Исследую работу и смотрю как устроены промышленные блоки питания PromPower

В моей работе блоков питания – тьма тьмущая. Они стоят во всех производственных линиях, и выдают в 90% напряжение 24В постоянного тока для питания датчиков, контроллеров, индикации и “приводов” типа реле и контакторов. Но этой рабочей лошадке промышленной автоматике уделяется очень мало внимания. А что там рассматривать? На вход 220/230 пришло, с выхода +24 ушло. Но, как говорится, есть нюансы.

В мои руки попались два блока питания бренда PromPower, которые у меня лежали некоторое время без дела. И вот я нашёл им дело – удовлетворить своё любопытство, а результатами экспериментов поделиться с вами.

Говорю сразу – мои исследования не претендуют на научность. Главное для меня – испытать БП в крайних критических условиях. К тому же, эти эксперименты смогут провести обычные люди, обладая минимальным набором приборов – вольтметр, амперметр, нагрузка, ЛАТР.

Считайте, что это лабораторная работа, проведённая в информационно-справочных целях.

Что и как я испытываю

В испытаниях участвуют два блока питания –

1. MDR-60-24 в пластиковом корпусе с номинальной мощностью 60 Вт,
2. NDR-120-24 в металлическом корпусе с номинальной мощностью 120 Вт.

Блоки питания PromPower MDR 60 Вт и NDR 120 Вт

Те коллеги, кто в теме, уже догадались по внешнему виду, что эти блоки питания – полные аналоги классических промышленных блоков питания MeanWell. Даже названия у них совпадают.

Оба блока питания питаются напряжением 85…264 В переменного тока (могут питаться и постоянным), и выдают постоянное напряжение 24 В.

Планы у меня такие: проверить все входные параметры – ток (холостого хода, рабочий при разных нагрузках, пусковой) и напряжение (планирую выйти за пределы, оговоренные производителем). Проверить выходные параметры – пределы регулировки, предел выходного максимального тока, работа на номинальном токе, температура.

Все измерения разобью на две большие группы – при номинальном входном напряжении и при его изменении.

Все эксперименты снимал на фото и видео, но полные видео выкладывать смысла нет – нужно много монтировать и пояснять закадровым голосом, да и смотреть их скучно. Лучше выложу итоговые таблицы испытаний.

Теоретическую вступительную часть, вопреки обыкновению, пропущу. Почему? Во первых, статья – для подготовленных читателей, во вторых – даташит на БП можно будет скачать в конце статьи.

Как обычно, в конце посмотрю блоки питания изнутри и покажу, как и из чего они собраны.

Конструкция блоков питания PromPower

Для полноты картины – внешний вид со всех сторон (напоминаю, все фото на блоге можно приблизить):

MDR 60-24 пластиковый корпус

NDR 120-24 металлический корпус

Передняя панель показана в начале статьи.

Испытания при номинальном напряжении на входе

Сначала будут испытания на номинале. Для этого я включил БП напрямую в розетку, где у меня напряжение обычно в пределах 225-230 В. Разумеется, через автомат:

Испытательный стенд для тестирования БП

Пределы регулировки напряжения на выходе

Исходно выходное напряжение было примерно 24,1 В у обоих БП. На передней части корпуса есть регулятор, доступный для тонкой отвертки, который нужно крутить со знанием дела. Я проверил пределы регулирования:

• MDR: 20,7 – 26,8 В,
• NDR: 21,6 – 27,3 В.

Эта функция особенно полезна для повышения напряжения. Часто бывает так, что протяженность линии питания довольно большая, и может играть роль падение напряжения. Особенно, если схема собрана неверно и при сборке сэкономили на сечении проводов.

Характерный пример из моего “игрового” прошлого – клиенты жаловались, что при приеме купюры игровой автомат может зависнуть или перезагрузиться. Решалось это просто – я поднимал напряжение на БП на 0,5…1 В, и проблема пропадала. В особо тяжелых случаях перепаивал провода на более “толстые”, убирал соединения шлейфом, или менял электролиты на выходе БП, а также ставил электролиты около купюроприемника.

Дальше я коротко расскажу про испытания, которые я проводил, а потом дам итоговую таблицу.

Проверка работы под нагрузкой

Для начала, о нагрузке. Для получения номинальной нагрузки нужны были такие сопротивления:

• для MDR-60-24: 24В/2,5А = 9,6 Ом,
• для NDR-120-24: 24В/5A = 4,8 Ом.

Мощного реостата у меня нет, поэтому использовал то что было под рукой – 10 лампочек на 200 Вт и бытовую технику с ТЭНами на 1-2 кВт. Нагрузка из лампочек имеет свою специфику – лампочки имеют сравнительно низкое “пусковое сопротивление”, ниже номинального в несколько раз. Иначе говоря, в холодном состоянии (при проверке омметром) и в горячем (даже при напряжении 24 В, которое на порядок меньше номинала) ток лампочки разительно отличается. Получается, выход БП нагружался нагрузкой с высоким пусковым током. Тем лучше – такая проверка тоже не помешает.

Лампочки 200 Вт 240 В при питании от 24 В в качестве нагрузки. После этого фото табуретку решил покрасить)

На токах около номинального приходилось “ламповую” нагрузку включать по частям. Благо, клемм типа “Ваго” у меня много)

Поскольку изменение тока нагрузки происходит ступенчато (десятые доли ампера), а мне нужны определенные значения тока (номиналы 2,5 и 5 А), я корректировал ток регулятором напряжения. Я приводил данные выше, что регулировка происходит в небольших пределах, но для моих целей этого вполне достаточно.

Контроль выходного тока производится амперметром на пределе 10АDC, сопротивление его шунта менее 0,1 Ома, поэтому им можно пренебречь.

Стабильность напряжения при разной нагрузке

Блоки питания стабильно выдают 24 Вольта не только в диапазоне от холостого хода до номинала, но и за пределами этого диапазона:

• MDR-60 спокойно выдаёт номинальное напряжение до выходного тока 3,4 А (больше номинала на 0,9А, или на 36%),
• NDR-120 способен давать выходной ток до 6,75 А (больше на 1,75 А, или на 35%)

Поэтому выходное сопротивление этого источника напряжения измерить невозможно. Это отсылка к закону Ома для полной цепи)

Кстати, задал в ВК вопрос по внутреннему сопротивлению источника напряжения со стабилизацией. Лишь пара человек в курсе, что по факту оно нулевое.

Проверка срабатывания защиты от перегрузки

Как сказано выше, выходной ток ограничивается на определенном пределе. Что же происходит дальше? А дальше ток увеличить не получится, сколько ни уменьшай сопротивление нагрузки. Сначала напряжение на выходе падает, тем самым уменьшая ток. Затем, если нагрузку продолжать увеличивать, блок питания отказывается работать и переходит в режим “DC NOT OK”. При этом индикатор “DC OK” не горит успокаивающим зеленым цветом, а мигает с частотой примерно 2-3 Гц. Эти мигания означают, что БП пытается запуститься, надеясь, что нагрузка пришла в норму.

Вот как это выглядит на графике:

Нагрузочная характеристика блока питания

Проверка срабатывания защиты от КЗ

Для проверки защиты я проводил совсем хардкорные испытания -включал оба БП на КЗ (просто прикручивал на выход отрезок провода). Разумеется, при этом БП не могли запуститься. БП MDR признаков жизни при этом не подавал, а то, что он пытается очнуться, было видно только по показаниям амперметра в первичной цепи. БП NDR цокал с определенной периодичностью, при этом мигая светодиодом.

Тем же проводом я закорачивал выводы БП, переводя его из режима ХХ в режим КЗ. Летели искры, но защита отрабатывала чётко, запуская режим “DC NOT OK”. После снятия КЗ блоки питания спокойно запускались в работу через долю секунды.

Некоторые детали испытаний при использовании ЛАТР. При низком напряжении на входе частота попыток включения была выше, чем при высоком. Оно и понятно – от уровня напряжения зависит количество энергии, которое попадает в конденсатор входного фильтра. От этого же конденсатора зависит пусковой ток – чем ниже напряжение на входе, тем ниже пусковой ток. И наоборот.

Входной ток

Конечно, меня интересует также входной ток на холостом ходу, и под нагрузкой.

Сначала проверяем входной ток по входной (первичной) цепи в режиме ХХ – он равен 23 мА.

У всех БП такой конструкции (импульсная схема) входной ток мизерный, им можно пренебречь. Вспомните ваш телевизор, микроволновку и музыкальный центр. Примерно столько они потребляют в режиме “OFF”.

При номинальной нагрузке БП MDR потреблял ток порядка 0,65 А, NDR – 1,15 А.

Измерение входного тока при номинальном токе на выходе

Входной пусковой ток

Пусковой ток – большая проблема всей электроники, у которой на входе – импульсный блок питания, который преобразует переменное сетевое напряжение в постоянное, а затем преобразовывает его в что угодно. Блоки питания о которых я рассказываю – по сути такие преобразователи. Пусковой ток, возникающий при включении таких устройств, опасен тем, что он может вызвать отключение автоматических выключателей, через которые питаются подобные устройства.

Поскольку на входе у меня был амперметр IEK CM1C с режимом Inrush, я не упустил возможность измерить пусковой ток на входе.

Для БП MDR при включении на холостом ходу пусковой ток на входе был от 0,1 до 5,2 А. При включении на нагрузку – от 1,6 до 7,9 А. Проверку делал при разных входных напряжениях, на холостом ходу и под нагрузкой. Значения можно назвать случайными – больше всего это зависит от того, какая часть синусоиды попадает на момент включения. Кроме того, влияет степень заряда конденсаторов фильтра на входе – чем они меньше заряжены, тем пусковой ток больше.

Для блока питания NDR-120 пусковой ток в среднем примерно такой же, как и у MDR-60. В любом случае, реально он меньше, чем пусковой ток в инструкции к обоим БП – 35 А на номинале 230VAC / 2,5ADC.

Чтобы исключить ошибки в измерениях и проверить действие пускового тока на практике, я на входе включил автомат В6 (это будет на видео). Согласно своей время-токовой характеристике, он может срабатывать начиная с токов больше 18А, и должен срабатывать при токах от 30 А. За всё время испытаний он не выключился ни разу. Даже при параллельном подключении обоих БП.

Итоговые таблицы испытаний

В этих таблицах указаны измеренные и расчетные параметры при изменении нагрузки (выходного тока). Номинал выделен зелёным.

БП MDR-60 таблица параметров при стабильном входном напряжении

БП NDR-120 таблица параметров при стабильном входном напряжении

Кто захочет проверить мои расчеты – в конце я выложил файл Excel.

Параллельно с испытаниями я обращал внимание на другие вещи.

Нагрев

Длительная работа на токе выше номинала возможна только при достаточном охлаждении. В помещении, где проходили испытания, было примерно 23-25°С, при этом  я измерял температуру выносным датчиком, подключенным к мультиметру.

Скажу сразу – MDR в пластиковом корпусе грелся больше. Включив на почти максимально возможный ток (около 3,2 А), я покатал БП около получаса. Корпус нагрелся до 64°С, и показания температуры больше не менялись.

Испытания БП MDR PromPower. Опытным путем я вычислил точку, где корпус БП греется больше всего, и приклеил туда изолентой термопару.

Затем опустил ток до номинала 2,5 А, и примерно через пол часа температура опустилась до 62°С.

Блок питания MDR, испытание на нагрев на номинальном токе (момент сразу после перегруза)

NDR в металлическом корпусе показал себя лучше. Проработав больше часа на нагрузке больше номинала и на номинальной нагрузке, нагрелся максимум до 42°С.

Как и все измерения в моей статье, измерение температуры не претендует на точность. Тем более, что в реальных условиях, надеюсь, БП будут установлены в правильном положении, и их будут охлаждать воздушные потоки.

Пульсации напряжения на выходе

измерить невозможно. Поскольку блоки питания импульсные (используется ШИМ-модуляция), и спектр пульсаций можно назвать очень широким и состоящим из гармоник мизерной величины несущей частоты ШИМ (десятки килогерц). Можно сказать, что спектр выходного напряжения состоит из одной составляющей, на частоте 0 Гц.

Меняем напряжение на входе БП

Изменение напряжения на входе – тяжелый режим для любого блока питания. ЛАТР от Suntek снова пригодился.

Я проверил возможности блоков питания на номинальном токе при самых широких изменениях входного напряжения. Результаты – в таблицах.

Работа и исследование БП MDR-60 при изменении входного напряжения при помощи ЛАТР и номинальном входном токе 2,5 А.

Работа и исследование БП NDR-120 при изменении входного напряжения при помощи ЛАТР и номинальном входном токе 5 А.

Устройство изнутри

Несколько фотографий.

MDR-60:

Транзистор F7N65L, диодный мост KBL608

Передняя панель, плата с клеммами

NDR-120:

Плата NDR-120

Плата с клеммами

Видео

Скачать

• Таблицы испытаний / Таблицы испытаний блоков питания MDR-60-24 и NDR-120-24 PromPower, xlsx, 16.8 kB, скачан: 91 раз./

• MDR_NDR PromPower manual / Подробное описание характеристик импульсных блоков питания MDR и NDR, pdf, 3.79 MB, скачан: 80 раз./

Актуальную инструкцию на источники питания лучше скачайте у поставщика.

Напишите в комментариях, какие у вас есть вопросы или замечания по теме промышленных блоков питания. Буду рад обмену опытом!

Понравилось? Поставьте оценку, и почитайте другие статьи блога!

(3 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Загрузка...