Входные электролиты в SMPS бытового назначения, стало модно ставить на 450V, но БП без PFC Опции

[Goniew]

Доброго времени суток!

В процессе ремонта блоков питания LCD мониторов и струйных принтеров заметил странность, проявляющуюся уже как минимум лет 5. В большинстве блоков питания мощностью 20-30W без какого-либо PFC стали применять входные электролиты на 450V. Типичный блок питания LCD монитора на ~30W на входе имеет 100мкФх450В. Иногда встретишь парочку по 62мкФх450В параллельно.

Очень редко встретишь 100 мкф х 400V. При этом такой запас делают и при использовании довольно известных марок, как Jamicon, CapXon.

Зачем это делается?

Ремонтники без всяких раздумий меняют эти электролиты на 400-вольтовые, а если надо сэкономить, и 350-вольтовые. Клиенты никогда впоследствии не жалуются на работу монитора. Менять электролиты приходится при таком ремонте БП, когда в розетке вдруг появляется 380V. Бывает такое в наших квартирах и офисах.

В то же время на выходы обратноходов ставят всякое дерьмо, когда там ток приличный (1-2A) и надо low esr. Это дерьмо сохнет и пухнет часто.

[Microwatt]

Производители ориентируются на широкий спектр стандартов электропитания в разных странах. Номинал 220 вольт - не предел.
Для наших условий 400 вольт - оптимально, 350 - халтура. 350 может быть и в нашей сети после выпрямления.

[Guest_orthodox_*]

На 450 нормалные емкости выдерживают 380 АС после выпрямления, как правило. Запас есть небольшой, 380 в чистом виде не бывает - проседает немного все же...
Я проводил этот опыт, еще тут же отчитывался.
А портиться они могут либо от другого, либо потому что вольты тоже бывают очень китайскими...
Так что при таком раскладе придется скоро проверять и на утечки при заданном напряжении...
Так, на всякий случай...

[Microwatt]

На 450 нормалные емкости выдерживают 380 АС после выпрямления, как правило. Запас есть небольшой, 380 в чистом виде не бывает - проседает немного все же...
Я проводил этот опыт, еще тут же отчитывался.

380x1.41=536 вольт.
"Просесть" может до 536х1.15=616 вольт.
а еще нужно иметь запас хоть 15-20%

[Goniew]

Производители ориентируются на широкий спектр стандартов электропитания в разных странах. Номинал 220 вольт - не предел.

А сколько же может быть? на корпусе прибора обычно верхняя граница указана 240-245V.
К тому же блок питания часто на TOPSwitch c 600V полевиком внутри. Особо не разгуляешься.

На 450 нормалные емкости выдерживают 380 АС после выпрямления, как правило. Запас есть небольшой, 380 в чистом виде не бывает - проседает немного все же...

Вот как раз после 380 в ремонт и несут. Нифига они не выдерживают. И сам блок питания не выдерживает. TOPSwitch приходится менять, если же ключ дискретный до подыхают и ключ и контроллер. БП монитора ведь никогда не выключается. Он в лучшем случае только переходит в экономичный режим, если от него почти ничего не потребляют.

Решил порассуждать вот тут, отдохнуть от PFC в соседней теме. Ничего с ним сделать пока не выходит. В понедельник займусь.

[Microwatt]

А сколько же может быть? на корпусе прибора обычно верхняя граница указана 240-245V.
К тому же блок питания часто на TOPSwitch c 600V полевиком внутри. Особо не разгуляешься.

Вот 245 после выпрямления и дадут почти 350 в дежурном режиме (на холостом ходу).
А то что записано, никогда же не выполняется. Есть локальные всплески, которые на тестере не заметишь, но в крупном индустриальном городе они случаются несколько раз в год. Потому, запас напряжения на электролите никому не помешает. Хотя, принято в наши сети ставить 400вольт.
Что до ТОРов и прочих обратноходовиков, то все зависит от трансформатора. Можно выбрать перенапряжение 200 вольт, а можно и всего 80 для схем с универсальным питанием 100/220. При 200 вольт +350 + 25-50 выброс, пока демпфер откроется - имеем почти 600. А ключи там на 650-700. На грани. Но использование ключа и трансформатора лучше, потому и рискуют ради дешевизны.

[Guest_orthodox_*]

380x1.41=536 вольт.
"Просесть" может до 536х1.15=616 вольт.
а еще нужно иметь запас хоть 15-20%

Ну, не знаю...Это уже совсем редко...
Обычно если ноль обрывается, полного 380 не бывает - потребители более менее выравнивают.
А если ноль с фазой перехлестывается - то как-то там пытается тянуть фазу к нулю,
потому и не бывает полных 380. Вот разве обрыв с одновременным перехлестыванием - это дело...Тогда практически полные...

То, что 450V емкости это все обычно выдерживают - из личного опыта , но если все же не держат и пробиваются - то, наверное, это китайские вольты все же на них написаны.

Однако, легко проверять - выпрямляешь с удвоением сеть и через резистор заряжаешь неторопливо примерно миллиампером. Докуда зарядится - то и есть... перебарщивать и на всю ночь ставить не надо - переформуется на высокое напряжение с потерей емкости...
Такая вот разбраковка...

[Goniew]

Если смотреть блоки питания чуть получше, хотя тоже бытовуху, с японской комплектацией, обычно там все же на 400V. Если электролит там Matshushita или Nippon Chemi Con, на 450V не ставят даже в медицинскую технику. Сталкиваясь с ней, ни разу не встречал, чтобы эти электролиты выходили из строя.
Обычно они заменяются на другие потому, что оригинал украл находчивый сервисмэн и поставил какую-то дрянь.

А если стоит Jamicon, то 450 часто. Jamicon разве настолько китайские электролиты, что и вольты на них не те? Считал их одними из лучших среди бюджетных.

Сообщение отредактировал Goniew - Jul 5 2009, 19:06

[Guest_orthodox_*]

А если стоит Jamicon, то 450 часто. Jamicon разве настолько китайские электролиты, что и вольты на них не те? Считал их одними из лучших среди бюджетных.

Их, видимо, иногда подделывают...
где-то что-то я видел кажется...

[SAVC]

Я бы тоже лучше поставил парочку 68мкФ 450В параллельно вместо одного 100мкФ 450В.
ESR 1620 Ом в параллель будет 810 Ом, что меньше, чем у 100мкФ, а высота 25мм.
Больше места займёт. Но греться будет меньше. А это увеличивает срок службы.
Теперь.
У конденсатора 100мкФ 400V ESR 1065 Ом
У конденсатора 100мкФ 450V ESR 1100 Ом
Корпус одинаковый 20х30
Зато срок службы увеличивается.


Данные привёл для конденсаторов Hitachi AIC тип HP3
Просто для них документация самая качественная.
Для любых других рассуждение будет аналогичным.
 snap_in_HP3.pdf ( 484.72 килобайт ) Кол-во скачиваний: 417

[rezident]

Зато срок службы увеличивается.

Бытовому/офисному LCD-монитору не нужен большой срок службы. Вполне хватает гарантийного в 3 года За это время успевают поменяться и технология и "типовая" диагональ, да и лампы подсветки "подсядут". Поэтому пользователь его не чинить, а менять будет. Хотя нынешние кризисные времена может что-то и скорректируют

[SAVC]

Бытовому/офисному LCD-монитору не нужен большой срок службы. Вполне хватает гарантийного в 3 года За это время успевают поменяться и технология и "типовая" диагональ, да и лампы подсветки "подсядут". Поэтому пользователь его не чинить, а менять будет. Хотя нынешние кризисные времена может что-то и скорректируют

Может быть, для Jamicon это и будут те самые 3 года
Выход из строя силового электролита может быть фатальным для репутации фирмы-производителя...
Уж лучше подстраховаться.
Думаю, при таких условиях срок службы составит около 20 лет.
Этого точно достаточно.

А Jamicon на самом деле подделывают.. тоже видел пару лет назад в инете доку с картинками.. там было описано, как в этом разобраться.
Сейчас погуглил и нашёл вот этот
документ
покупайте в Триатрон

[Goniew]

Через мои руки прошло много плат от LCD мониторов. И компьютерных БП.
На платах от мониторов горит что угодно, пучит выходные электролиты флая (флай он на то и воспринимается как бытовая топология, что долго с элементами среднегокачества никогда не отработает), но сетевые все до единого целые, по измерениям получается практически новые. А плата целиком в мусор. Даже в кризис их поэлементно чинить не хотят.

В компьютерных БП тоже, отработает лет 10-15 (бывает столько), вспучит все электролиты на выходе. А сетевые банки в нормальном состоянии, хоть в новый БП ставь.

[Goniew]

Вот все говорят о поддельных Jamicon. Неужели думаете, что производитель такого уровня как FSP, делающий одни из лучших БП компьютерной техники и мониторов, у себя на родине в Тайване не могут купить не поддельные электролиты?

У них же прямо под носом отличные TAICON делают. http://www.taicon.com.tw/product/en-index.htm

И в то же время та же FSP на выход флая (бп монитора) с током 2А ставит одну банку 1000мкф*16В, у которой ripple current 1А по даташиту.
В общем ни черта я не пойму логику этих производителей.

[SAVC]

Видимо, экономят место и ставят конденсатор по допустимым пульсациям на нём с учётом ESR.
Минимальных размеров и намного меньшей ёмкости.
А входной - пусть хоть один будет надёжным
Всё-таки, через него прокачивается вся мощность.
Они действительно всегда бывают как новенькие.

[Goniew]

Видимо, экономят место и ставят конденсатор по допустимым пульсациям на нём с учётом ESR.

Я вот, хоть убейте, не понимаю некоторых вещей. Не понимаю, почему работает то, что по документации давно должно подохнуть.

Может быть, есть другая страшно секретная документация на те же компоненты? И в ней другие цифры?

Вот например только что видел. ЭЛТ монитор ViewSonic работал с 2005 г. постоянно по 8 часов все рабочие дни. Источник питания естественно флай. Один из выходов 9V 1А. Причем ради интереса мерил, такой ток схема жрет постоянно. Электролит там CapXon 1000мкФх16В самой ширпотребной серии на 85 градусов. До сих пор живой. Весь монитор исправный. Его выкинули за ненадобностью.

Если прикинуть ripple current, то он раза в 3 превышал допустимый для электролита. Неужели все дело в хорошем охлаждении и только? В ЭЛТ мониторе места много и ничего там особо сильно не греется.

[SAVC]

Я вот, хоть убейте, не понимаю некоторых вещей. Не понимаю, почему работает то, что по документации давно должно подохнуть.

Может быть, есть другая страшно секретная документация на те же компоненты? И в ней другие цифры?

Вот например только что видел. ЭЛТ монитор ViewSonic работал с 2005 г. постоянно по 8 часов все рабочие дни. Источник питания естественно флай. Один из выходов 9V 1А. Причем ради интереса мерил, такой ток схема жрет постоянно. Электролит там CapXon 1000мкФх16В самой ширпотребной серии на 85 градусов. До сих пор живой. Весь монитор исправный. Его выкинули за ненадобностью.

Если прикинуть ripple current, то он раза в 3 превышал допустимый для электролита. Неужели все дело в хорошем охлаждении и только? В ЭЛТ мониторе места много и ничего там особо сильно не греется.

Если посмотреть в документации на CapXon, да и на другие конденсаторы аналогично, тот же TAICON, есть множители Ripple Current в зависимости от частоты и температуры. Для 50kHz - 100kHz и 45C находим 1.35 и 1.8, вместе дадут 2.43 Для CapXon GS 1000uF 16V Maximum Ripple Current = 790mA, умножаем на 2.43, будет 1920mA. Этого как раз достаточно для флая с выходом на 1А, если учесть пилообразную форму тока.
Моё мнение - в документации должны присутствовать ESR, тепловое сопротивление, теплоёмкость.. это гораздо правильнее всяких там Ripple Current..

Сообщение отредактировал SAVC - Sep 5 2009, 22:24

[SAVC]

Упс.. вообще-то, нет.. размах тока будет больше 2А
Но считать могли примерно так.

[тау]

Упс.. вообще-то, нет.. размах тока будет больше 2А
Но считать могли примерно так.

Размах размахом, но считать нужно RMS. А он вроде бы укладывается.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Goniew]

тау, вот смотрел на картинку, долго смотрел. И не въехал.
Выходит, ток (RMS) через конденсатор меньше, чем потребляемый нагрузкой?

Мне тоже кажется, что конденсатор стареет от RMS величины тока, и не важно, какая у тока форма и амплитуда, если конечно частота высокая. По сравнению с которой скорость протекания электрохимических реакций в конденсаторе небольшая.

Что и зачем тогда указывают в даташитах?
Чувствую, с моими знаниями тему пора переносить в раздел для начинающих.

Может быть, кто подскажет книгу или статьи, где все эти подробности с конденсаторами объясняются? Нигде ведь ничего толком не найдешь. В основной массе аппаратуры всё работает совсем не в наихудших условиях, допустимых по даташиту. В книгах в основном оторванная от реальности теория.

[тау]

тау, вот смотрел на картинку, долго смотрел. И не въехал.
Выходит, ток (RMS) через конденсатор меньше, чем потребляемый нагрузкой?

Да , в некоторых случаях меньше , даже у флайбэков. Хотя конечно можно придумать такой режим, что Irms_C окажется больше чем постоянный ток нагрузки, например увеличить паузу между имульсами с обмотки.

http://www.epcos.de/web/generator/Web/Sect...Information.pdf

[Goniew]

тау,
Огромное спасибо!
Интересная статья. Читаю. Наверное, буду читать долго и неоднократно.

[SAVC]

Да. Считать нужно RMS.

[Goniew]

Если я правильно понял, без симулятора считать RMS ток это бесполезное занятие. Причем надо моделировать с реальными параметрами трансформатора.

Моделированием я не владею. Никак. Видимо, надо серьезно его изучать. И только после этого пытаться создать более-менее приличные блоки питания.

[V.V.T.]

ЭЛТ монитор ViewSonic работал с 2005 г. .... Электролит там CapXon 1000мкФх16В самой ширпотребной серии на 85 градусов. До сих пор живой.

Вот насчёт ЭЛТ мониторов я тоже всё время удивлялся, как там обычные с виду электролиты работают годами. А потом появилась у меня такая мысль. Там основная нагрузка это строчная развёртка. А блок питания синхронизирован с ней и может получаться так, что пик потребления приходится на момент передачи энергии на выход, что облегчает "жизнь" конденсатору. Возможно в этом причина столь долгой работы электролитов в этих мониторах.

А про 450 Вольт, я думаю, что просто стоимость их не сильно отличается от 400 Вольтовых, а глядишь, небольшие выбросы в сети первые лучше переживут. В старых ЖК мониторах, кстати, мне встречались входные электролиты и на 500 Вольт, те же CapXon серии GL вроде.

[Goniew]

Интересная мысль про строчную развертку.
Но здесь нужен комментарий специалиста. Когда конкретно открывается ключ в блоке питания? (А закрывается он естественно тогда, когда прикажет UC3842, и это от строчной развертки не зависит.)
Возможны 2 варианта:
1) Ключ в БП открывается тогда же, когда и строчный транзистор. Это происходит, когда луч находится в середине экрана.
2) Ключ в БП открывается в начале импульса обратного хода строчной развертки. В это время луч на экране не виден. Желательно, чтобы ключ БП и закрылся раньше, чем закончится обратный ход СР. Тогда коммутационные помехи из БП не будут видны на экране.

Если в мониторах реализован вариант 2), то пик потребления не совпадает с передачей энергии на выход в БП.

Также причем тут пик потребления по каналу, питающему строчную, когда по другим каналам ток всё равно потребляется непрерывно, например упомянутый мной 9V 1A питает процессор, а это все равно что резистор.

Наконец в телевизорах только в достаточно дорогих БП синхронизирован со строчной. В большинстве этого нет. Но электролиты тоже работают феноменально долго.

Если смотреть достаточно старые сжемы мониторов, и сравнивать со схемами 2004-2005 г, когда технология уже практически вытеснилась LCD, то можно заметить в старых в схемах очень приличные запасы по электролитам. В канале 1А нередко были 2 штуки 1000мкФ*35В. А в новых схемах уже один 1000мкФ*16В. Вроде как разработчики обнаглели вконец, типа и так работает, зачем тратить лишние деньги на детали. Если ктот подумал, что стали применять low ESR серии, то ничего подобного. В мониторах и телевизорах их отродясь не применяли, кроме редких случаев.

Ну и попутное наблюдение, как раз в тему. Что-то в ЭЛТ мониторах практически не встречаются сетевые банки на 450V. И тем не менее крайне редко выходят из строя. Например, когда молния в столб.

Сообщение отредактировал Goniew - Sep 9 2009, 17:59

[rezident]

Интересная мысль про строчную развертку.
Но здесь нужен комментарий специалиста. Когда конкретно открывается ключ в блоке питания? (А закрывается он естественно тогда, когда прикажет UC3842, и это от строчной развертки не зависит.)

Комментарий специалиста
Ключ в БП ЭЛТ-монитора на м/с типа 3842 открывается синхронно с ИОХ, возникающим в СР. Для синхронизации БП от СР используется один виток провода, пропущенного через сердечник ТДКС. ИОХ соответствует обратному ходу луча по строке, на время которого изображение на экране гасится.
Исключения (без синхронизации БП с СР) тоже встречались, но преимущественно в японских мониторах фирмы SONY и Matsushita (Panasonic). По этой причине там применялась весьма сложная завязка/развязка с трассировкой "земель".

Ну и попутное наблюдение, как раз в тему. Что-то в ЭЛТ мониторах практически не встречаются сетевые банки на 450V.

На 450В повсеместно в ЭЛТ-мониторах с активным PFC стояли.

[V.V.T.]

Мне в ЭЛТ мониторах встречались преимущественно Fairchild-овские микросхемы в блоках питания, типа FS6S0765, FS8S0765, FS8S0965. А мысль про синхронность потребления и передачи энергии возникла когда этот вопрос уже потерял актуальность и я не стал разбираться досконально как эти микросхемы там работают :-)
Насчёт старых ЖК мониторов. Раньше не было специализированных микросхем для инверторов и яркость подсветки регулировалась дополнительным каскадом, который мог уменьшать напряжение питания высоковольтного преобразователя для ламп. По-другому не могли регулировать яркость раньше. При этом частота импульсов потребления тока от блока питания всё время была десятки кГц.
А сейчас есть куча микросхем для построения инверторов, которые регулируют яркость подсветки другим методом. До примерно 80% яркости происходит уменьшение ширины импульсов высокого напряжения на лампы, а вот потом начинается пропуск импульсов, потому что уменьшать ширину уже невозможно. В результате на лампы поступают пачки импульсов со сравнительно низкой частотой - сотни Герц. Это означает такой же характер потребления тока. А чтобы сгладить частоту в сотни Гц величины ёмкости выходных конденсаторов явно не хватает. Вот и пухнут они. Это пульсации на конденсаторах хорошо видно осциллографом при регулировке яркости.
Но всё таки в ЖК мониторах стали сейчас применять конденсаторы получше, с низким ESR. Например, SAMYOUNG серий NXB, LXZ; SAMHWA серий LZ, WB. Так что прогресс есть :-)

Сообщение отредактировал V.V.T. - Sep 10 2009, 03:40

[dinam]

По поводу того что входные кондеры не пухнут, а выходные во флаях часто. Если выход из строя происходит из за тока, то значит они перегреваются. Ради интереса взял первую попавшуюся серию (SK) кондеров Jamicon. Возьмем конденсаторы одинакового размера, пусть это будут 100мкФх450В и 10000мкФх16В. Первый через себя может пропустить максимально 450В*0.55А=247.5Вт, а второй 16В*3.23А=51.68 Вт. Понятно что я делаю много допущений, но мысль ясна. Чтобы был примерно одинаковый запас у конденсаторов по перегреву, надо на входе ставить одну банку, на выходе 4-5 таких же по габаритам. В реале такого никогда не видел .

[тау]

Чтобы был примерно одинаковый запас у конденсаторов по перегреву, надо на входе ставить одну банку, на выходе 4-5 таких же по габаритам. В реале такого никогда не видел .

В реале так не делают, потому что если уменьшить емкость входного электролита до соразмерного запаса по ВЧ пульсациям с выходными, то обнаружится что на частоте питающей сети (50-60Гц) у сетевого возникают чрезмерно большие пульсации тока. Еще фактор - широкий диапазон входного сетевого напряжения. При пониженном напряжении и недостаточной емкости пульсации напряжения на входной емкости становятся бОльшими, что плохо сказывается даже на стабильности выходного напряжения. Поэтому , рассчитав под 90 вольт входного , на 220 вольтах получается избыточный запас у сетевого электролита.

[dinam]

Вот о том и речь, что получается что запас по току у высоковольтного кондера намного больше, чем у тех которые стоят на выходе.