Для чего нужен лабораторный источник питания
Лабораторные блоки питания (ЛБП) отличаются от «обычных» тем, что позволяют менять и контролировать свои параметры (напряжение и ток), подстраивая их под требования питаемого устройства.
К лабораторным блокам питания также часто применяются повышенные требования по «чистоте» выходного напряжения, но единых требований в этом отношении нет — всё зависит от области применения.
Лабораторные блоки питания существуют с незапамятных времён; и кое-где даже до сих пор используются древнесоветские изделия (а собственно, почему бы и нет, если они находятся в работоспособном состоянии?!). Пример, как они выглядели (один из вариантов) — здесь.
Лабораторные блоки питания могут быть импульсными и линейными, а также иметь аналоговую или цифровую регулировку параметров.
Кроме лабораторных блоков питания, существуют и более простые регулируемые блоки питания. Они позволяют только установить напряжение на выходе, а контроля и регулировки выходного тока не имеют. Они не будут рассматриваться в этой статье, хотя в каких-то случаях и могут заменить ЛБП.
Подборку начнём с простого, но мощного импульсного лабораторного блока питания LW-K3010D (обзор).
По обычаям маркировки современных ЛБП, их максимальные выходные напряжение и ток указываются прямо в наименовании (как правило). Например, для данного блока это — 30 Вольт и 10 Ампер.
Но данный ЛБП всё-таки будет исключением: на самом деле он может отдать более высокое напряжение — до 32 Вольт («бонус» в 2 Вольта от производителя). По току он просто соответствует заявленным характеристикам без запаса.
Этот блок имеет чисто аналоговую настройку выходных параметров.
При этом напряжение устанавливается довольно точно (до 0.1 В) с помощью многооборотного переменника; а величина выходного тока стабилизации — наоборот, устанавливается довольно грубо с помощью «обычного» переменника.
К положительным качествам этого блока можно отнести не только высокую отдаваемую мощность, но и вертикальную конструкцию, занимающую мало места на столе.
Приобрести его можно на Алиэкспресс: Вариант 1 и Вариант 2.
Далее рассмотрим семейство импульсных лабораторных блоков питания от того же производителя (Longwei), но более продвинутых и дорогих: от PS-302DF (30 В, 2 А) и до PS-1003DF (100 В, 3 А); всего — целых 10 (!) вариантов комбинаций напряжения и тока:
Это семейство блоков питания имеет всё ещё чисто аналоговое управление, но уже улучшенное: имеются регуляторы грубой и точной настройки как по напряжению, так и по току.
Кроме того, улучшена индикация: добавлены показания мощности; и все индикаторы сделаны 4-значными.
И, до кучи, блоки имеют выход USB 5V 2A для зарядки мобильников. 🙂
Существует также серия похожих по параметрам импульсных блоков питания компании Wanptek, но с другим дизайном. Эта серия включает восемь блоков с разными комбинациями токов и напряжений: от NPS306W (30 В, 6 А) и до NPS1203W (120 В, 3 А).
Один из серии этих блоков может отдать напряжение до 120 В; в то время, как у конкурентов максимум обычно составляет 100 В.
Эти блоки питания имеют узкую конструкцию, занимающую мало места на рабочем столе.
Индикация может быть трёх- или четырёхзначной; имеется индикатор мощности, отдаваемой в нагрузку.
Приобрести его можно на Алиэкспресс можно по ссылкам: Вариант 1 или Вариант 2.
Для тех, кто любит «погорячее», можно рекомендовать импульсный лабораторный блок питания Gophert CPS-3232 (32 В, 32 А). Итого, мощность — свыше киловатта!
Этот лабораторный блок питания имеет плоскую конструкцию, в связи с чем удобнее его будет применять на рабочем месте, оборудованном дополнительными уровнями рабочего пространства над столом.
Но, поскольку блок — импульсный, то вес его не слишком большой — около 2.2 кг; несмотря на очень высокую мощность.
Блок имеет цифровое управление, но несколько «заковыристое»: с одним регулятором-энкодером и кнопочками переключения регулируемого параметра (ток или напряжение). Возможности запомнить несколько настроек нет.
Кроме того, по отзывам, его вентилятор может иметь повышенную шумность.
Посмотреть актуальные цены и/или купить блоки питания этого мощного семейства на Алиэкспресс можно здесь. По этой же ссылке можно найти другие блоки с параметрами от 16 В / 60 А до 36 В / 30 А.
Следующий лабораторный блок питания — KORAD KA3005D (30 В, 5 А).
Он не отличается высокой мощностью, зато отличается продвинутым цифровым управлением: он может запоминать несколько настроек. Кроме того, напряжение и ток могут устанавливаться с высокой точностью; что обеспечивается 4-значными индикаторами.
Посмотреть актуальную цену и/или купить на Алиэкспресс можно здесь.
И, наконец, самый необычный из рассматриваемых сегодня лабораторных блоков питания — 3-канальный линейный лабораторный блок питания KORAD KA3305P.
Как и положено линейным блокам питания, он содержит много металла в виде трансформаторов и радиаторов, и потому — очень тяжелый. Его вес — 9.4 кг.
Один из его каналов — фиксированный и отдаёт напряжение 5 В при токе до 3 Ампер. Остальные два канала — регулируемые в пределах 0-30 В с током 0-5 А. Регулируемые каналы могут работать как «сами по себе», так и включены в параллельный или последовательный режим (инструкция — на сайте продавца, ссылка — далее).
Кроме того, этот блок питания имеет возможность запоминания нескольких настроек и интерфейс USB для связи с компьютером.
Посмотреть актуальную цену и/или купить на Алиэкспресс можно здесь.
Только что приведённая небольшая подборка не может охватить всё многообразие моделей лабораторных блоков питания, но показывает основные их классы.
Лабораторные блоки питания могут отличаться не только по мощности, но и по способу управления (цифровое или аналоговое), наличию памяти режимов, индицируемым параметрам, количеству каналов, и, наконец, по способу формирования выходного напряжения — импульсные или линейные блоки питания.
Линейные блоки питания — самые дорогие и тяжелые, поэтому их применение должно быть технически оправдано. Обычно они применяются в тех сферах, где предъявляются повышенные требования к уровню высокочастотных пульсаций и помех.
Во всех остальных случаях можно применять импульсные блоки питания, цена на которые — достаточно гуманная.
Какой выбрать лабораторный блок питания в 2021 году: ТОП-13 лучших моделей
Лабораторные блоки питания названы так неспроста, они действительно призваны помогать в лабораториях и располагаются там на постоянной основе. Данные устройства не предполагается использовать в полевых условиях или для работы в автомобиле. Кроме того, подразумевается, что показатели на них будут установлены с максимальной точностью и периодически будут корректироваться.
Критерии подбора
Главным критерием деления лабораторных блоков является — страна производства. Все приборы подразделяются на отечественные и импортные, большинство вторых изготавливаются в Китае. Главным их преимуществом является доступная стоимость, а недостатком — отсутствие или нехватка ряда документов. В любом случае, каждая модель данного вида приборов, несмотря на страну изготовления, нуждается в проверке надежности, поэтому контроль качества существует на каждом производстве. Правда лучшие модели обладают усиленной защитой от замыканий. Отечественные приборы обладают наиболее полным комплектом документации, что, к сожалению, повышает их стоимость.
Видео — Зачем нужен лабораторный блок питания дома и что с ним делать
Для того, чтобы не ошибиться в выборе устройства, необходимо изначально понять, в чем отличия лабораторного блока питания простого, а также понять различие в терминологии.
Лабораторный БП в отличие от простого формирует регулярный поток по одному каналу или нескольким. Также, он обладает дисплеем, блоком управления и защитой, которые отсутствуют у простого БП.
Блоки питания подразделяются на два типа — первичные и вторичные. Первичные преобразуют неэлектрическую энергию в электрическую, а вторичные — преобразуют электроэнергию для достижения нужных параметров. Лабораторные БП относятся ко второму типу.
Лабораторные БП относятся к вторичному типу питания
Параметры выбора
Перед покупкой лабораторного источника питания необходимо определиться со сферой и местом его применения. Использовать данный прибор можно для следующих целей:
Видео — Вопросы и ответы: выбор лабораторного блока питания
Характеристики подбора устройства
Существует несколько наиболее важных характеристик, на которые необходимо обратить внимание при подборе лабораторного источника питания:
Особое внимание следует уделить следующим параметрам:
Наиболее оптимальным вариантом для лаборатории является устройство с минимальным уровнем шума, максимально точной регулировкой и возможностью подключения различных функций.
Лабораторные источники питания: особенности выбора
Если театр начинается с вешалки, то каждая автоматизированная испытательная система, проверяющая радиотехнические устройства и радиоаппаратуру — уж точно с лабораторного стабилизированного источника питания.
Сегодня в статье раскладываем по полочкам: классификацию, конструктивные особенности, основные режимы и возможности блоков питания с регулировкой тока и напряжения. Рассмотрим матчасть и ответим на самые частые вопросы, которые возникают при выборе оптимального лабораторного блока питания (ЛБП), который снабжал бы вас чистым и стабильным питанием изо дня в день.
Итак, что такое ЛБП, для каких целей он служит.
Лабораторный источник питания – это электронное устройство, которое формирует и регулирует напряжение и ток, а при изменении напряжения питающей сети и сопротивления нагрузки, поддерживает заданные значения с высокой точностью. Один из видов источников вторичного электропитания (ИВЭП). Прибор оборудован экраном, кнопками, индикаторами, потенциометрами регулирования, защитными функциями от ошибочного включения и неправильного применения.
Абсолютно все лабораторные БП характеризуются по следующим признакам:
Типовые применения лабораторного источника питания
Источники питания применяются как для повседневных задач радиолюбителя, так и для точных производственных испытаний и измерений. Область применения источников питания обширна и связана с электроникой и радиотехникой. Типовые сферы использования:
Полное представление о задачах, для которых необходимо приобрести лабораторный источник питания поможет конкретизировать поиск и выбор оптимальной модели прибора.
Клиенты Суперайс могут выбрать в каталоге подходящую модель стабилизированного источника питания. В каталоге представлено более 140 моделей, каждый из образцов обладает определёнными преимуществами при решении конкретных задач.
При выборе руководствуются:
Рассмотрим подробнее основные технические характеристики источников питания, характеризующие эффективность устройства.
Основные рабочие характеристики
Состояние выходных характеристик при регулировании нагрузки отличается нестабильностью параметров тока и напряжения при необходимости изменить нагрузку тестируемого оборудования. На какие характеристики обращают внимание при выборе:
Грубая и точная регулировка, минимальный уровень шума, повышенные возможности при подключении смогут обеспечить оптимальный выбор прибора.
Стабилизированные ИП по характеру стабилизации: линейные и импульсные
Главный признак, характеризующий блок питания – это принцип его работы. Стабилизированные источники вторичного питания на полупроводниковых элементах по характеру стабилизации напряжения делятся на источники с непрерывным (линейным) и импульсным регулированием.
Основа линейного БП – понижающий низкочастотный трансформатор: изменяет напряжение сети до значения в несколько десятков вольт. Выпрямление напряжения производится за счет диодного моста сглаживанием синусоиды конденсаторами и заданием требуемого значения стабилизатором. Пример популярного линейного блока питания: трансформаторный БП с одним каналом YIHUA YH-305D (30 В, 5 А), эта модель способна выдавать мощность до 150 Вт.
Главное в импульсном ИП – это конденсаторы со сглаживающим зарядом и импульсами тока, сформированными трансформаторной обмоткой или индуктивностью. В работе задействованы транзисторы. Частота формирования токовых импульсов. Напряжение регулируется глубиной ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Пример мощного импульсного одноканального блока питания – MAISHENG MP3030D (30 В, 30 А). 
Более подробно о сравнении импульсных и линейных ИП мы уже написали в статье: Устройство, схемы и сравнение импульсных и линейных лабораторных блоков питания.
На какие особенности регулируемых блоков питания обращать внимание
Диапазон изменения тока и напряжения
Лабораторные настольные источники питания различаются пределами изменения выходных напряжений и тока. Различают два типа приборов, те, которые работают с фиксированными значениями и работающие с автоматическим ограничением мощности на выходе.
Фиксированным диапазоном отличаются ЛБП эконом-класса. Устройства выдают комбинацию напряжения и тока наибольшего значения по максимуму. Например, блок питания с одним каналом на напряжение 30 В и токе 10 А может поддерживать нагрузку (ток) неизменной долгое время при том же напряжении. Мощность составит U x I; 30 х 10 = 300 Вт. Однако, с таким напряжением и током невозможно установить другие большие значения тока и напряжения.
Автоматический выбор выходной мощности с ограничением пределов характерен для функциональных ЛБП с высокой точностью и дискретностью измерения выходного тока, достаточного для отладки любых, в том числе и маломощных устройств с батарейками. Такие блоки могут выдавать комбинации тока и напряжения в пределах мощности, на которую рассчитан прибор. Приборы относятся к универсальной категории устройств.
На габаритные размеры, вес и стоимость источники питания постоянного тока или напряжения влияет максимальная мощность, а не ток и не напряжение. Значит, надо выбирать устройство с автоматическим ограничением мощности на выходе.
Число каналов
Мощные ЛБП от 500 Вт, по большей части, одноканальные. Иногда возникает вопрос, а можно ли объединить в последовательную цепь несколько импульсных БП с одним каналом. Что для этого учитывают:
Поэтому, для схемы где имеется возможность применить несколько напряжений питания сети лучше всего использовать двух- или трехканальные стабилизированные блоки питания.
Пример многофункционального одноканального блока питания Korad KA3005D (30 В, 5 А) линейного типа, используемого для последовательного соединения в цепь. Прибор используется для промышленного производства и научных исследований. Выполняет измерение параметров питания и стабилизацию постоянного режима тока и напряжения во время технологических процессов. Прибор отличается:
Для справки: Параллельное соединение ИП с разными напряжениями чревато тем, что один из двух источников с большими пределами по мощности будет работать вполсилы. При подключении устройств с характеристиками 15 В / 30 А и 30 В / 30 А на выходе получатся значения 15 В / 60 А. Блок питания на 30 В будет выдавать всего 15 В. Не допускается подключать БП с разными токами, при КЗ мощный БП может вывести из строя более слабый.
Изоляция выходных каналов
Электрическая или как ее правильно называют гальваническая изоляция – это гарантия независимости напряжения и тока одного канала от других. Изоляция защищает канал от замыкания на землю и между другим каналом, защищает от электрического пробоя.
Гальваническая изоляция каналов предупреждает пробой напряжения между рядом расположенными каналами, значение которого может превысить 220 В. Она нужна для электронного оборудования, в котором присутствуют аналоговая и цифровая части. Служит для понижения шума чувствительной цифровой шины питания в аналоговую часть.
Трёхканальные лабораторный источник питания постоянного тока обладают следующим преимуществом. Устройство позволит запитать аналоговую часть схемы от двух каналов, используя двухполюсное питание, а питание от третьего канала приходит на цифровую часть. Пример 3-х канального импульсного источника питания постоянного тока – UNI-T UTP3305. Трансформаторный источник с тремя каналами – Atten (Gratten) APS3005S-3D. Гальваническая изоляция надежно защищает целостность каналов.
Требования к мощности и числу выходов
Главный вопрос, который задают при выборе стабилизированного источника питания: какая мощность потребуется, какие приборы вам придется испытывать? Сколько мощности будут потреблять испытуемые устройства?
По величине рабочей мощности источника питания выделяют обычные со стандартным и высоким значением мощности до 500 Вт и высокомощные, которые работают с величинами более 700 Вт. Отличие моделей заключается в функциональности и сфере использования.
Модели ЛБП средней мощности MAISHENG MS3010D и QJE PS3010N обеспечат регулировку оборудования в пределах до 300 Вт. Подробно о конструкции мы рассказали в видеообзоре: ИП с импульсным регулированием китайского производителя MAISHENG. Там мы нагружали популярные модели на полную и смотрели их начинку и схемотехнику!
Рисунок 4. Лабораторный блок питания постоянного тока для отладки радиолюбительских устройств с возможностью регулирования напряжения на выходе до 30 В и тока до 10 А. Режим измерения тока импульсным блоком питания.
Пример управляемого импульсного блока питания малой мощности MCH K305DN (30 В, 5 А). Регулировка выполняется потенциометрами на лицевой панели, напряжение до 31 В и тока до 5 А, который держит в течение 30 минут спокойно. Отличается большим КПД, малым весом и размерами.
Образцы с большой мощностью только одноканальные и только импульсные. Пример, MAISHENG MP1560D (15 В, 60 А), устройство выдает стабильное напряжение без помех 15 В и ток до 60 А, используется в лабораторных исследованиях и для ремонта электроники.
Образцы с мощностью до 3 кВ применяются в качестве приборов для стоек управления. Модели более 3 кВ, например, MAISHENG MP15030D (150 В, 30 А) с выходной мощностью 4,5 кВ применяются в промышленных стойках, так как имеют большой вес 9500 г и размеры 380 х 260 х 160 мм. Данные одноканальные ИБП обладают более высокими выходными характеристиками.
Для справки: Если БП нужны для стабилизации тока для повышения его значения при зарядке аккумуляторов, то алгоритм зарядки следующий. Вначале ток растет, а потом зарядка происходит в режиме минимальный ток – максимальный ток. Повышение нагрузки вызывает вывод одного блока на максимальный ток, а затем другого. Зарядка аккумуляторов профессиональными блоками питания, представленными в Суперайс производится как отдельно, так и в связке, не важно находятся устройства под нагрузкой или нет.
Конструкция лабораторных ИП большой мощности оборудована защитными устройствами, к которым относятся вентиляторы охлаждения, включающиеся при повышении температуры. Набор защит от перегрузки, повышения температуры, смены полярности.
Для увеличения выходной мощности предусмотрена возможность параллельного подключения нескольких приборов.
Для мощных блоков питания существует возможность удаленного программного управления через разнообразные интерфейсы Ethernet, IEEE-488.2 (GPIB) и другие, используемые в комплекте с автоматизированными комплексами.
Мощные ЛБП применяются в автопроме и альтернативной энергетике для регулирования собственного выходного сопротивления до нескольких Ом, что может пригодиться во время имитации работы аккумуляторных и солнечных батарей.
Защитные функции
Неправильное применение блока питания, подача повышенного напряжения или тока может представлять угрозу тестируемому оборудованию. Для того, чтобы этого не случилось, лабораторные источники питания обеспечиваются защитными функциями:
Форма выходного сигнала
Основная задача ЛБП – это формирование стабильного постоянного напряжения даже при изменении тока нагрузки. В быту и промышленности к потребителю поступает напряжение только с чистой синусоидой. Однако при использовании импульсного блока, во время замены переменного напряжения 220 В на постоянное для подключения электроники, синус, то есть форма напряжения меняется. Также в режиме стабилизации тока БП подает потребителю постоянный ток. Блоки питания оборудуются «Режимом изменения выходного напряжения по списку заданных значений». С этим режимом можно испытывать оборудование, подавая на него не идеальные сигналы со скачками, пульсациями и перерывами в напряжении, спадом и нарастаниями.
Ручное или программируемое управление
Работа программируемого источника питания постоянного тока основана на работе компьютерной программы, которая демонстрирует характеристики и настройки. Кроме этого, программа подразумевает включение нескольких ЛБП в измерительный комплекс.
Пример популярных программируемых блоков питания: трансформаторный Korad KA6005P и Rigol DP711 оба устройства с одним каналом. Отличаются надежностью и наибольшей востребованностью среди радиолюбителей трехканальные модели Korad KA3305P и OWON ODP3032.
Рисунок 5. Программируемый стабилизированный источники питания радиоаппаратуры Korad KA3305P
Особое внимание радиолюбителей и профессионалов обращаем на прецизионный блок питания со стабилизацией по всем параметрам Rigol DP832A. Выходная мощность до 195 Вт. Регулируемое напряжение по двум каналам 30 В и от 0 до 5 В по третьему каналу. Регулируемый ток до 3 А. Блок защищен от малейших выбросов тока на выходах с каждого канала, высоким КПД до 80% и коэффициентом падения напряжения и тока при стабилизации, не превышающей 0,01%.
К программируемым БП относятся многоканальные источники питания переменного и постоянного тока, которые входят в категорию интеллектуальных устройств.
Дополнительная возможность: компенсация падения напряжения в проводах соединения
Условие достигается наличием USB-интерфейса для управления источником питания с удаленного места. Также, использование буферной схемы, формирующей «плавающий» провод типа повторителя напряжения, где напряжение на выходе соответствует падению напряжения на минусовом (обратном) проводе.
Использование лабораторного блока питания для ремонта мобильных телефонов и ноутбуков
Для мастерских по ремонту мобильных телефонов, нужен БП с напряжением выхода до 15 В и значением тока от 1 А и выше.
Оценка неисправности мобильного телефона в 80% случаев основана на вычислении неисправности по току нагрузки. Телефон через набор съёмных концов подключается от ЛБП. От источника питания можно подключить любой телефон, даже с разряженной батареей. При включении телефона триггером PWR каждый этап загрузки демонстрируется амперметром, который показывает последовательность включения относительно потребления тока. Благодаря этому по току можно определить неисправный компонент телефона.
Стоимость блока питания
Покупая источник питания, потребитель должен в полной мере представлять реальную стоимость владения устройством. Учитываются потенциальные потери, которые происходят из-за простоя аппаратуры, затраты на защиту ЛБП, возможный ремонт, степень надежности БП.
Выбирайте производителя, которому доверяете. Оцените профессионализм и надёжность поставщика. На сайте Суперайс представлены модели, качество которых подтверждено сертификационными и гарантирующими документами.
Поставку надежных лабораторных блоков питания доверьте Суперайс
Выберите оптимальный вариант и оформите заказ, и наш менеджер свяжется с вами. В Суперайс всем клиентам, оформившим заказ на сумму свыше 3000 рублей, заказы доставляем бесплатно.
Наши технические специалисты работают с 03:00 до 16:00 по московскому времени и готовы ответить на любой вопрос и помочь вам в подключении и настройке оборудования.