Огляд і тестування блока живлення Seasonic SSE-4501PF-24

Однією з відмінностей промислових блоків живлення від комп'ютерних є те, що на виході формуються не три номінали постійної напруги (+3,3 В, +5 В і +12 В), а один. Зазвичай це +12 В. Але, враховуючи широку сферу застосування промислових рішень, тут також можуть бути варіації: крім згаданого вище стандарту +12 В також популярними є номінали +5 В, +24 В і +48 В.

12-вольтним блокам живлення ми вже присвятили кілька оглядів, а от інші класи пристроїв якось обійшли боком. Хоча, як показує практика, серед них є також чимало цікавих екземплярів, про які вартувало б розповісти детальніше. Почнемо, мабуть, із джерел живлення з 24-вольтною лінією на виході. В якості прикладу пропонуємо розглянути варіант від Sea Sonic Electronics – модель Seasonic SSE-4501PF-24 потужністю 450 Вт.

Специфікація:

Зовнішній вигляд

Корпус Seasonic SSE-4501PF-24 виконаний повністю з алюмінію (товщина стінок становить 2 мм) і є своєрідним радіатором, який розсіює тепло в навколишнє середовище. Але з урахуванням номінальної потужності пристрою (451,2 Вт), цього було б явно недостатньо для організації ефективного охолодження. Тому цілком логічно, що виробник відмовився від повністю пасивного способу відведення тепла (наприклад, як у моделей Seasonic SSE-1001HE-12 та Seasonic SSE-2001HE-12) і обладнав героя огляду додатковим вентилятором. Ну що ж, все правильно: надійність для промислових блоків живлення є чи не основним фактором.

Для здешевлення та спрощення процесу виробництва в компанії Sea Sonic Electronics намагаються використовувати уніфіковані компоненти, і корпус входить у їхнє число. Зовні Seasonic SSE-4501PF-24 нічим не відрізняється від протестованих раніше Seasonic SSE-3201PF-12 і Seasonic SSE-4501PF-12. Він має таку ж конфігурацію панелей і розміри (215 х 50 х 115 мм). Навіть кількість виходів не змінилася й залишилася рівною одинадцяти (дві клеми для приєднання вхідної напруги змінного типу, «земля» і вісім клем для підключення навантаження).

Щоправда, замість +12 В на виході тепер формується +24 В постійної напруги. Максимальна сила струму при цьому не повинна перевищувати 18,8 А. Також важливо відзначити, що даний блок живлення здатний працювати в умовах нестабільної електромережі. Діапазон вхідних напруг становить 100 – 240 В.

Внутрішнє обладнання

В основі тестованої моделі лежить та ж платформа, що й у її 12-вольтової версії Seasonic SSE-4501PF-12: звичайний двотактний перетворювач із діодними збірками на виході. До складу схеми також включений активний модуль корекції коефіцієнта потужності (APFC) і повноцінний фільтр електромагнітних перешкод.

Рівень використовуваних компонентів заслуговує тільки найвищої оцінки. Достатньо поглянути на виробників електролітичних конденсаторів (японські компанії Nippon Chemi-Con і Rubycon) і їх характеристики (високовольтне коло: 180 мкФ х 400 В, 105°С; низьковольтне коло: 1000 мкФ х 35 В, 105°С), щоб упевнитися в справедливості цих слів.

Для керування блоком живлення використовується комбо-контролер (PFC/PWM) Champion CM6802TBHX, а випрямлення напруги +24 В здійснюється за допомогою чотирьох діодних збірок STPS20H100CT. Маркування силових ключів головного перетворювача та модуля APFC розглянути не вдалося, оскільки вони сховані за спеціальними прогумованими чохлами.

Ще однією перевагою моделі Seasonic SSE-4501PF-24 є те, що на виході постійна напруга стабілізується і 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.

Активна циркуляція повітря усередині блока живлення здійснюється за допомогою 60-мм вентилятора ADDA AD0612XB-A71GL (0,38 А; 4,56 Вт), основаного на кульковому підшипнику.

Тестування

Стабільність вихідної напруги живлення в різних режимах роботи

Незалежно від навантаження, напруга живлення на виході пристрою становила стабільні 24,2 В. Тобто відхилення від номіналу навіть менше, аніж 1%. Також був проведений дослід, який демонструє вплив вхідної напруги на стан 24-вольтної лінії. Поступово змінюючи її з 100 до 250 В, ми одержали ті ж +24,2 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

Ніяких проблем не виникло й при вимірюванні коефіцієнта потужності (PF): значення 0,9 було подолане вже при навантаженні 100 Вт, а в піку й зовсім досягнуло позначки 0,98.

На діапазоні типових навантажень (100 – 450 Вт) ККД не опускався нижче 80%. Максимальний же показник був зафіксований на рівні 89,5% – відмінний результат для такого класу пристроїв.

Система охолодження

Для оцінки ефективності системи охолодження був проведений експеримент, у ході якого Seasonic SSE-4501PF-24 протягом 30 хвилин працював під навантаженнями, близькими до максимальних (400 Вт). Після його завершення ми виміряли нагрівання основних компонентів блока живлення й одержали наступні результати.

Як видно з діаграми, система охолодження без проблем впоралася зі своїм завданням: немає ні найменшого натяку на перегрівання якихось окремих вузлів або груп компонентів. Більше того, до критичних показників залишається ще дуже великий запас, тому даний блок живлення можна запросто розміщати в якихось схованих нішах або приміщеннях, які погано продуваються. При наявності навантаження швидкість обертання вентилятора становила 5500 об/хв, а при його відсутності – 2350 об/хв.

Тест на перевантаження та вимірювання енергоспоживання в режимі простою

Захист від перевантаження (OPP) спрацьовував на позначці 520 Вт, що відповідає 15-відсотковому збільшенню до номінальної потужності. При цьому ніяких перегрівань або осідань вихідної напруги не спостерігалося. Із цього можна зробити висновок, що в Seasonic SSE-4501PF-24 використовуються не просто якісні компоненти від перевірених брендів, але й з великим запасом міцності.

Енергоспоживання в режимі простою (без навантаження) склало 6 Вт.

Висновки

Блок живлення Seasonic SSE-4501PF-24 можна вважати еталоном у класі вбудовуваних промислових рішень з 24-вольтною лінією на виході. З одного боку, він має велику номінальну потужність (451,2 Вт) і відмінні показники стабільності вихідної напруги, а з іншого – для досягнення таких результатів не довелося використовувати дорогу та складну в реалізації схемотехніку. Але відразу варто відзначити, що ні про яку цілеспрямовану економію мова не йде. Навпаки, усі компоненти підібрані з великим запасом міцності й тільки від відомих виробників зі світовим ім'ям. Все-таки надійність для промислових рішень є основним чинником.

До інших переваг даної моделі можна віднести наявність запасу за потужністю (до +15%), підтримку основних типів захистів (OVP, OPP і SCP), порівняно високий ККД (у піку – 89,5%) і ефективну систему охолодження. До слова, верхня межа температурного режиму експлуатації для Seasonic SSE-4501PF-24 становить цілих +70°С. Що стосується недоліків, то їх тут попросту немає. Принаймні, ми їх не змогли виявити.

Переваги:

• компактні розміри;
• висока номінальна потужність (450 Вт), як для вбудовуваних рішень;
• на діапазоні навантажень 100 – 450 Вт ККД пристрою становить 80 – 89,5%;
• можливість роботи з перевантаженнями аж до 520 Вт;
• якісна елементна база з великим запасом міцності;
• відмінна стабілізація живлення на виході;
• можливість роботи в широкому діапазоні мережевої напруги;
• можливість ручного підлаштування вихідної напруги в межах від +21,6 до +26,4 В;
• наявність захистів OVP, OPP і SCP;
• ефективна система охолодження.

Особливості:

• промисловий блок живлення з 24-вольтною лінією на виході;
• при наявності навантаження на виході швидкість обертання вентилятора становить 5500 об/хв.

Автор: Сергій Мещанчук
Переклад: Олесь Пахолок

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