Огляд і тестування блока живлення Seasonic SSE-2001HE-24

Продовжуємо знайомство із промисловими вбудовуваними блоками живлення від Sea Sonic Electronics. І цього разу розглянемо, мабуть, найяскравішого представника 24-вольтової лінійки – модель Seasonic SSE-2001HE-24. Начебто і не найпотужніше рішення у серії, але саме в ньому найкраще розкритий науково-технічний потенціал компанії.

Справа в тому, що інженерам потрібно було створити одночасно продуктивний, компактний і безшумний промисловий блок живлення, не втративши при цьому в інших показниках (надійність, ККД, стан вихідної напруги). Завдання не з легких, але й Sea Sonic Electronics не перший рік на цьому ринку.

Специфікація:

Зовнішній вигляд

Блок живлення Seasonic SSE-2001HE-24 виконаний у компактному алюмінієвому корпусі (159 х 39 х 98 мм) з повністю пасивною системою охолодження. Для поліпшення циркуляції повітря верхня кришка зроблена у вигляді перфорованої сіточки. Забігаючи наперед, відзначимо, що основа корпусу також бере участь у процесі відведення тепла: з нею контактують силові елементи джерела живлення, перетворюючи його у своєрідний великий радіатор (товщина стінок становить 1,5 мм).

На відміну від комп'ютерних рішень, у промислових аналогах підключення живлення здійснюється не через роз’єм, а за допомогою клем із різьбовим з’єднанням. У цьому випадку їх сім: дві для приєднання вхідної напруги змінного типу, «земля» і чотири для підключення навантаження.

На виході пристрою формується одна лінія постійної напруги номіналом +24 В, розрахована на навантаження до 8,4 А. Відповідно, споживана потужність не повинна перевищувати значення 201,6 Вт. Також важливо відзначити, що даний блок живлення здатний працювати в умовах нестабільної електромережі. Діапазон вхідних напруг становить 100 – 240 В.

Внутрішнє обладнання

Пасивна система охолодження та порівняно велика номінальна потужність змусили інженерів вдатися до використання більш складної схемотехніки з підвищеною ефективністю. Нагадаємо, що більшість промислових джерел живлення будуються на основі звичайного прямоходового перетворювача енергії, а для випрямлення вихідної напруги застосовуються діодні збірки.

Тут же головний перетворювач реалізований за сучасною резонансною схемою (LLC), яка забезпечує більш високий ККД (особливо при низьких навантаженнях). За таким же принципом підібрані й силові елементи. Для простоти розуміння: якщо проводити паралелі з комп'ютерними джерелами живлення, то модель Seasonic SSE-2001HE-24 за рівнем схемотехніки можна зіставити з «золотими» або навіть «платиновими» рішеннями.

За якістю використовуваних компонентів вона також нічим не поступається топовим ATX-пристроям. Наприклад, у всіх колах встановлені електролітичні конденсатори винятково японського виробництва (Nippon Chemi-Con і Rubycon) і тільки з високотемпературних серій (до 105°С).

На вході присутній повноцінний фільтр електромагнітних перешкод із захистом від високовольтних імпульсів у мережі (два дроселі, варистор, два X- і шість Y-конденсаторів) та активний модуль корекції коефіцієнта потужності (APFC).

Випрямний міст винесений на тильну сторону друкованої плати й представлений чотирма 8-амперними діодами S8KC для поверхневого монтажу. Там же розташовані ключі головного перетворювача (2 х Infineon 5R280CE) і модуля APFC, а також силові елементи, які беруть участь у формуванні лінії +24В (4 х SBR15U100CT). Керування джерелом живлення здійснюється за допомогою комбо-контролера (PFC/PWM) NCP1910.

Однією з переваг моделі Seasonic SSE-2001HE-24 є те, що на виході постійна напруга стабілізується й додатково фільтрується. Система захистів, традиційно для промислових рішень, представлена трьома типами: від короткого замикання (SCP), від підвищеної напруги на виході (OVP) і від перевантаження (OPP). Біля клем також встановлений потенціометр, за допомогою якого можна плавно регулювати вихідну напругу від +21,6 до +26,4 В (на практиці діапазон виявився трохи ширшим: +17,8…+25,8 В).

Тестування

Стабільність вихідної напруги живлення в різних режимах роботи

Незалежно від навантаження, напруга живлення на виході пристрою змінювалася в межах від +24,1 до +24,2 В, що в переведенні на відносні величини становить +0,4…+0,8%. Також був проведений дослід, який демонструє вплив вхідної напруги на стан 24-вольтової лінії. Поступово змінюючи її з 100 до 250 В, ми одержали стабільні +24,1 В на всьому діапазоні. В обох випадках результат більш ніж відмінний, що свідчить про хороше налаштування та реалізацію вихідного каскаду блока живлення.

Вимірювання коефіцієнта PFC і рівня ККД

Модуль APFC без проблем справляється зі своїм завданням. Значення 0,9 було досягнуте при навантаженні 80 Вт, що навіть менше, аніж 50% від номінальної потужності пристрою. При максимальній споживаній потужності коефіцієнт PFC склав 0,98.

Відмінні результати були отримані й під час вимірювання ККД. На діапазоні типових для даного блока живлення навантажень (50 – 200 Вт) він змінювався в межах 91 – 93,6%. Іншими словами, практично повторив нормативи стандарту 80 PLUS Platinum для ATX-рішень. Примітно, що й при дуже низьких навантаженнях (близько 20 Вт) Seasonic SSE-2001HE-24 не втрачає своєї ефективності, про що свідчить ККД на рівні 85%. 

Система охолодження

Для оцінки роботи системи охолодження був проведений експеримент, у ході якого протягом 30 хвилин на тестований зразок подавалося постійне навантаження, близьке до максимального (180 Вт). Після його завершення ми виміряли нагрівання основних компонентів блока живлення й одержали наступні результати.

Як видно з діаграми, температура всіх компонентів у нормі. Навіть ще залишається певний запас до критичних значень. Із цього напрошується висновок, що пасивна система охолодження відмінно й абсолютно безшумно справляється зі своїм завданням (до слова, корпус блока живлення нагрівся до 42°С).

Тест на перевантаження та вимірювання енергоспоживання в режимі простою

Захист від перевантаження (OPP) спрацьовував на позначці 210 Вт, що відповідає 4-відсотковому збільшенню до номінальної потужності. При цьому ніяких перегрівань або осідань вихідної напруги не спостерігалося. Якщо порівнювати з результатами потужніших промислових рішень (Seasonic SSE-4501PF-12 і Seasonic SSE-4501PF-24), то +4% – не так вже і багато. Але з іншого боку, там відведення гарячого повітря здійснювався за допомогою активних систем, а тут – пасивним способом. Тому цілком логічно, що у випадку з Seasonic SSE-2001HE-24 виробник вирішив не ризикувати і знизив планку спрацьовування захисту від перевантаження.

Енергоспоживання в режимі простою (без навантаження) склало 5 Вт.

Висновки

На прикладі моделі Seasonic SSE-2001HE-24 компанія Sea Sonic Electronics продемонструвала потенціал промислових блоків живлення, якщо в них використовувати сучасні технології. Можливо, такі рішення вийдуть не найкращими з погляду показника «ціна / можливості», зате зможуть надати користувачу ряд інших переваг.

Наприклад, герой огляду з номінальною потужністю 200 Вт здатний працювати в повністю безшумному режимі без найменшого натяку на перегрівання або погіршення технічних характеристик. Навпаки, за такими показниками, як стабільність вихідної напруги (відхилення не перевищували +0,8%) і рівень ККД (90 – 93,6% на діапазоні типових навантажень) дана модель виявилася чи не кращою серед усіх протестованих раніше промислових блоків живлення. Величина вхідної напруги також ніяк не позначилася на отриманих результатах, що немаловажливо для пристроїв подібного роду. Адже сфера їх використання дуже широка, а умови експлуатації іноді бувають далекими від ідеальних. У зв'язку з цим не можна не згадати про ще дві важливі переваги моделі Seasonic SSE-2001HE-24: наявність основних типів захистів і якісну компонентну базу.

Одним словом, відмінний промисловий блок живлення, який за функціональними можливостями суттєво випереджає своїх конкурентів аналогічної потужності.

Переваги:

• компактні розміри;
• порівняно висока номінальна потужність (201,6 Вт), як для вбудовуваних рішень;
• дуже високий ККД (90 – 93,6%), причому навіть при низьких навантаженнях;
• передова схемотехніка і якісна елементна база;
• відмінна стабілізація живлення на виході;
• можливість роботи в широкому діапазоні мережевої напруги;
• можливість ручного підлаштування вихідної напруги в межах +21,6…+26,4 В;
• наявність основних типів захистів (OVP, OPP і SCP);
• ефективна система охолодження;
• відсутність якого-небудь шуму під час роботи.

Особливості:

• промисловий блок живлення з 24-вольтною лінією на виході.

Автор: Сергій Мещанчук
Переклад: Олесь Пахолок

Висловлюємо подяку компанії Sea Sonic Electronics за наданий для тестування блок живлення.