Обзор и тестирование блока питания Seasonic SSE-4501PF-24

Одним из отличий промышленных блоков питания от компьютерных является то, что на выходе формируется не три номинала постоянного напряжения (+3,3 В, +5 В и +12 В), а один. Обычно это +12 В. Но, учитывая обширную сферу применения промышленных решений, здесь тоже могут быть вариации: кроме упомянутого выше стандарта +12 В также популярными являются номиналы +5 В, +24 В и +48 В.

12-вольтовым блокам питания мы уже посвятили несколько обзоров, а вот остальные классы устройств как-то обошли стороной. Хотя, как показывает практика, среди них есть тоже немало интересных экземпляров, о которых стоило бы рассказать поподробнее. Начнем, пожалуй, с источников питания с 24-вольтовой линией на выходе. В качестве примера предлагаем рассмотреть вариант от Sea Sonic Electronics – модель Seasonic SSE-4501PF-24 мощностью 450 Вт.

Спецификация:

Внешний вид

Корпус Seasonic SSE-4501PF-24 выполнен полностью из алюминия (толщина стенок составляет 2 мм) и является своеобразным радиатором, рассеивающим тепло в окружающую среду. Но с учетом номинальной мощности устройства (451,2 Вт), этого было бы явно недостаточно для организации эффективного охлаждения. Поэтому вполне логично, что производитель отказался от полностью пассивного способа отвода тепла (например, как у моделей Seasonic SSE-1001HE-12 и Seasonic SSE-2001HE-12) и оборудовал героя обзора дополнительным вентилятором. Ну что ж, все правильно: надежность для промышленных блоков питания является едва ли не основополагающим фактором.

Для удешевления и упрощения процесса производства в компании Sea Sonic Electronics стараются использовать унифицированные компоненты, и корпус входит в их число. Внешне Seasonic SSE-4501PF-24 ничем не отличается от протестированных ранее Seasonic SSE-3201PF-12 и Seasonic SSE-4501PF-12. Он имеет такую же конфигурацию панелей и размеры (215 х 50 х 115 мм). Даже количество выводов не изменилось и осталось равно одиннадцати (две клеммы для подсоединения входного напряжения переменного типа, «земля» и восемь клемм для подключения нагрузки).

Правда, вместо +12 В на выходе теперь формируется +24 В постоянного напряжения. Максимальная сила тока при этом не должна превышать 18,8 А. Также важно отметить, что данный блок питания способен работать в условиях нестабильной электросети. Диапазон входных напряжений составляет 100 – 240 В.

Внутреннее устройство

В основе тестируемой модели лежит та же платформа, что и в ее 12-вольтовой версии Seasonic SSE-4501PF-12: обычный двухтактный преобразователь с диодными сборками на выходе. В состав схемы также включен активный модуль коррекции коэффициента мощности (APFC) и полноценный фильтр электромагнитных помех.

Уровень используемых компонентов заслуживает только самой высокой оценки. Достаточно взглянуть на производителей электролитических конденсаторов (японские компании Nippon Chemi-Con и Rubycon) и их характеристики (высоковольтная цепь: 180 мкФ х 400 В, 105°С; низковольтная цепь: 1000 мкФ х 35 В, 105°С), чтобы удостовериться в справедливости этих слов.

Для управления блоком питания используется комбо-контроллер (PFC/PWM) Champion CM6802TBHX, а выпрямление напряжения +24 В осуществляется с помощью четырех диодных сборок STPS20H100CT. Маркировки силовых ключей главного преобразователя и модуля APFC рассмотреть не удалось, поскольку они скрыты за специальными прорезиненными чехлами.

Еще одним преимуществом модели Seasonic SSE-4501PF-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.

Активная циркуляция воздуха внутри блока питания осуществляется с помощью 60-мм вентилятора ADDA AD0612XB-A71GL (0,38 А; 4,56 Вт), основанного на шарикоподшипнике.

Тестирование

Стабильность выходного напряжения питания в различных режимах работы

Независимо от нагрузки, напряжение питания на выходе устройства составляло стабильные 24,2 В. То есть отклонение от номинала даже меньше, чем 1%. Также был проведен опыт, демонстрирующий влияние входного напряжения на состояние 24-вольтовой линии. Постепенно изменяя его со 100 до 250 В, мы получили те же +24,2 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

Никаких проблем не возникло и при измерении коэффициента мощности (PF): значение 0,9 было преодолено уже при нагрузке 100 Вт, а в пике и вовсе достигло отметки 0,98.

На диапазоне типичных нагрузок (100 – 450 Вт) КПД не опускался ниже 80%. Максимальный же показатель был зафиксирован на уровне 89,5% – отличный результат для такого класса устройств.

Система охлаждения

Для оценки эффективности системы охлаждения был проведен эксперимент, в ходе которого Seasonic SSE-4501PF-24 в течение 30 минут работал под нагрузками, близкими к максимальным (400 Вт). После его завершения мы замерили нагрев основных компонентов блока питания и получили следующие результаты.

Как видно из диаграммы, система охлаждения без проблем справилась со своей задачей: нет ни малейшего намека на перегрев каких-то отдельных узлов или групп компонентов. Более того, до критических показателей остается еще очень большой запас, поэтому данный блок питания можно запросто размещать в каких-то скрытых нишах или плохо продуваемых помещениях. При наличии нагрузки скорость вращения вентилятора составляла 5500 об/мин, а при ее отсутствии – 2350 об/мин.

Тест на перегрузку и замеры энергопотребления в режиме простоя

Защита от перегрузки (OPP) срабатывала на отметке 520 Вт, что соответствует 15-процентной прибавке к номинальной мощности. При этом никаких перегревов или просадок выходного напряжения не наблюдалось. Из этого можно сделать вывод, что в Seasonic SSE-4501PF-24 используются не просто качественные компоненты от проверенных брендов, но и с большим запасом прочности.

Энергопотребление в режиме простоя (без нагрузки) составило 6 Вт.

Выводы

Блок питания Seasonic SSE-4501PF-24 можно считать эталоном в классе промышленных встраиваемых решений с 24-вольтовой линией на выходе. С одной стороны, он обладает большой номинальной мощностью (451,2 Вт) и отличными показателями стабильности выходного напряжения, а с другой – для достижения таких результатов не пришлось использовать дорогую и сложную в реализации схемотехнику. Но сразу стоит отметить, что ни о какой целенаправленной экономии речи не идет. Наоборот, все компоненты подобраны с большим запасом прочности и только от известных производителей с мировым именем. Все же надежность для промышленных решений является основополагающим фактором.

К другим достоинствам данной модели можно отнести наличие запаса по мощности (до +15%), поддержку основных типов защит (OVP, OPP и SCP), сравнительно высокий КПД (в пике – 89,5%) и эффективную систему охлаждения. К слову, верхняя граница температурного режима эксплуатации для Seasonic SSE-4501PF-24 составляет целых +70°С. Что касается недостатков, то их здесь попросту нет. По крайней мере, мы их не смогли обнаружить.

Достоинства:

• компактные размеры;
• высокая номинальная мощность (450 Вт), как для встраиваемых решений;
• на диапазоне нагрузок 100 – 450 Вт КПД устройства составляет 80 – 89,5%;
• возможность работы с перегрузками вплоть до 520 Вт;
• качественная элементная база с большим запасом прочности;
• отличная стабилизация питания на выходе;
• возможность работы в широком диапазоне сетевого напряжения;
• возможность ручной подстройки выходного напряжения в пределах от +21,6 до +26,4 В;
• наличие защит OVP, OPP и SCP;
• эффективная система охлаждения.

Особенности:

• промышленный блок питания с 24-вольтовой линией на выходе;
• при наличии нагрузки на выходе скорость вращения вентилятора составляет 5500 об/мин.

Автор: Сергей Мещанчук

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