Jak sprawdzić wydajność zasilacza? #tutorial

Posted by

Wydajność zasilaczy to bardzo delikatny temat, gdyż teoria z praktyką rozstaje się szybko, a dodatkowo nie ma idealnej części praktycznej.

Jest kilka sposobów, które mogą w tym pomoc. Na pewno obowiązkowym jest voltomierz i amperomierz (multimetr lub jakieś inne urządzenie), bo dzięki danym z tych pomiarów jesteśmy w stanie ocenić sprawność i wydajność naszego zasilacza. Dodatkowo będą potrzebne elementy stymulujące obciążenie:

  • żarówka (halogenowa lub zwykła), bo są prądożerne i będą stanowić doskonałe źródło obciążenia
  • rezystory mocy niskiej rezystancji (uwaga na wysokie temperatury, polecam zastosowanie kilku równolegle, lub szeregowo dla zwiększenia odprowadzania ciepła lub jakiś radiator)
  • przewody oporowe, grzejne
  • jakiekolwiek elementy dużej mocy nie przekraczające możliwości zasilacza

Testowanie

Przed etapem testowania trzeba wykonać obowiązkowe czynności:

  1. Sprawdzić na zasilaczu lub w dokumentacji jakie napięcie powinno występować na wyjściu, oraz maksymalną wydajność zasilacza i nie próbować przekraczać tych wartości (mowa tu o większych obciążeniach) gdyż, jeśli zasilacz jest słabo zabezpieczony może skutkować jego uszkodzeniem lub nawet uszkodzeniem elementu podłączonego do niego. Jeśli już zdecydujemy się zaszaleć i testować maksymalną wydajność to trzeba robić to bardzo uważnie i liczyć się z tym, że możemy uszkodzić zasilacz.
  2. Na wszelki wypadek można użyć bezpieczników lub innych elementów ochronnych, gdyż będziemy mieć prawdopodobnie do czynienia z dużymi prądami, co może skutkować (przepaleniem, oparzeniem, etc)

Teraz gdy jesteśmy odpowiednio przygotowani i zabezpieczeni, możemy przystąpić do testowania.

Uwaga! Tym sposobem nie sprawdzimy zasilacza ATX, dokładna instrukcja jest tutaj.

Podłączamy wszystko jak na schemacie poniżej:

Podzieliłem wszystko na 4 części:

  1. Pierwszą jest mierzenie mocy jaką zasilacz pobiera z sieci 230V, aby potem moc obliczyć sprawność zasilacza.
  2. Jest to etap opcjonalny, gdyż większość zasilaczy jest zabezpieczona przed zwarciem (SCP – Short Circuit Protection), ale jeśli chcemy dodatkowo zabezpieczyć zasilacz to możemy dać bezpiecznik o odpowiednich parametrach.
  3. Pomiar napięcia i natężenia na wyjściu. Jest to najważniejszy etap, gdyż te dane najbardziej nas interesują. Dzięki nim dowiemy się czy zasilacz utrzymuje poprawnie napięcie i wytwarza potrzebną moc.
  4. Ostatnią rzeczą jest sztuczne obciążenie, dzięki któremu dokonamy odpowiednich pomiarów. Sztuczne obciążenie w moim rozumieniu to takie, które pozwala nam dowolnie manipulować mocą i znamy jego parametry.

Zaczynamy cały proces. Na początku przykładamy małe obciążenie i małymi krokami zwiększamy je. Im mocniej obciążamy zasilacz tym bardziej powinniśmy zwracać uwagę na takie rzeczy jak temperatura w zasilaczu i pozostałych elementów w obwodzie. Dlatego dobrym pomysłem jest dodatkowe mierzenie temperatury przy radiatorach.

Ważne jest aby nie uruchamiać zasilacza z podłączonym dużym obciążeniem na wejściu, gdyż w większości zadziała SCP. Dlatego jak pisałem w akapicie powyżej, zwiększamy obciążenie stopniowo!

Zapisujemy sobie na kartce moc pobieraną na wejściu oraz napięcia na wyjściu zasilacza, prąd jaki był pobierany w trakcie pomiaru i wyliczany z tego prace (P = U * I). Wszystko zapisujemy do tabelki, jak ta na zdjęciu poniżej (tabela do druku na dole w źródłach):

230V Input +12V Output Sprawność zasilacza
W Moc obciążenia U [V] I [A] P=U*I [W] Strata P(in) – P(out) Wsp. sprawności
66.7W 50W (halogen) 12.2V 4.79A 58.5W 8.2W 87.7%
127.4W 100W (halogen) 12.1V 9.53A 115W 12.4W 90%
168W 150W (halogen) 12.1V 12.1A 146W 22W 86.9%
208W 200W (halogen) 12V 15.1A 181.2W 26.8W 87.1%

Przykładowa tabela dla zasilacza Fujitsu 250W (12V 15A)

Producent deklaruje wydajność zasilacza 15A dla +12V, dlatego ostatni pomiar dokonałem na obciążeniu 200W halogenem, gdyż osiągnął już maksymalny prąd 15A.

Analiza i podsumowanie

Po skończeniu pomiarów dokonujemy analizowania danych:

  1. Obliczamy moc dla wyjścia zasilacza, czyli P = U * I
  2. Obliczamy straty mocy na zasilaczy, czyli ile ciepła zasilacz musi rozproszyć, oraz współczynnik sprawności P(out) / P(in) = %

Wnioski jakie możemy wyciągnąć:

  1. Zasilacz ma największą sprawność gdy obciążymy go ok 3/4 mocy maksymalnej.
  2. Najgorszy współczynnik sprawności wynosi 87%, co świadczy o bardzo dobrej jakości zasilacza.
  3. Napięcie na wyjściu nigdy nie spadło poniżej 12V, co jest znakomitym wynikiem

Na podstawie tych danych możemy określić czy zasilacz jest sprawny.

Zasilacz jest niesprawny kiedy:

  • nie utrzymuje napięcia, tzn. jeśli producent deklaruje że zasilacz ma wydajność np. 10A, a przy obciążeniu go takim prądem napięcie spada znacząco (o ponad 1V)
  • nie jest w stanie uzyskać deklarowanej wydajności prądowej
  • przebieg na jego wyjściu oscyluje, tzn nie jest liniowy (ma problemy z filtracją napięcia)

W moim przypadku testowany Fujitsu okazał się sprawny i z powodzeniem będzie wykorzystywany w moim warsztacie.

Zaawansowane

Jeśli mamy oscyloskop możemy podpiąć go do wyjść co powie nam dużo więcej niż sam voltomierz. Pokaże nam jakość prądu wyjściowego, co pozwoli wyłapać wszystkie oscylacje.

Plany na przyszłość:

  1. Budowa prostej platformy testowej: połączenie voltomierza + amperomierza (moduł z ebay`a) oraz z wyprowadzonymi wyjściami na halogeny, rezystory mocy i inne obciążenia, aby przyśpieszyć proces testowania.
  2. Budowa bardziej skomplikowanego układu testowego opartego o tranzystory i sporej wydajności radiator:

Źródła i linki:

Tabela excel, Tabela png

print

Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *