Тест лабораторного блока питания MASTECH HY1503D

Автор: igor48
Опубликовано 19.11.2014
Создано при помощи КотоРед.

Тест лабораторного блока питания MASTECH HY1503D

Мною был приобретен лабораторный блок питания HY1503D небезизвестной фирмы MASTECH. Приятный дизайн, мягкий ход ручек регуляторов, почти не заедающие винтовые клеммы. По сравнению с совсем дешевыми «no name» блоками, этот выглядит весьма солидно.

Вот что обещает производитель:

- выходное напряжение 0 – 15В

- выходной ток 0 – 3А

- входное напряжение 220В ±10%

- температура окружающей среды 0 – 40ºС

Данный блок питания представляет собой линейный регулируемый стабилизатор тока и напряжения с питанием от выпрямителя и сетевого понижающего трансформатора. Регулирующим элементом является биполярный транзистор 2N3055, установленный сзади блока на алюминиевом радиаторе общей площадью 480см2 через изолирующую прокладку.

Выпрямитель собран на четырех диодах 1N5408 и конденсаторе 4700мкФх50В.

В сети нашел схему на HY1803. Предлагаю ориентироваться по ней.

Для уменьшения рассеиваемого транзистором тепла в блоке применена предварительная дискретная двухступенчатая регулировка напряжения путем переключения отводов вторичной обмотки трансформатора по мере надобности. Эта надобность возникает при выходном напряжении 7.5В с гистерезисом около 0.1В.

Пристальнее взглянем на сердце нашего блока питания – понижающий трансформатор. Если воспользоваться методикой [1], то габаритную мощность нашего трансформатора можно оценить в 60Вт. Ох, думается мне, что этого слишком мало для 45Вт на выходе стабилизатора! Но это мы еще проверим.

ИСПЫТАНИЯ

Испытания будем производить при температуре 26ºС , входном напряжении 220В и выходном токе 3А.

Для начала не будем слишком суровы и включим наш блок питания в режиме максимальной отдаваемой мощности, который не является для него самым сложным.

Uвых = 15В, при которых на транзисторе рассеивается 18Вт.

Оставляем на час. За это время блок хорошенько прогревается, в комнате начинает сильно пахнуть межобмоточной изоляцией. По истечении часа измеряем температуру:

- трансформатор – 96ºС

- транзистор – 80ºС

- радиатор – 63ºС

- выпрямительные диоды – 128ºС

РАЗБОР ПОЛЕТОВ

Транзистор

Тепловое сопротивление транзистор – окружающая среда составило 3ºС/Вт, из которых 2.06 приходится на радиатор и 0.94 на изолирующую прокладку.

Это дает нам возможность рассчитать, что будет в наиболее тяжелом тепловом режиме при Uвых = 7.6В. В этом случае на транзисторе будут выделятся максимальные 40Вт, расчетная температура 146ºС. Заглянув в datasheet 2N3055 видим, что это его предельный тепловой режим, что уже плохо само по себе.

Нетрудно убедится, что повышение температуры окружающей среды выше 26ºС или входного напряжения выше 220В вызовет неминуемую гибель транзистора.

В общем, тест не пройден!

Трансформатор

Наши опасения оказались не напрасны. 96ºС – это уже плохо. А что будет, если температура в комнате поднимется до допустимых 40ºС? А плюс дополнительный нагрев от 40Вт на транзисторе?

Итог: тест не пройден!

Проверим, как блок питания отреагирует на понижение входного напряжения.

Самый критичный случай у нас будет при Uвых = 7.4В. Проверяем – пульсации на выходе блока появились уже при 215В.

Вот это сюрприз! А как же заявленные 198…242В.

Тест не пройден!

ДОРАБОТКА

«Если не можешь изменить ситуацию – измени отношение к ней».

По результатам тестов можно прийти к выводу, что перед нами неграмотно «разогнанный» двухамперный блок питания. И дорабатывать его будем аналогично – ДЕФОРСАЖ. Для этого необходимо увеличить номинал резистора R2 (обозначение по приведенной схеме), подобрав его таким образом, чтобы максимальный выдаваемый ток стал равен 2А.

Еще обратим внимание на термоинтерфейс между транзистором и радиатором. Изначально там стоит силиконовая изолирующая прокладка толщиной 0.3мм.

Чем бы ее заменить? Давно у меня валялась вот такая штуковина:

На вид – керамическая, на ощупь – холодная, толщиной 1.8мм. Ее то мы и поставим вместо штатной. Забегая вперед, сразу скажу, что ее тепловое сопротивление оказалось 0.41ºС/Вт, что в 2.3 раза лучше, чем у штатной, а общее тепловое сопротивление составило 2.47ºС/Вт.

Отличная «штуковина»!

ПОВТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

На этот раз блок питания будем испытывать в наиболее тяжелом тепловом режиме, но при номинальном входном напряжении и все той же температуре 26ºС.

Uвых = 7.6В, Iвых = 2А, Pтр = 32.4Вт

Час ожидания и результат:

- трансформатор – 71ºС

- транзистор – 106ºС

- радиатор – 93ºС

- выпрямительные диоды – 112ºС

Это уже весьма неплохо!

А что ожидается в самом-самом тяжелом случае в рамках допустимого? Это когда 40ºС и 242В.

Выделяемая на транзисторе мощность составит 38.8Вт, расчетная температура 136ºС. При этой температуре допустимая мощность 2N3055 составляет 45Вт.

Что же! Еще имеем и запас 16%.

Ожидаемый нагрев трансформатора – немногим более 85ºС.

Теперь проверим на понижение входного напряжения. При выходном токе 2А пульсации на выходе начинают появляюся при 179В.

Отлично!

А не войдет ли трансформатор в насыщение, когда мы подадим не него максимальные 242В? На графике приведена зависимость тока намагничивания трансформатора (мА) от входного напряжения (В).

Как видим, никаких аномалий обнаружено не было. Соответственно и проблем с трансформатором ожидать не стоит.

И последний тест - на отсутствие выбросов выходного напряжение при включении блока питания.

Как видно, здесь проблем тоже нет.

Ну вот и все!

Мы получили отличный лабораторный блок питания, вполне отвечающий всем заявленным требованиям для … HY1502.

Единственное остается добавит, что в наихудшем случае температура транзистора и трансформатора все-таки немного высоковата для полной гармонии. И если вы будете в таких условиях эксплуатировать блок питания в непрерывном режиме, то не стоит превышать выходной ток более 1.5А.

Литература:

1. С.Г.Бунин, Л.П.Яйленко Справочник радиолюбителя-коротковолновика – Киев «Техника» 1984

Все вопросы в Форум.