по мне, то КПД держится на довольно приличном уровне. На этом с осмотром и тестами все, пора вывести резюме. На мой взгляд производитель явно завысил мощность своего изделия и корректнее было бы сказать, что это блок питания с длительной мощностью 450-480 Ватт, но способный некоторое время отдавать до 600 Ватт. Как вариант применения, нагрев чего либо, где сначала тратится большая мощность на прогрев, а потом меньшая, на поддержание температуры. Но стоит отметить не очень высокую долговременную надежность этого блока питания и первые кандидаты на выход из строя, это выходные конденсаторы и вентилятор. Как и многие другие бюджетные блоки питания, данный экземпляр также не имеет средств для контроля перегрева и работоспособности вентилятора. Выход из строя системы охлаждения под нагрузкой более 50% чреват печальными последствиями. Несколько удивило то, что выходной дроссель работает явно с перегрузкой по току, так как сечение проводов его обмотки явно мало для токов в 40-50 Ампер, я бы даже сказал что его рабочий ток ближе к 30 Ампер, но блок питания прошел тест и это факт. В плане электрических характеристик блок питания показал, что способен выдавать даже заявленные 600 Ватт, не говоря о оговорке насчет 80% от максимума, указанных на этикетке, но режим работы некоторых компонентов находится на грани безопасной работы. Если дорабатывать такой блок питания, то следует: 1. Добавить емкость входного фильтра 2. Заменить диодный мост на более мощный 3. Перемотать выходной дроссель 4. Заменить выходные конденсаторы на более качественные, возможно попутно увеличив емкость. Почему я это все расписал. Как по мне, то при цене в 27 долларов данный БП возможно заинтересует кого-то как объект для доработки, но это лично мое мнение. Вот теперь все, как всегда жду вопросов и комментариев, надеюсь что обзор был полезен.Небольшой бонус Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Схема гениально проста и легко доступна. В качестве задающего генератора старая и добрая IR2153, она управляет двумя силовыми ключами, в нашей схеме задействованы довольно мощные N- канальные высоковольтные  полевые транзисторы типа  IRF740, можно и 840, правда с последними мощность будет ограничена в районе 400-500 ватт, с ключами IRF740 можно выдавить до 850 ватт чистой мощности, разумеется с заменой некоторых компонентов. 

Схема блока из себя представляет типичный полумост. Сетевое напряжение через сетевой фильтр поступает на выпрямитель. Термистор предназначен для ограничения пускового тока, имеет сопротивление 5Ом и расчетный ток 5 Ампер. Дроссель и пленочные конденсаторы образуют сетевой фильтр для сглаживания сетевых пульсаций и помех.

Мостовой выпрямитель может быть в виде готового моста или же его можно собрать из 4-х отдельных диодов, в обеих случаях мост должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 400 Вольт (лучше 600-1000 Вольт) и ток 6-10 Ампер, очень удобно использовать готовые диодные сборки из компьютерных блоков питания. 

Электролиты полумоста имеют рабочее напряжение 200-250 Вольт и эффективную емкость 330-470мкФ (при большей мощности блока нужно увеличить емкость указанных конденсаторов). Такие конденсаторы тоже легко можно откопать в компьютерном блоке питания. 

Трансформатор в моем случае кольцевой, но очень советую мотать на Ш-образном феррите, в некоторых случаях ничего и вовсе мотать не нужно, в компьютерном блоке питания есть готовый трансформатор, который не нуждается в перемотке. 

Силовые транзисторы устанавливают либо на отдельные теплоотводы, либо на общий, в случае второго не забывайте изолировать ключи от теплоотвода во избежания КЗ. 

Несколько слов о самой сборке. Микросхему лучше установить на специальную платформу, для легкой замены на тот случай, если микра вдруг выйдет из строя. Устройство не боится перепадов напряжения в сети и работает стабильно, без каких либо шумов и сбоев.

В холостом режиме (без выходной нагрузки) транзисторы должны быть ледяными, если это не так, значит есть косяк в монтаже или нерабочий компонент. Затворные ограничители для ключей могут иметь номинал 10-100 Ом, мощность резисторов от 0,125 до 0,5 ватт, больше нет смысла. 

Ограничительный резистор для питания самой микросхемы (47к) может иметь номинал от 35 до 56кОм, мощность этого резистора 2-4 ватт, в моем случае два параллельно включенных резистора на 100кОм. В качестве диодного выпрямителя на выходе устройства нужно задействовать импульсные, быстрые или ультрабыстрые диоды с большим током (от 30 Ампер), можно использовать мощные диодные сборки шоттки, применять обычные выпрямители на 50 Гц тут не получится, поскольку на выходе схемы переменное напряжение высокой частоты. 

После моста желательно применить всего один электролитический конденсатор, его расчетное напряжение должно быть 25 Вольт и выше (до 50), емкость конденсатора не более 1000 мкФ (можно и меньше) 

Данный блок питания делал для усилителя мощности, но уже порядка 2-х лет почти все заказные зарядники для автомобильных аккумуляторов делаю именно на этой основе. 

ВНИМАНИЕ!!!Данный блок не имеет защиту от КЗ на выходе, поэтому не нужно замыкать выходные провода, в противном случае схема выйдет из строя, разумеется, дополнить схему защитой от КЗ, переплюсовки и перегруза – можно, схемы таких защит несколько раз были мною описаны на нашем сайте. Схема довольно легкая и компактна, вес без корпуса не более 250 гр, при малых мощностях транзисторы не перегреваются. 

Автор – АКА КАСЬЯН

Используемые источники:

• https://2shemi.ru/shema-moshhnogo-bloka-pitaniya-na-12-v-50-a/
• https://mysku.ru/blog/china-stores/51805.html
• https://xn—-7sbbil6bsrpx.xn--p1ai/ochen-moshhnoe-zu-dlya-avto-tok-do-50-amper.html