Spis treści:
Zasilacz laboratoryjny należy grupy tych urządzeń, których nie może zabraknąć nawet w najmniejszym, amatorskim warsztacie elektronicznym.
Nie ulega wątpliwości, że stabilne i uniwersalne źródło napięcia stałego jest podstawowym wyposażeniem każdej pracowni projektowej, prototypowni, montażowni czy też serwisu, nie wspominając rzecz jasna o laboratorium pomiarowym. Na szczęście dziś nie stanowi już najmniejszego problemu znalezienie modelu oferującego szerokie możliwości i bardzo przyzwoite parametry elektryczne, a jednocześnie – dostarczanego w cenie, która nie odstraszy nie tylko odbiorców komercyjnych, ale nawet początkujących amatorów elektroniki ze skromnym budżetem. W naszym artykule przedstawiamy najważniejsze informacje na temat parametrów i funkcji zasilaczy laboratoryjnych, podpowiemy też, jak wybrać odpowiednie urządzenie do użytku prywatnego lub początkującej firmy.
Podstawowe parametry zasilaczy laboratoryjnych
Absolutnie niezbędną funkcją każdego zasilacza laboratoryjnego jest rzecz jasna możliwość regulacji wartości napięcia wyjściowego oraz ograniczenia prądowego, przy czym w odniesieniu do obydwu tych wielkości producenci określają zarówno pełen zakres regulacji (np. 0-30 V, 0-10 A), jak i dokładność (np. +/- 0.05 V, +/- 1 mA), a w przypadku zasilaczy ze sterowaniem i/lub odczytem cyfrowym – także rozdzielczość maksymalną (np. 0.01 V, 0.1 mA). Istotny z punktu widzenia wygody użytkowania jest także sposób dokonywania ustawień: prostsze (a zwykle również tańsze) modele są wyposażone w potencjometry do zgrubnej i płynnej regulacji napięcia oraz prądu, zaś bardziej rozbudowane urządzenia umożliwiają ustawianie parametrów za pomocą enkoderów obrotowych lub przycisków.
Bardzo ważna pozostaje także konstrukcja zasilacza – konwencjonalne zasilacze analogowe z transformatorem (choć ciężkie i większe w porównaniu z ich impulsowymi odpowiednikami) zapewniają znacznie lepszą „czystość” napięcia wyjściowego (niższy poziom szumów i tętnień), mają jednak niestety znacznie niższą sprawność, a co za tym idzie, wydzielają sporą ilość ciepła podczas pracy z większymi obciążeniami wyjścia. Wybierając zasilacz warto zwrócić uwagę również na możliwość pracy ciągłej – w niektórych zastosowaniach urządzenie będzie bowiem pracowało bez przerwy przez wiele godzin, a czasem nawet dni (z taką sytuacją mamy do czynienia m.in. w przypadku długotrwałych testów prototypowego układu elektronicznego bądź w systemach akwizycji/rejestracji danych pomiarowych).
Zabezpieczenia i funkcje dodatkowe zasilaczy
Cyfrowe zasilacze mają zwykle dodatkową zaletę, której pozbawione są proste, analogowe modele – pozwalają na zapamiętywanie kilku najczęściej używanych ustawień (np. 5 V/2 A czy 12 V/1.5 A), co zwalnia użytkownika z konieczności ciągłego przestawiania i precyzyjnej regulacji pokręteł (bądź częstego naciskania przycisków klawiatury). Zdecydowanie najważniejszymi funkcjami zasilaczy i to ze wszystkich półek cenowych są zabezpieczenia wyjściowe. Ochrona przeciwprzepięciowa (OVP) wyłącza wyjście w razie wykrycia wzrostu napięcia na zaciskach zasilacza powyżej ustawionej wartości, zaś OCP działa identycznie, ale w odniesieniu do prądu wyjściowego.
Warto odróżnić zabezpieczenie nadprądowe OCP od trybu źródła prądowego CC (constant current) – druga z wymienionych opcji nie wyłącza bowiem wyjścia, ale redukuje napięcie tak, by wynikowa wartość prądu pobieranego przez układ nie przekraczała natężenia ustawionego za pomocą „prądowych” pokręteł lub przycisków. Inne często spotykane zabezpieczenia to OTP (zabezpieczenie przed przegrzaniem wewnętrznych układów zasilacza), OPP (ograniczenie mocy wyjściowej) czy SCP (zabezpieczenie przeciwzwarciowe). Zasilacze laboratoryjne do użytku profesjonalnego są często wyposażane w dodatkowe wejścia/wyjścia sygnałowe bądź porty komunikacyjne (Ethernet, USB lub GPIB), umożliwiające zdalne sterowanie i odczyt parametrów pracy urządzenia, co przydaje się w zastosowaniach laboratoryjnych bądź przemysłowych.
Łączenie wyjść zasilaczy
W przypadku zasilaczy wielowyjściowych niezwykle przydatne okazują się tryby łączenia kanałów w celu uzyskania dodatkowych możliwości. Ponieważ poszczególne wyjścia są od siebie odizolowane galwanicznie wewnątrz obudowy (czyli – najprościej mówiąc – niezależne), nic nie stoi na przeszkodzie, by w normalnym trybie pracy wykorzystać je choćby do wygenerowania napięć symetrycznych (np. +/- 12 V, co ma znaczenie dla konstruktorów układów analogowych) lub dwóch napięć o tej samej polaryzacji (np. 5 V do zasilania części cyfrowej i 12 V dla napędów, elementów wykonawczych czy też końcówki mocy). Wybranie trybu szeregowego (ang. series) umożliwia uzyskanie zakresu regulacji napięcia o rozpiętości 2x większej, niż zakres pojedynczego wyjścia (np. 0-60 V w przypadku zasilacza o nominalnym zakresie 0-30 V) – rzecz jasna, operacja taka nie odbywa się „za darmo” – użytkownik nie ma wtedy do dyspozycji drugiego wyjścia.
Połączenie równoległe (ang. parallel) umożliwia natomiast podwojenie wartości prądu maksymalnego, przy zachowaniu niezmienionego zakresu regulacji napięcia – pozwala to zatem na zasilenie układów o zapotrzebowaniu prądowym dalece przekraczającym wydajność pojedynczego kanału zasilacza.
Wybór zasilacza laboratoryjnego
Zagadnienie wyboru modelu zasilacza zawsze należy rozpatrywać mając na uwadze spodziewany zakres zastosowań. W przypadku niewielkiego, amatorskiego warsztatu początkującego elektronika w zupełności wystarczający okaże się jednowyjściowy zasilacz o zakresie napięć rzędu 0..30 V i prądów 0..2 A lub lepiej 0..5 A (np. Zhaoxin RXN-305D). Warto też dodać, że tego typu urządzenia doskonale sprawdzą się także jako uzupełnienie pracowni zawodowego projektanta lub serwisanta, zwłaszcza w roli dodatkowego zasilacza w sytuacjach, gdy główne urządzenie będzie wykorzystywane do innych celów. Dysponując nieco większym zapasem gotówki warto wybrać model 2- lub 3-wyjściowy, który umożliwi testowanie układów z zasilaniem bipolarnym – dobrym przykładem okaże się model UNI-T UTP3305 (2x 0-32V/0-5A+ 1x 5V/5A). Osoby często pracujące z układami cyfrowymi (zwykle mającymi niższy pobór mocy i korzystającymi z kilku najczęściej spotykanych wartości napięcia – 1.8 V, 3.3 V czy 5.0 V – chętnie wybierają natomiast zasilacze programowalne, ułatwiające przywoływanie najczęściej używanych konfiguracji za pomocą przycisków „pamięciowych”. Świetnym przykładem będzie tutaj doskonały model kompaktowego i wydajnego zasilacza ze sterowaniem cyfrowym marki Korad – KA3005D.
