Обзор и тестирование блока питания Seasonic SSE-2001HE-24

Продолжаем знакомство с промышленными встраиваемыми блоками питания от Sea Sonic Electronics. И на этот раз рассмотрим, пожалуй, самого яркого представителя 24-вольтовой линейки – модель Seasonic SSE-2001HE-24. Вроде бы не самое мощное решение в серии, но именно в нем лучше всего раскрыт научно-технический потенциал компании.

Дело в том, что инженерам нужно было создать одновременно производительный, компактный и бесшумный промышленный блок питания, не потеряв при этом в других показателях (надежность, КПД, состояние выходного напряжения). Задача не из легких, но и Sea Sonic Electronics не первый год на этом рынке.

Спецификация:

Внешний вид

Блок питания Seasonic SSE-2001HE-24 выполнен в компактном алюминиевом корпусе (159 х 39 х 98 мм) с полностью пассивной системой охлаждения. Для улучшения циркуляции воздуха верхняя крышка сделана в виде перфорированной сеточки. Забегая вперед, отметим, что основание корпуса тоже принимает участие в процессе отвода тепла: с ним соприкасаются силовые элементы источника питания, превращая его в своеобразный большой радиатор (толщина стенок составляет 1,5 мм).

В отличие от компьютерных решений, в промышленных аналогах подключение питания осуществляется не через разъемы, а с помощью клемм с резьбовым соединением. В данном случае их семь: две для подсоединения входного напряжения переменного типа, «земля» и четыре для подключения нагрузки.

На выходе устройства формируется одна линия постоянного напряжения номиналом +24 В, рассчитанная на нагрузку до 8,4 А. Соответственно, потребляемая мощность не должна превышать значения 201,6 Вт. Также важно отметить, что данный блок питания способен работать в условиях нестабильной электросети. Диапазон входных напряжений составляет 100 – 240 В.

Внутреннее устройство

Пассивная система охлаждения и сравнительно большая номинальная мощность вынудили инженеров прибегнуть к использованию более сложной схемотехники с повышенной эффективностью. Напомним, что большинство промышленных источников питания строятся на основе обычного прямоходового преобразователя энергии, а для выпрямления выходного напряжения применяются диодные сборки.

Здесь же главный преобразователь реализован по современной резонансной схеме (LLC), обеспечивающей более высокий КПД (особенно при низких нагрузках). По такому же принципу подобраны и силовые элементы. Для простоты понимания: если проводить параллели с компьютерными источниками питания, то модель Seasonic SSE-2001HE-24 по уровню схемотехники можно сопоставить с «золотыми» или даже «платиновыми» решениями.

По качеству используемых компонентов она также ничем не уступает топовым ATX-устройствам. К примеру, во всех цепях установлены электролитические конденсаторы исключительно японского производства (Nippon Chemi-Con и Rubycon) и только из высокотемпературных серий (до 105°С).

На входе присутствует полноценный фильтр электромагнитных помех с защитой от высоковольтных импульсов в сети (два дросселя, варистор, два X- и шесть Y-конденсаторов) и активный модуль коррекции коэффициента мощности (APFC).

Выпрямительный мост вынесен на тыльную сторону печатной платы и представлен четырьмя 8-амперными диодами S8KC для поверхностного монтажа. Там же расположены ключи главного преобразователя (2 х Infineon 5R280CE) и модуля APFC, а также силовые элементы, участвующие в формировании линии +24В (4 х SBR15U100CT). Управление источником питания осуществляется с помощью комбо-контроллера (PFC/PWM) NCP1910.

Одним из преимуществ модели Seasonic SSE-2001HE-24 является то, что на выходе постоянное напряжение стабилизируется и дополнительно фильтруется. Система защит, традиционно для промышленных решений, представлена тремя типами: от короткого замыкания (SCP), от повышенного напряжения на выходе (OVP) и от перегрузки (OPP). Возле клемм также установлен потенциометр, с помощью которого можно плавно регулировать выходное напряжение от +21,6 до +26,4 В (на практике диапазон оказался чуть шире: +17,8…+25,8 В).

Тестирование

Стабильность выходного напряжения питания в различных режимах работы

Независимо от нагрузки, напряжение питания на выходе устройства менялось в пределах от +24,1 до +24,2 В, что в переводе на относительные величины составляет +0,4…+0,8%. Также был проведен опыт, демонстрирующий влияние входного напряжения на состояние 24-вольтовой линии. Постепенно изменяя его со 100 до 250 В, мы получили стабильные +24,1 В на всем диапазоне. В обоих случаях результат более чем отличный, что свидетельствует о хорошей настройке и реализации выходного каскада блока питания.

Измерение коэффициента PFC и уровня КПД

Модуль APFC без проблем справляется со своей задачей. Значение 0,9 было достигнуто при нагрузке 80 Вт, что даже меньше, чем 50% от номинальной мощности устройства. При максимальной потребляемой мощности коэффициент PFC составил 0,98.

Отличные результаты были получены и во время измерения КПД. На диапазоне типичных для данного блока питания нагрузок (50 – 200 Вт) он менялся в пределах 91 – 93,6%. Иными словами, практически повторил нормативы стандарта 80 PLUS Platinum для ATX-решений. Примечательно, что и при очень низких нагрузках (около 20 Вт) Seasonic SSE-2001HE-24 не теряет своей эффективности, о чем свидетельствует КПД на уровне 85%.  

Система охлаждения

Для оценки работы системы охлаждения был проведен эксперимент, в ходе которого в течение 30 минут на тестируемый образец подавалась постоянная нагрузка, близкая к максимальной (180 Вт). После его завершения мы замерили нагрев основных компонентов блока питания и получили следующие результаты.

Как видно из диаграммы, температура всех компонентов в норме. Даже еще остается определенный запас до критических значений. Из этого напрашивается вывод, что пассивная система охлаждения отлично и абсолютно бесшумно справляется со своей задачей (к слову, корпус блока питания нагрелся до 42°С).

Тест на перегрузку и замеры энергопотребления в режиме простоя

Защита от перегрузки (OPP) срабатывала на отметке 210 Вт, что соответствует 4-процентной прибавке к номинальной мощности. При этом никаких перегревов или просадок выходного напряжения не наблюдалось. Если сравнивать с результатами более мощных промышленных решений (Seasonic SSE-4501PF-12 и Seasonic SSE-4501PF-24), то +4% – не так уж и много. Но с другой стороны, там отвод горячего воздуха осуществлялся с помощью активных систем, а здесь – пассивным способом. Поэтому вполне логично, что в случае с Seasonic SSE-2001HE-24 производитель решил не рисковать и понизил планку срабатывания защиты от перегрузки.   

Энергопотребление в режиме простоя (без нагрузки) составило 5 Вт.

Выводы

На примере модели Seasonic SSE-2001HE-24 компания Sea Sonic Electronics продемонстрировала потенциал промышленных блоков питания, если в них использовать современные технологии. Возможно, такие решения получатся не самыми лучшими с точки зрения показателя «цена / возможности», зато смогут предоставить пользователю ряд других преимуществ.

Например, герой обзора с номинальной мощностью 200 Вт способен работать в полностью бесшумном режиме без малейшего намека на перегрев либо ухудшение технических характеристик. Наоборот, по таким показателям, как стабильность выходного напряжения (отклонения не превышали +0,8%) и уровень КПД (90 – 93,6% на диапазоне типичных нагрузок) данная модель оказалась едва ли не лучшей среди всех протестированных ранее промышленных блоков питания. Величина входного напряжения тоже никак не сказалась на полученных результатах, что немаловажно для устройств подобного рода. Ведь сфера их использования очень широкая, а условия эксплуатации иногда бывают далекими от идеальных. В связи с этим нельзя не вспомнить о еще двух важных преимуществах модели Seasonic SSE-2001HE-24: наличии основных типов защит и качественной компонентной базе.

Одним словом, отличный промышленный блок питания, который по функциональным возможностям существенно опережает своих конкурентов аналогичной мощности.

Достоинства:

• компактные размеры;
• сравнительно высокая номинальная мощность (201,6 Вт), как для встраиваемых решений;
• очень высокий КПД (90 – 93,6%), причем даже при низких нагрузках;
• передовая схемотехника и качественная элементная база;
• отличная стабилизация питания на выходе;
• возможность работы в широком диапазоне сетевого напряжения;
• возможность ручной подстройки выходного напряжения в пределах +21,6…+26,4 В;
• наличие основных типов защит (OVP, OPP и SCP);
• эффективная система охлаждения;
• отсутствие какого-либо шума во время работы.

Особенности:

• промышленный блок питания с 24-вольтовой линией на выходе.

Автор: Сергей Мещанчук

Выражаем благодарность компании Sea Sonic Electronics за предоставленный для тестирования блок питания.