Мелкие преобразователи напряжения мощностью до 50 Ватт с гальванической развязкой

Не так давно получил я очередную посылочку с Тао и потихоньку начинаю публиковать обзоры товаров, которые пришли в ней. Начну с мелких плат преобразователей, тем более меня про них спрашивали.
В данном обзоре речь пойдет о платах со входным напряжением 36-75 Вольт и мощностью до 50 Ватт.


Я относительно недавно выкладывал обзор трех плат преобразователей с теми же входными параметрами — 36-75 Вольт, т.н. называемое дистрибьюторское питание. Это когда есть очень мощный блок питания, часто в 48-60 Вольт, а все вторичные напряжения получаются уже от него при помощи мелких преобразователей. Также подобные напряжения используются в разном электротранспорте.
В тот раз были мощные модели, позволяющие работать при мощностях порядка 200-300 Ватт, здесь же более простой вариант, всего до 50 Ватт. Но кстати, те решения были дешевле, но при заказе с Тао, из-за большего веса они скорее всего вышли бы примерно столько же.

Конечно предвижу вопрос, а вот мы видели обзоры плат преобразователей в несколько раз дешевле, на примерно 25-50 Ватт, почему здесь так дорого?
Все просто, данные платы имеют гальваническую развязку и по сути представляют из себя мелкие блоки питания, но на более низкой входное напряжение. Из-за наличия гальванической развязки их выходы можно без проблем соединять последовательно для получения других напряжений или двухполярного питания. Но на мой взгляд самое важное то, что шанс выхода из строя при выгорании платы здесь примерно на пару порядков ниже чем при использовании обычных DC-DC Stepdown, а согласитесь, это все таки стоит своих денег.

Преобразователей я заказывал много и разных, но сегодня пойдет речь о двух, купленных у одного продавца. Вообще у него было три варианта:
3.3 Вольта 15 Ампер
5 Вольт 10 Ампер
12 Вольт 4.1 Ампера

3.3 Вольта с таким током я даже не знаю куда применить в хозяйстве, а вот 5 и 12 куда ближе к обычному потребителю и заказал я именно эту парочку. Разделяются в магазине они цветом соответственно списку выше- Синий, Зеленый, Красный. Впрочем они даже внешне имеют почти те же цвета, хотя как по мне, то 12 Вольт плата больше желтая, чем красная.


Упаковано от посредника было в привычный пакет, сам преобразователи воткнули в кусочек вспененного полиэтилена.
Первое что думаешь, когда их видишь — какие они мелкие, размер примерно 0.5 от стандартного спичечного коробка.


Произведены платы компанией ROAL Electronics, 12 Вольт модуль имеет маркировку — mod 223E, а 5 Вольт — mod 223.
Фирма такая действительно существует, занимается различными интересными, но узкоспециализированными блоками питания, а также… светодиодными драйверами. К сожалению мне не удалось найти даташит на данную серию модулей, да впрочем и на другие серии с описанием также проблемы.
Год выпуска предположительно 2007 и 2004.


Отличия между платами минимальны и заметны в основном только сверху, да и то, только во вторичной части. Причем отличия между моделями на 3.3 и 5 Вольт вообще сведены почти к нулю, но этого модуля у меня нет.


Даже весят они почти одинаково и не очень много, что критично для заказов с ТаоБао.


Несколько фото с разных ракурсов. Видны мелкие вспомогательные трансформаторы.


Силовые клеммы, расположенные со стороны выхода, имеют заметно больший диаметр, а сами преобразователи рассчитаны на установку в специальные панели для оперативной замены.


Как и в прошлый раз применен планарный трансформатор, обмотки которого сформированы при помощи многослойной печатной платы, я о них немного подробнее рассказывал в предыдущем обзоре.


Что любопытно, хоть модули и имеют гальваническую развязку, но привычного оптрона обратной связи у них нет, зато есть два трансформатора и могу предположить, что все управление идет от вторичной стороны через них. У каждого трансформатора по 6 выводов, на вид полностью идентичны.


На вид платы выглядят немного потертыми, также на фланцах силовых транзисторов есть некие небольшие окислы, возможно лежали хоть и в упаковках, но на открытом воздухе.
1. Первичная и вторичная стороны 12 Вольт платы
2. Тоже, но 5 Вольт.


Ну не буду тянуть, перейду к тестам. Как и в прошлый раз платы имеют контакт управления, для запуска надо соединить его с минусовым контактом входа, т.е. запуск платы производится активным нулем, напряжение на этом контакте около 8 Вольт.

И как с большими платами видим ту же проблему, или «особенность», большой ток потребления без нагрузки.

Плата 12 Вольт. Вверху ток потребления в «спящем» режиме, внизу с активным выходом, входное напряжение соответственно 36 и 62 Вольта.
Если в дежурном режиме еще все более-менее неплохо, то 1.5-1.8 Ватта в рабочем, как-то многовато.


Следующие тесты проходили с мощным блоком питания, осциллографом и электронной нагрузкой, мультиметр я решил в этот раз не использовать. Платка на фоне всего этого смотрится совсем микроскопической. :)


Стартует преобразователь при напряжении 33 Вольта, без нагрузки отключается при снижении до 30 Вольт. Рабочий лиапазон заявлен от 36 Вольт, но при 33 способен тянуть полную нагрузку, но примерно после 60% начинает немного снижаться напряжение.
На фото видно, что после запуска заметно шумит по выходу и это явно не мой блок питания, потому как до запуска все тихо.


Нагрузочная характеристика при входном напряжении 36 Вольт.


То же самое при входном 62 Вольта, напряжение держит идеально, при токе нагрузки 100мА выходное 11.878 Вольта, при 4.5 Ампера (перегрузка 10%) 11.85 В.


А вот с пульсациями по выходу картина заметно хуже, все показанные далее осциллограммы снимались в трех точках — без нагрузки, 33%, 66%, 100% нагрузки. У осциллографа было включено ограничение полосы 20 МГц, щуп в положении 1:10 и включена соответствующая коррекция.
Входное 36 Вольт, на последнем скриншоте мне даже пришлось увеличить В/дел, иначе осциллограмма просто не влазила на экран.
Итого:
Без нагрузки — 450мВ р-р
33% — 900мВ р-р
66% — 1.4 В р-р
100% — 1.5 В р-р


При входном 62 Вольта ситуация немного лучше, все скриншоты сделаны в режиме 200мВ/дел.


Нагрев, вот здесь картина более интересна. Дело в том, что на странице магазина указано что без охлаждения максимум 15 Ватт и сделан очень тонкий намек — есть модули которые просто имеют ту же мощность, предположу что подтекстом идет — купите модули, которые дешевле и которые дадут те же 15 Ватт и которых скорее всего у продавца больше :)


Тест проходил на уже разогретом модуле, после части тестов. Сначала нагрузил на 15 Ватт, потом подождал минут 10 и проверил температуру еще раз, максимум 60 градусов.


Ладно думаю, а если больше?
Нагрузил на 25 Ватт, через 8 минут 72 градуса, мне это понравилось и я поднял мощность нагрузки до 35 Ватт, вот здесь он и начал нагреваться уже заметно, до 97 градусов. Но все это без дополнительного охлаждения.


А что же с КПД, сначала в виде простенькой таблички по четырем ключевым точкам — 25, 50, 75 и 100% нагрузки:
36 Вольт входное
25% — 88,6%
50% — 91,6%
75% — 91,3%
100% — 90,0%

62 Вольта входное
25% — 86,5%
50% — 89,8%
75% — 90,1%
100% — 89,1%

Видно что при низком входном КПД чуть выше. Ну и несколько фото в крайних ключевых точках.


Плата 5 Вольт. Все тесты идентичны предыдущим только с поправкой на ток нагрузки.
Потребление при разном входном напряжении в дежурном режиме и рабочем без нагрузки.


Стабильность выходного напряжения просто отличная что при 36 Вольт входного, что при 62.




Пульсации, здесь я потихоньку привыкаю к новому осциллографу и надеюсь что так осциллограмма смотрится более понятно.
Но вот сами пульсации конечно большие, и составляют.
Для 36 Вольт входного:
Без нагрузки — 800мВ р-р
33% — 850мВ р-р
66% — 1.2 В р-р
100% — 1.4 В р-р


При 62 Вольта входного картина стала еще хуже, хотя у предыдущего преобразователя было все наоборот. Первые три скриншота 200мВ/дел, четвертый 500мВ/дел.


Входное напряжение в тесте было 48 Вольт.
При нагрузке мощностью 15 Ватт (ток 3 Ампера) температура те же 60 градусов.


А при мощности 25 Ватт и 35 выше на пару градусов чем у 12 Вольт версии.


И конечно измерение КПД.
36 Вольт входное
25% — 89,3%
50% — 91,3%
75% — 90,7%
100% — 89,2%

62 Вольта входное
25% — 87,8%
50% — 90,4%
75% — 89,5%
100% — 88,6%

В среднем примерно одно и то же, чуть лучше в одном режиме, чуть хуже в другом, но обратите внимание, в диапазоне нагрузок 2.5-10 Ампер и диапазоне входного 36-62 Вольта выходное напряжение стоит как вкопанное.


И как тут без группового фото в сравнении с более мощными «собратьями» :)


А это блок питания, предназначенный питать такие и подобные модули, мощность до 2000 Ватт, напряжение 48 Вольт. Отдельное спасибо одному из моих постоянных читателей за такой подарок :)


Что же написать в выводах. Для начала оба преобразователя работают, уже хорошо. При этом они обеспечивают без дополнительного охлаждения до 25 Ватт, а при небольшом обдуве до 35 Ватт, полную мощность длительно можно снимать уже при нормальном охлаждении. Кратковременно легко отдают свои 50 Ватт с очень хорошей стабильностью выходного напряжения при входном от 36 до 62 Вольта точно.
Единственное нарекание — пульсации напряжения на выходе, они реально большие и использовать без дополнительного LC фильтра по выходу я бы не стал, по крайней мере для более-менее чувствительных нагрузок.
Преимущество подобных преобразователей в полной гальванической развязке и более высокой безопасности для нагрузки, которую они питают.

В остальном весьма полезная штучка, если покупать на Тао, то выгодно либо докидывать к какому-то заказу, либо покупать сразу много, тогда цена получится очень даже неплохой, благо весят они очень мало, на килограмм получается около 70 штук, а значит даже при доставке $20 за кг получается $4.5 за штучку.