Porady

Przydatna wiedza o zasilaczach laboratoryjnych

Zasilacze laboratoryjne znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie wymagane jest elastycznie regulowane napięcie wyjściowe.

W naszym poradniku dowiesz się, gdzie najczęściej stosuje się te praktyczne zasilacze, jakie mają zalety i czym różnią się zasilacze liniowe od zasilaczy impulsowych.


Co to jest zasilacz laboratoryjny?

W przeciwieństwie do prostych zasilaczy o stałym napięciu i zasilaczy, które umożliwiają tylko regulację napięcia, zasilacze laboratoryjne oferują również opcję ustawienia limitu prądu.  Zasilacze laboratoryjne posiadają analogowe lub cyfrowe woltomierze i amperomierze do ustawiania prądu i napięcia oraz do wyświetlania tych dwóch wartości przy podłączonym obciążeniu.  Urządzenia składają się z transformatora obniżającego napięcie sieciowe do niższej wartości, prostownika z wygładzeniem oraz obwodu sterującego.

Napięcia i prądy można ustawiać osobno dla każdego wyjścia, od zera (lub przynajmniej w przybliżeniu do zera) do odpowiednich wartości maksymalnych. Generalnie z przodu znajdują się gniazda przyłączeniowe 4 mm, do których podłącza się obciążenie. Zasilacze laboratoryjne mają zwykle wyjścia odporne na zwarcie, chociaż nie wszystkie wersje. Wyjścia są zazwyczaj przełączalne, dzięki czemu kable łączące nie muszą być odłączane lub podłączane, aby za każdym razem włączać i wyłączać podłączone obciążenia.

Rodzaje i konstrukcje

Pod względem konstrukcji elektrycznej najpierw rozróżnia się zasilacze laboratoryjne sterowane liniowo i zasilacze impulsowe.

Zaletą zasilaczy laboratoryjnych regulowanych liniowo jest bardzo czyste, mało zakłócone napięcie wyjściowe i zwykle bardziej precyzyjna regulacja. Wymagają jednak więcej miejsca ze względu na większy transformator. Jednak ich wymagania przestrzenne są większe ze względu na większy transformator, a waga również znacznie wzrasta w przypadku mocniejszych wersji. Ponadto ich sprawność jest gorsza niż zasilaczy impulsowych, co oznacza, że trzeba włożyć więcej wysiłku w rozpraszanie powstałych strat mocy. Zasilacze laboratoryjne impulsowe są stosunkowo kompaktowe i lekkie. Dzięki taktowaniu mają one wysoką sprawność i generują odpowiednio mniej strat i ciepła odpadowego. Ich wadą może być to, że - zwłaszcza przy bardzo niskich napięciach - regulacja nie jest tak dobra jak w przypadku liniowych zasilaczy laboratoryjnych, a ponadto na napięcie wyjściowe mogą nakładać się sygnały zakłócające z wewnętrznej regulacji PWM.

Opracowane koncepcje obwodów łączą klasyczne, liniowe sterowanie z regulatorami przełączającymi upstream, aby zwiększyć wydajność i nadal uzyskać dobrą charakterystykę sterowania i napięcie wyjściowe z jak najmniejszymi zakłóceniami. Takie zasilacze laboratoryjne dostępne są z dużą mocą i zazwyczaj wyposażone są w dodatkowe funkcje.

Zasilacze laboratoryjne dostępne są z jednym wyjściem oraz w wersjach wielokanałowych. Proste urządzenia posiadają analogowe elementy wyświetlające napięcie i prąd oraz potencjometry do ustawiania napięcia i prądu. Zasilacze laboratoryjne średniej klasy są zwykle wyposażone w cyfrowe amperomierze i woltomierze; mają one wyższą rozdzielczość i dokładność odczytu. Podobnie prawie zawsze stosuje się dodatkowe potencjometry do precyzyjnej regulacji prądu i napięcia.  Tak zwane wejścia sensoryczne pozwalają na pomiar napięcia przez dodatkowe linie bezpośrednio przy odbiorniku i tym samym umożliwiają pełną kompensację spadków napięcia w liniach łączących.

W pełni cyfrowe zasilacze laboratoryjne umożliwiają wprowadzanie wymaganych napięć i prądów za pomocą klawiatury i odpowiedniego wyświetlacza. Często dostępne są dodatkowe funkcje w postaci ograniczenia mocy w Watach, funkcji zabezpieczenia elektronicznego, funkcji śledzenia oraz opcji zapisywania niektórych konfiguracji liczników. Podobnie, takie zasilacze laboratoryjne mają zwykle interfejsy umożliwiające zdalne sterowanie i odczyt mierzonych wartości.

Laboratoryjne zasilacze o funkcji arbitralnej są - podobnie jak generator funkcyjny - zdolne do wyprowadzania różnych programowalnych postaci sygnału dla napięcia i prądu oraz do realizacji sekwencji czasowych. Te kształty sygnałów mogą być zaprogramowane na urządzeniu lub poprzez odpowiednie oprogramowanie, jeśli dostępny jest interfejs. Dzięki temu możliwa jest zdalna kontrola funkcji arbitrażowej poprzez system testowy.


Kryteria zakupu zasilaczy laboratoryjnych - co jest ważne?

Przede wszystkim należy się zastanowić, czy wystarczy zasilacz laboratoryjny z jednym wyjściem, czy też często wymagane są różne napięcia. Zasilacze laboratoryjne z kilkoma wyjściami nie tylko umożliwiają podłączenie zespołów wymagających różnych napięć roboczych, ale także dają możliwość łączenia poszczególnych wyjść ze sobą w celu zwiększenia napięcia lub prądu. Zaletą jest tutaj to, że ustawianie napięcia i prądu może być często wykonywane razem, jeśli dostępna jest tzw. funkcja śledzenia, która umożliwia połączenie poszczególnych kanałów.

Cyfrowe, programowalne zasilacze laboratoryjne z interfejsem mają najbardziej uniwersalne zastosowanie i mogą być również wykorzystywane do zautomatyzowanych procedur badawczych. Zintegrowane funkcje ochronne chronią podłączone odbiorniki przed uszkodzeniem w przypadku przekroczenia określonych, zdefiniowanych wcześniej wartości granicznych.

Konstrukcja obudowy może stanowić kryterium, jeśli warunki przestrzenne w miejscu użytkowania odgrywają dużą rolę. Ważne jest również to, czy kilka jednostek można układać jeden na drugim.

Nasza praktyczna wskazówka: Bezpieczna obsługa zasilaczy laboratoryjnych

Dostępne są zasilacze z wyjściami napięciowymi, które mogą dostarczać napięcia dotykowe niebezpieczne dla człowieka. Nawet szeregowe połączenie poszczególnych wyjść wielokanałowych zasilaczy laboratoryjnych może prowadzić do niebezpiecznie wysokich napięć. Urządzenia mogą być obsługiwane wyłącznie przez odpowiednio przeszkolone osoby. Należy przestrzegać odpowiednich przepisów bezpieczeństwa, a izolacja przewodów przyłączeniowych musi być zaprojektowana dla odpowiedniego napięcia.



FAQ - najczęściej zadawane pytania dotyczące zasilaczy laboratoryjnych

Jaka jest różnica między zasilaczem regulowanym a zasilaczem laboratoryjnym?

Proste, regulowane zasilacze oferują jedynie możliwość zmiany napięcia wyjściowego w pewnym zakresie. Ograniczenie prądu, jak w przypadku zasilaczy laboratoryjnych, nie jest możliwe, a ich stabilność napięciowa też jest raczej ograniczona.

Czy w wielokanałowych zasilaczach laboratoryjnych można połączyć szeregowo lub równolegle kilka wyjść w celu zwiększenia napięcia lub prądu?

Jest to na ogół możliwe. Należy zapoznać się z odpowiednimi wskazówkami w instrukcji obsługi.

Podsumowanie: Jak kupić odpowiedni zasilacz laboratoryjny

Upewnij się, że masz wystarczającą moc znamionową. Wiele zasilaczy laboratoryjnych nie zapewnia maksymalnego prądu przy każdym napięciu wyjściowym; często po przekroczeniu określonego napięcia następuje derating. Warto zajrzeć do karty katalogowej, aby uniknąć później nieprzyjemnych niespodzianek.

Wielokanałowe zasilacze laboratoryjne są zwykle bardziej ekonomiczne w zakupie niż kilka pojedynczych zasilaczy. Wymagają one mniej miejsca i pozwalają na centralną obsługę, a w razie potrzeby także na sterowanie. Jeśli mają być eksploatowane przez wysokiej jakości, kosztowne zespoły lub systemy, zaleca się stosowanie zasilacza laboratoryjnego z ochroną przeciwprzepięciową (OVP). Zalecana jest również funkcja łączenia bezpieczników.

Pasywne chłodzenie lub ciche, kontrolujące temperaturę aktywne chłodzenie wentylatorem zapewnia ciche środowisko pracy i ułatwia koncentrację.

Jeśli zasilacz laboratoryjny ma być zintegrowany z systemem badawczym, ważne jest, aby zapewnić, że niezbędne interfejsy są dostępne lub mogą być uzupełnione. Dodatkowe tylne gniazda przyłączeniowe i opcja montażu w szafach 19" pozwalają uniknąć plątaniny kabli i zapewniają oszczędność miejsca.

Jeśli istnieją wysokie wymagania dotyczące napięcia wyjściowego o niskim poziomie zakłóceń i precyzyjnej charakterystyki sterowania, szczególnie przydatne są liniowo regulowane zasilacze laboratoryjne. Wysokiej jakości wersje z elektronicznymi preregulatorami i regulatorami liniowymi downstream generują również bardzo czyste napięcia z niewielkim tętnieniem resztkowym przy wysokiej sprawności.