Какой лабораторный блок питания выбрать
Мы решили, что идеальным станет написание небольшого FAQ. Для этого мы подобрали наиболее часто задаваемые вами вопросы по БП и постарались дать на них краткие ответы. В конце каждого ответа мы даем развернутое обоснование.
Время чтения: 17 минут |
Для чего нужен подстроечный резистор на источнике питания?
- OPP и OLP
- OCP
- OTP
- OVP
- Блок питания и LED нагрузка
- Блок питания и усилитель
- Блок питания и двигатель
- Блок питания и инструмент
- Основные обозначения
- Служебные линии
Подстроечный резистор предназначен для регулировки выходного напряжения с целью компенсации его падения в линии потребителя.
Передача энергии по проводам сопровождается их нагревом и как следствие - потери части энергии. Это проявляется в снижении напряжения в конце линии, у потребителя. При передаче энергии на дальние расстояния падение напряжения может быть ощутимым для чувствительного оборудования.
Для компенсации падения напряжения на конце линии необходимо поднять напряжение на самом приборе. Для этого и используют подстроечный резистор. Управляя им увеличивают напряжение на выходе до тех пор, пока в конце линии не будет номинальное значение (12 В, например).
ВАЖНО: Обычно производитель допускает регулировку напряжения подстроечным резистором в пределах ± 1% от номинального напряжения.
Если вам необходимо регулировать напряжение в более широком диапазоне, то следует выбрать БП со встроенным регулятором напряжения.
Блок питания с подстроечным резистором (слева) и регулятором напряжения (справа)
Основные обозначения
200-240VAC – Допустимый диапазон входного напряжения;
110/220V – Номинальное напряжение (указывается у переключателя напряжения);
W – Номинальная мощность в ваттах (например, 150W);
FG – Клемма для подключения заземляющего провода;
L – Клемма для подключения фазного провода;
N, NC – Клемма для подключения нулевого провода;
DC OUT, DC Output – Выход постоянного тока (общее обозначение группы клемм для DC-DC и DC-AC);
CH – Обозначение изолированного выходного канала (при наличии нескольких каналов);
V+, DC+, OUT+, POS+ – Выход положительной полярности;
V–, DC–, OUT–, NEG– – Выход отрицательной полярности, при наличии клеммы G или GND. При отсутствии клеммы «земля» – выход нулевого потенциала;;
G, GND, Ground – Выход нулевого потенциала («земля»);
0-24V – Диапазон регулировки выходного напряжения (для регулируемых БП);
0-10A – Диапазон регулировки выходного тока (для регулируемых БП). Для не регулируемых блоков – диапазон допустимой токовой нагрузки. Если минимальное значение токового диапазона не равно нулю (например, 0,5-5 А), то подключение нагрузки создающей меньший ток не допускается.
Есть ли гальваническая развязка в блоках питания?
Все, кроме некоторых бескорпусных, имеют тот или иной тип гальванической развязки.
Все современные блоки, имеющие стабилизацию тока и защиты выходных цепей, конструируются с одним из двух видов гальванической развязки: трансформаторной или оптической. Гальваническая развязка применяется для обеспечения надежной работы, безопасности выходных цепей и защиты потребителей.
Она связывает выходные и входные цепи. По этой линии передается сигнал обратной связи на управляющий ШИМ-контроллером. В случае повреждения входных цепей – потенциал высокого напряжения не достигнет потребителя. На его пути «встанет» трансформатор или оптопара.
Электрическая принципиальная схема блока питания с оптронной гальванической развязкой
Что использовать?
- Электронные нагрузки с функцией заряда;
- Зарядные устройства;
- Платы BMS (Battery Management System);
- ЛБП;
- Источники со стабилизацией по току и напряжению, а также с защитой от перенапряжения (OVP).
Защита от перегрузки
OPP (Over Power Protection) или OLP (Over Load Protection) – защита при превышении тока (мощности) потребляемого блоком. Защита реализуется ШИМ-контроллером, специализированной микросхемой или системой активной корректировки мощности PFC (Power Factor Correction).
Какие виды защит блоков питания бывают?
В источниках и ЛБ могут быть реализованы следующие защиты: OPP/OLP, OCP, OTP и OVP.
Её наличие обеспечивает защиту как потребителя, так и самого источника от различных аварийных режимов, возникающих на участках схемы «блок питания – линия – потребитель».
Практически все блоки имеют защиту от перегрузки. Она обеспечивает минимальную защиту как самого блока, так и потребителя. Однако для надежного питания чувствительного оборудования, отдают предпочтение источнику с большим числом защит.
В БП и лабораторных блоках могут быть реализованы следующие виды защит: от короткого замыкания, перегрева, перегрузки и перенапряжения.
Классификация лабораторных источников питания
Лабораторные источники питания можно классифицировать по самым разным параметрам. Наиболее популярный метод классификации – по принципу действия, в соответствии с которым все источники питания можно разделить на импульсные и линейные. Последние также называют трансформаторными.
Каждый из типов блоков имеет свои преимущества. Так, к примеру, импульсный блок питания характеризуется высоким коэффициентом полезного действия и значительно большей мощностью по сравнению с трансформаторными агрегатами. В тоже время линейный источник питания обладает такими достоинствами как простота и надежность конструкции, а также низкая стоимость ремонта и ценовая доступность запчастей.
Служебные линии
+S, –S, RS+, RS–, +SENSE, –SENSE – Клеммы предназначены для отслеживания падения напряжения, подаваемого потребителю (нагрузке);
RC+, RC–, RC, RCG – Контакты для дистанционного управления (Remote Control);
Схема подключения к блоку питания служебных линий
P, P+, LP, CS – Клемма используются, в сочетании с клеммой R.C.G, P– или G (служебной группы контактов), для согласования работы нескольких блоков с общей нагрузкой;
POK, PWR_OK, DC_OK – Клеммы для передачи сигнала POK («Power Good» и «Power Fail»). Предназначены для подключения внешних устройств, отслеживающих включение и отключение блока питания. Напряжение сигнала обычно ограничено и не превышает 5-6 В. Сигнал формируется при включении с определенной задержкой после достижения номинального напряжения на выходе и отключается перед его выключением.
Временная диаграмма формирования сигнала РОК
Друзья, здесь мы постарались ответить на самые часто задаваемые вами вопросы по блокам питания. По мере появления от вас новых мы будем добавлять в эту статью.
Лабораторный блок питания представляет собой востребованное среди профессионалов оборудование, которое активно используется инженерами, занимающимися разработкой и ремонтом различных электронных устройств. В настоящий момент существует огромное количество лабораторных источников питания. Число самых разных вариаций столь велико, что новичку будет непросто сориентироваться в таком многообразии оборудование. Чтобы выбрать оптимальный источник питания для определенных целей, рекомендуется разобраться в особенностях различных типов блоков, а уже после принимать решение о покупке.
Автомобильные усилители
Здесь выбор несколько сложнее. Усилители имеют переменную мощность, которая зависит от максимальной громкости и от силы выдаваемого сигнала.
Также стоит учитывать, что производители указывают выходную мощность усилителя, а не потребляемую из сети. Поэтому расчет требуемой мощности нужно корректировать с учетом КПД усилителя.
- Класс D – 90%;
- Класс C – 78,5%;
- Класс B – 78,5%;
- Класс AB – 40%;
- Класс A – 20%.
(мощность усилителя) х (КПД) ≤ (мощности блока питания)
Можно ли зарядить ЛБ или блоком питания аккумулятор?
Да, можно, но не любым.
Мы рекомендуем использовать для зарядки аккумуляторов специализированные зарядные устройства.
- Характеристики должны позволять выдавать требуемое зарядное напряжение и необходимый ток;
- Необходимо осуществлять постоянный контроль всей процедуры заряда.
Однако использование неспециализированных приборов сопряжено с рядом проблем, таких как:
Защита от перенапряжения
OVP (Over Voltage Protection) – защищает ИП при появлении на его клеммах напряжения превышающее номинальное или установленное пользователем (для регулируемых).
Эта защита полезна при зарядке аккумуляторов регулируемыми источниками.
Можно ли включить два источника питания вместе?
Можно, но не все.
Мы не рекомендуем совместное использование ИП, если в них не предусмотрены цепи согласования.
Кажется, что блок питания - работает также, как батарейка или аккумулятор, но в действительности это не так. Каждый блок конструируется для индивидуальной и независимой, от других источников, работы. Это в первую очередь электроснабжение пассивных потребителей. Однако каждый прибор содержит сложные схемы входных и выходных цепей, а также схемы защиты и обратной связи. В них все элементы настроены на определенный режим работы. Совместное же включение нескольких блоков нарушает работу всех элементов схемы, и может привести к их повреждению.
Это связано с тем, что из-за незначительных, на первый взгляд, различий в напряжении и характеристиках элементов выходных цепей возникает взаимное влияние источников на работу друг на друга. И согласовать работу нескольких блоков, для устранения взаимного влияния – невозможно.
В качестве исключения можно выделить многоканальные ЛБП допускающие объединение своих каналов для увеличения выходного напряжения или тока. Также существуют блоки имеющие линии согласования режимов работы, например Mean Well SP-500-48. Однако даже они не могут полностью избавится от взаимного влияния.
Если вам требуется мощный источник постоянного тока, то мы сможем подобрать прибор с требуемыми характеристиками или предложим источники имеющие заводские линии согласования при совместной работе нескольких ИП.
Электродвигатели, насосы и компрессоры
Это самая неоднозначная нагрузка для БП. Как и любой двигатель, коллекторные машины постоянного тока, при пуске, создают повышенный пусковой ток. Для двигателей небольших мощностей он превышает номинальный ток в 3-5 раз. Это обусловлено инерцией ротора и полезной нагрузкой на валу.
Поэтому применять блоки питания без соответствующего запаса по мощности нельзя. При неверном подборе, в лучшем случае сработает токовая защита, а в худшем – блок выйдет из строя.
(3-5) х (мощность двигателя) ≤ (мощности блока питания)
Один из методов снижения пусковых токов - устройства плавного пуска или шунтирующего реостата.
Если у двигателя есть «свободный выбег», то есть после отключения от питания мотор не останавливается, то он начинает работать как генератор отдавая ток обратно в прибор. Это может привести к повреждению блока если не использовать схемы соответствующие защиты.
Что же выбрать? Преимущества и недостатки линейных и импульсных блоков питания.
На сегодняшний день импульсные блоки питания используются повсеместно, и они активно вытесняют с рынка менее удобные линейные агрегаты. Теме не менее, только в работе можно оценить сильные и слабые стороны импульсных и трансформаторных блоков питания.
К достоинствам импульсных агрегатов нужно отнести:
• Высокий коэффициент стабилизации;
• Высокий коэффициент полезного действия;
• Более широкий диапазон входных напряжений;
• Более высокая мощность по сравнению с линейными устройствами.
• Отсутствие чувствительности к качеству электропитания и частоте входного напряжения;
• Небольшие габариты и достойная транспортабельность;
• Доступная цена.
К явным недостаткам импульсных источников питания стоит отнести:
• Наличие импульсных помех;
• Сложность схем, что негативно сказывается на надежности;
• Ремонт далеко не всегда удается произвести своими руками.
Трансформаторные блоки питания также имеют ряд плюсов, среди которых:
• Простота и надежность конструкции;
• Высокая ремонтопригодность и дешевизна запчастей;
• Отсутствие радиопомех;
Как вы понимаете, у трансформаторных блоков питания есть и недостатки, среди которых:
• Большой вес и габариты, что часто делает транспортировку очень неудобной;
• Обратная зависимость между КПД и стабильностью выходного напряжения;
• Металлоемкость конструкции.
Лабораторные блоки питания на сегодняшний день представлены огромным ассортиментом агрегатов. Спросом пользуются и импульсные, и трансформаторные блоки. Удачный выбор оборудования напрямую зависит от того, какие цели вы преследуете, приобретая блок питания. Если вы хотите всегда иметь под рукой надежный агрегат с отсутствием радиопомех, который редко ломается и легко поддается ремонту, тогда стоит обратить внимание на трансформаторные блоки питания. Если же для вас важна мощность и коэффициент полезного действия, тогда вам стоит подробнее изучить импульсные устройства.
Наиболее мощные лабораторный блоки питания представлены импульсными моделями:
В статье рассматривается ассортимент присутствующих на рынке лабораторных источников питания в доступном ценовом сегменте, от устройств хобби-класса до полупрофессиональных. Анализируются особенности приборов, достоинства и недостатки, сравниваются по критерию цена-качество. Приведены ссылки на источники информации, использованные при составлении обзора.
Содержание
Классификация
- "одноканальные";
- "двухканальные" (имеют два регулируемых выхода напряжения);
- "трёхканальные" (три выхода: как правило, 2 регулируемых, и 1 нерегулируемый +5В)
- напряжение: 0..15В(18В) ..30В(32В) ..(50В)60В
- ток: 0..2А(3А) ..5А ..10А ..20А ..30А
- Линейные (классические трансформаторные),
- Импульсные (для больших мощностей).
- Максимальная выдаваемая мощность (напряжение и ток) отражена числом (обычно 4-значным, редко 3- или 5-), например: "3005" (напряжение до 30В и максимальный ток до 5А); "1502" (до 15В и до 2А)
- Буквы до номера — это код производителя ("PS..", "HY..", "AX..")
- Второе число после чёрточки — число каналов (например, два канала "HY3005-2", три канала "HY3005-3")
- BAKKU, DazHeng, ZHAOXIN(дешёвый Китай — эти БП ненадёжные, часто горят)(ха! подобно Mastech, стал завозить добротный Китай и продавать под своей торговой маркой)(своих заводов не имеет — это только Российская торговая марка, завозит избранные модели добротных китайских БП и клеит свою лейбу)(хороший Китай — самый ходовой в бюджетном классе)(оптимум функционала и качества — я рекомендую!)(их прецизионные блоки питания "NRP", известные в России как "АКИП",внесены в Госреестр РФФ)(молодая китайская фирма, избравшая приоритетом высокое качество продукции — поэтому их осциллографы и блоки питания внесены в Госреестр РФФ!) и другие прецизионные и специализированные БП, обычным людям недоступные.
Одноканальные блоки питания
- Они самые дешёвые.
- И их самый разнообразный выбор моделей:
- по мощностям: маломощные до 3А, средние до 5А, мощные до 30А, сверхмощные до 60А и выше.
- по индикации: цифровые LED (светодиодные), цифровые LCD (жидкокристаллические), аналоговые стрелочные индикаторы.
- по управлению: аналоговые крутилки потенциометры, цифровые крутилки энкодеры, цифровые кнопки.
- по разнообразию брендов — на любой выбор цена/качество.
-
(схемы принципиальные на БП Mastech я нашёл тут)
- Присутствует режим "стабилизации тока" (полезнейшая функция!)
- Есть всевозможные защиты выхода: от переполюсовки, от перенапряжения, от перенагрузки.
- В отличие от дешёвых БП, вес Axiomet больше на 20%-50% — т.е. внутри явно много железа! И главное: тут большой силовой трансформатор — а значит больше и запас мощности, и надёжность устройства. (разбирали, смотрели — действительно, габариты трансформатора внушают!)
- Для охлаждения: На задней стенке стоит большой, безшумный и неломающийся радиатор. Кулеров нет! Внутри тоже: все силовые компоненты, где требуется, посажены на собственные радиаторы.
- Внутри AXIOMET тоже выглядит очень опрятно: все провода подвязаны и закреплены, все контакты в изоляции, на корпусе больше опорных стоек и стяжек… (на сборке — не экономили)
- Корпус сделан добротно: большие и надёжные клеммы, удобные кнопки и крутилки… Радует удобная мелочь: ручка сверху на корпусе, для переноски.
- Индикация: AXIOMET делает лабораторные БП только с цифровыми LCD-индикаторами. (В условиях низкой освещённости их плохо видно — это не очень удобно, LED были бы лучше… Но в условиях хорошей освещённости — наоборот, лучше видно LCD, чем LED!)
- Также присутствует режим "стабилизации тока"
- На выходе выдаёт до 60В! (вообще, это редкая особенность: большинство лабораторных БП средней мощности выдают только до 50В)
- Область применения: множество электрических схем, для которых напряжения до 30В мало — где требуется повышенное до 50..60В (это отдельный класс схем — и под них заточен отдельный класс лабораторных БП)(аккредитация Росстандартом, признание метрологов — это очень круто!)
- Регулировка осуществляется: четырьмя эргономичными крутилками, а не цифровыми кнопками (хочу отметить, лично мне крутилки гораздо удобнее)
- Для охлаждения: сзади также имеется большой охладительный радиатор
Одноканальные БП пониженной мощности
Есть также целый ряд моделей пониженной мощности (на меньшие напряжения и ток, и дешевле) — годятся для ремонта мобильных телефонов:
Для тех, кто хочет сэкономить деньги (про бюджетники)
- Использованы некачественные комплектующие и без запаса мощности.
Силовой трансформатор также недостаточной мощности — ниже заявленной.
И из-за удешевлённых компонентов, блоки питания НЕ держат заявленные режимы (перегреваются, а на предельных режимах сгорают). - Схемотехнически: упрощены схемы управления (например, вместо каскадов на операционных усилителях — просто транзисторные каскады); упрощены схемы защиты от нештатных режимов.
- Для охлаждения: вместо радиаторов, силовые элементы в лучшем случае посажены на алюминиевую пластинку, а то и просто висят в воздухе. А на задней стенке стоит один ШУМНЫЙ кулер и всё это обдувает. (Ну, так как все элементы работают в режиме перегрузки, то это наверное был единственный выход, чтобы оно хоть как-то работало. )
- Хлипкие клеммы, корпус, шнуры.
- Внутри: качество монтажа компонентов — самое что ни на есть "китайское", пайка посредственная, корпусные крепления упрощены, провода болтаются.
- Достаточно высок процент заводского брака.
- Преимущество единственное — цена! Но это очень веское преимущество, потому что их цена: в 2 раза меньше, чем у аналогичных HYelec!
- Схемы, переделка и модернизация "DAZHENG PS-1502DD (15В 2А)":
отзыв от Microsin,
отзыв от Alex_EXE,
отзыв от Paul Freeman,
тема на форуме Radiokot,
тема на форуме EasyElectronics.ru - Обзор, тестирование и комментарии "DAZHENG PS-305D (30В 5А)": статья от Яростанмаш
Итак, если вы решились экономить, то рекомендую обратить внимание на следующие модели:
- Здесь есть "стабилизатор тока", что очень полезно! И если сравнивать с хорошим китайским аналогом "HYelec HY3005", то "ZHAOXIN RXN-305D" поддерживает все те же функции, и не уступает по характеристикам стабилизации напряжения и тока (по крайней мере заявленным на сайте, хотя метрологическую экспертизу им никто не проводил)! Между ними значительная разница — только в качестве внутреннего исполнения, монтажа… Но HYelec — и стоит в два раза дороже!
- Как свидетельствует гарантийная статистика: если в нём нет заводского брака, то при соблюдении щадящих режимов работы, этот блок питания прослужит вам долго.
- Важно: не используйте этот блок питания на предельных режимах! Возьмите за правило: на длительное время — нагружать не более чем на 80%; лишь кратковременно — допустимо на 100%
- В этой модели нет режима "стабилизации тока", даже не ищите, — есть только "простая защита от перегрузки и КЗ"! Соответственно, область его применения значительно сокращается.
- Внимание! У модели "1502" есть конструктивная недоделка (смотри схему принципиальную): из-за упрощённой реализации (только стабилизатор LM723 и усилитель тока на биполярных транзисторах) — не терпит пониженного выходного напряжения! Потому что тогда на силовом регулирующем транзисторе выделяется большая мощность: тем больше, чем ниже выходное напряжение, т.е. соответственно, чем больше падение напряжения на этом транзисторе… Транзистор перегревается и сгорает — это самая частая причина выхода этой модели из строя! Таким образом, при малом выходном напряжении — рекомендуется брать ток не больше 0,5-0,7А.
- И ещё обязательно, сразу после покупки, сделайте в этом БП маленькую доделку: на главный силовой регулирующий транзистор (что выведен на заднюю стенку корпуса) прикрепите большой радиатор! Это очень важно для выживания этой модели!
Имейте в виду, что ещё есть похожая модель "BAKKU BK-1502DD" — в ней триггерная "защита от перегрузки по току": чтобы её сбросить, надо выключить питание. Возможно такое поведение где-то и имеет смысл… Но Microsin поругал её в своём отзыве: "Самая неприятная вещь в источнике питания PS-1502DD — триггерная защита по току. Она очень неудобная — для её сброса нужно полностью выключать питание и ждать пару секунд. С такой защитой ручка регулировки тока почти теряет смысл."
Купить можно за 320грн.=40$=1200руб.
Стрелочные индикаторы
- Шкала стрелочного индикатора неточная: например, если блок питания рассчитан до 5А — то и амперметр соответственно проградуирован до 5А — следовательно, трудно разглядеть десятые доли ампера, и вообще невозможно сотые! (Аналогичное справедливо и для напряжения.) А для цифровых трёхразрядных индикаторов, которые стоят во всех даже самых дешёвых БП, — это вообще не проблема.
- Снять точный номинал потребляемого тока, точно подстроить напряжение — на стрелочных блоках питания это проблема — они для другого предназначены… Выбирайте стрелочные блоки питания, для работы с устройствами, которым не требуется точных напряжений питания.
- Шкала стрелочного индикатора плохо масштабируется: Так что, если вы потом решите переделать свой блок питания, то учтите что расширить ему диапазоны не удастся! Поэтому и на запчасти он менее ценен.
Режим работы "стабилизация тока" в лабораторных БП
- Со "стабилизацией напряжения" всё понятно — блок питания держит на выходе заданное напряжение, и старается его удержать при любом потребляемом нагрузкой токе, пока мощности хватит.
- А вот "стабилизатор тока" — это когда при превышении заданного предела потребления тока, БП начинает автоматически понижать Uвых, чтобы удержать ток на заданном пределе Imax.
- А если ограничивать и ток, и напряжение — то блок питания будет стремиться выдавать меньший минимум.
- В противоположность этому, "простая защита от перегрузки и КЗ" (которая используется только в самых дешёвых блоках питания, или только в очень мощных) — означает, что при превышении заданного предела потребления Imax, блок питания просто пикнет и вообще отключит выходное напряжение, трактуя ситуацию как КЗ. После внештатной ситуации, блок питания включается вновь: опционально, либо сам автоматически через несколько секунд, либо только после ручного сброса по питанию (т.н. триггерная защита).
-
Хорошо тестировать светодиоды и другие "токовые приборы" — просто и надёжно!
Когда я рассчитывал токоограничивающий резистор (простейший драйвер) для белого сверхяркого светодиода, то конечно стремился не потерять ни один Люмен яркости, но при этом и удержать светодиоды в допустимом режиме. В расчётах всё получается очень просто. Но в действительности всё сложнее: светодиоды имеют диапазон допустимых токов, а величина тока очень влияет на яркость. Однако, при перегреве — они действительно сгорают очень быстро!
Возникла подзадача: определить оптимальную величину тока для конкретной модели, конкретного производителя светодиода… Даташит тут не решение: там указан широкий диапазон и лишь «безопасных» токов (а можно и больше, если осторожно). В таких случаях, найти оптимум можно только экспериментально! А для подобных экспериментов необходим источник тока. Тогда я много наэкспериментировался и в полной мере оценил всю полезность «источника тока» в лабораторном БП! Ну, и светодиодов пожёг тоже немало… ;)
В статье рассматривается ассортимент присутствующих на рынке лабораторных источников питания в доступном ценовом сегменте, от устройств хобби-класса до полупрофессиональных. Анализируются особенности приборов, достоинства и недостатки, сравниваются по критерию цена-качество. Приведены ссылки на источники информации, использованные при составлении обзора.
Содержание
Многоканальные блоки питания
- Чтобы запитать сразу два участка схемы разными напряжениями
- Или в том числе, чтобы запитать схему разнополярным напряжением
- Или чтобы одним каналом запитать схему, а вторым — моделировать некий входной информационный сигнал
Теоретически, один двухканальный БП можно заменить двумя одноканальными. В своё время я задал себе вопрос: "Можно ли купить два одноканальных, взамен одного двухканального? Какие плюсы/минусы?" (более универсальное решение)
Габариты двухканальных — практически в два раза больше и тяжелее одноканальных (тут без разницы).
- "HYelec HY3005" (одноканальный, 30В 5А) 1200грн.=150$=4400руб.
- "HYelec HY3005-2" (двухканальный, 2x30В 2x5А) 1700грн.=210$=6200руб.
Для двухканальных блоков питания (например, "HYelec HY300X-2") регламентируется важная возможность: "При необходимости каналы соединяются последовательно или параллельно для удвоения выходного напряжения или тока соответственно". Это очень полезно: так можно запросто получить на выходе до 60В или до 10А! Схема блока питания рассчитана и обеспечивает всё необходимое для согласования каналов и нагрузки.
- Обязательно надо, чтобы вход каждого блока питания был гальванически развязан от выхода. Аналогично этому, каналы в многоканальных БП гальванически развязаны между собой.
- И конечно, максимальный ток в связке должен быть не больше самого слабого БП. Иначе, внимание, при превышении тока потребления выше наименьшего предела — более мощный блок питания в связке спалит малотоковые.
- Чтобы они имели встроенные защиты по выходу: "от переполюсовки" (подачи на выходные клеммы напряжения обратной полярности), "от перенапряжения" (подачи на выходные клеммы напряжения прямой полярности, больше чем генерирует сам БП) и "от перегрузки" (адекватная реакция на понижение сопротивления нагрузки и превышение максимально допустимого тока потребления).
- И также, чтобы они имели режим "стабилизатора тока" — это необходимо для автоматического согласования выдаваемой мощности (тока) несколькими запараллеленными блоками питания на одну динамическую нагрузку.
Предупреждение: Работать с последовательно или параллельно соединенными источниками питания в целях безопасности следует очень аккуратно — велика вероятность выхода источников из строя.
Мощные и Сверхмощные блоки питания
Мощные лабораторные блоки питания — дают большой ток (это нужно чаще, чем большое напряжение). А диапазон выдаваемых напряжений тот же: обычно до 30В, редко до 60В.
Обычно, мощные блоки питания делают импульсными (для линейных требуется слишком большой трансформатор), поэтому эксперты отмечают, что такие БП на выходе дают небольшие пульсации, в отличие от маломощных лабораторных трансформаторных БП. На эту тему есть много споров на форумах… Но лучше почитайте статьи: "Сравнение импульсных и линейных источников питания" или "Источник питания: Линейный или Импульсный?".
Но элитные модели мощных БП — также бывает делают и линейными.
Габариты и вес мощных блоков питания — примерно столь же велики, как и у многоканальных.
Для примера, рассмотрим весь модельный ряд фирмы HYelec:
- HY3010 (линейный, до 30V 10A, LED-индикаторы, Пульсации <0.5mVrms)
- HY3020 (линейный, до 30V 20A, LED-индикаторы, Пульсации <1mVrms)
- HY3010M (с цифровым управлением, до 30V 10A, LED-индикаторы, Пульсации <0.5mVrms)
- HY3020M (с цифровым управлением, до 30V 20A, LED-индикаторы, Пульсации <1mVrms)
Из других брендов, можно выделить:
- Поддерживает режим "стабилизации тока"(редкая функция в классе мощных БП)
- Регулировка осуществляется: четырьмя эргономичными крутилками на панели. (хочу отметить, что крутилки — гораздо удобнее, чем кнопки)
- Охлаждение: сзади большой радиатор, с кулером.
- Это линейный блок питания — внутри имеется высокоэффективный тороидальный трансформатор (ещё одна редкая особенность в классе мощных БП)! Соответственно, гарантируются низкие пульсации и шумы по выходу (<2mVrms). Стабильность удержания режимов тока и напряжения (при колебаниях напряжения питания и при динамической нагрузке) — в целом, в ~2раза выше, чем у похожей модели "HYelec HY3010MR" (импульсной, с цифровым микропроцессорным управлением).
- А погрешности измерительных вольтметра и амперметра — на порядок ниже, чем у "HYelec HY3010MR"!
- Вот поэтому он внесён в Госреестр средств измерений РФФ: регистрационный №32050-06(аккредитация Росстандартом, признание метрологов — это очень круто!)
- Разумная цена.
- Данная модель способна одновременно заменить сразу три источника с различными диапазонами тока и напряжения: 60В-15А; 30В-30А; 15В-60А. (на панели имеется трёхпозиционный переключатель режимов)
- Небольшой вес (всего 4,2 кг) — потому что блок питания импульсный.
- Корпус прибора может комплектоваться дополнительным креплением для монтажа в стандартную 19-ти дюймовую рэковую стойку.
Cверхмощные лабораторные (регулируемые) БП
Cверхмощные лабораторные блоки питания (1КВт и выше) — это уже не бюджетный диапазон: цены на них весьма велики! И в обычных магазинах их найти не реально.
- На слишком большой разброс мощностей источники питания не делают — не понятно для какой сферы применения рассчитывать.
- Для генерации разного тока требуется разная элементная база: мощнее трансформаторы, импульсные схемы, больше силовых каскадов.
- И чем мощнее блок питания, тем хуже его характеристики стабилизации по пульсациями.
- В принципе, универсальный блок питания на все случаи жизни — построить можно. Но это будет нерационально: дорого, большие габариты, тяжёлый… Так что мощность БП выбирают специализированно — под задачу.
Многоканальные БП повышенной мощности
Найти многоканальные БП большой мощности можно — их производят! Но в обычных магазинах не продают — спроса нет: дороговатые получаются, а сферы применения им мало.
Обычно нужен: либо большой ток, либо хитрые функции. Поэтому больше, чем на 20А на канал — в двухканальных лабораторных БП я не встречал.
Трёхканальных БП большой мощности я также не встречал.
Специализированные блоки питания
Хочется выделить ПРЕЦИЗИОННЫЙ лабораторный блок питания "MANSON NSP-3630" (одноканальный, до 36В 3А, мощность 100Вт)
Руководство пользователя "MANSON NSP-2050/3630/6016" (PDF)
Спецификация на "MANSON NSP-2050/3630/6016" (PDF)
- Там где нужен тонкий и чёткий контроль за выходными параметрами тока и напряжения.
- Где недопустимы шум, наводки, пульсации по питанию.
- Отлично справляется с динамической нагрузкой. (Незаменим, например, в звукотехнике!)
- Регулировка осуществляется: двумя крутилками на передней панели — это энкодеры (тактильно, работают со щелчками). Дискретность регулировки: каждый щелчок изменяет напряжение на 0,11В. Таким образом, управление этим блоком питания чисто цифровое — дрейф во младшем разряде исключён!
- Индикатор: LCD, с голубой подсветкой (отличная видимость показаний в любых условиях).
- Имеет четырёхразрядные индикаторы вольтметра и амперметра — в то время как, во всех обычных только трёхразрядные! Это позволяет сверхточно измерять: выходные напряжение (до сотых вольта) и ток (до тысячных ампера).
- Блок питания импульсный, но тем не менее, его выходные характеристики по пульсациям — приближаются к линейным блокам питания:
- Шумы и пульсация:
- Стабилизация напряжения:
- Стабилизация тока:
- Изменение напряжения при изменении нагрузки от 10% до 100%:
Послесловие
И на последок, хочется добавить, что техника постоянно модернизируется (обычно в лучшую сторону): появляются новые модели, улучшаются старые (например, переводятся на цифровое управление) — ведь сейчас электроника очень быстро развивается! И никто точно не знает, что нас ждёт завтра в магазине… Поэтому производители обычно пишут предупреждение на своих официальных сайтах и в спецификациях: "SPECIFICATIONS ARE SUBJECT TO CHANGE WITHOUT PRIOR NOTICE"! ("Изменения в спецификацию вносятся без предупреждения", "Изменения возможны. ")
Информация в этой статье — также быстро устареет. Автор статьи лишь надеется, что собранная здесь информация даст новичкам базовые ориентиры в обширном море выбора лабораторных блоков питания. Ещё предупреждаю: наряду с широким выбором моделей, в продаже иногда могут одновременно существовать и разные ревизии этих моделей (старые и новые, усовершенствованные). Описания также устаревают — перепроверяйте описание выбранной вами модели в разных источниках, чтобы быть уверенными в её функциях и характеристиках. И потом также внимательно смотрите какой экземпляр перед вами в магазине, потому что "возможны варианты".Заглянул сегодня в копилочку… ой мамо! Спасибо, народ, огромное, но я ж сопьюсь. Куплю ка я себе лучше полезный девайс, да поделюсь с вами соображениями по поводу очередной железки. И мне польза и вам информация.
Выбор пал на лабораторный блок питания. Давно себе хотел, но все как то не до него было…
В чем фишка лабораторного питальника? Во первых можно задавать любое напряжение от нуля до максимума БП с точностью до десятых, а в крутых моделях и до сотых вольт. Но я ценю его не за регулировку напряжения, в самом деле, много ли надо разных напруг? 12, 5 да 3.3 вольта собственно этого хватит в большинстве случаев так что тут можно и обычный комповый задействовать. Меня же больше привлекает возможность регулировки ограничения по току. То есть можно взять и указать, что максимальный ток, который может выдать БП будет не больше 0.3А и задать предельное напряжение, скажем в 10 вольт. Теперь мы можем смело сажать на блок питания, к примеру, мощный светодиод с номинальным током в 0.3А без всяких токоограничительных резисторов и он не сгорит, так как БП сам сбросит напряжение настолько, чтобы через диод прошел ток не более чем заданный. Если даже БП закоротить, то он все равно будет пытаться поддерживать заданные 0.3А в короткозамкнутом проводнике, снижая напругу до минимума.
Проще говоря, образуется вот такая вот характеристика:Как и где может это пригодиться? Ну, например, когда боишься что либо спалить в результате экспериментов, поэтому ограничиваешь ток до уровня потребления схемы и смело ковыряешься в девайсе. Если что коротнешь, то БП тебя подстрахует. Ремонтники с помощью таких БП любят искать КЗ в хитрых фирменных кабелях для всяких ноутов — делают токоограничение в пару ампер и подают его в шнур. Там где КЗ будет нагреваться, так что смело можно вскрывать нужный участок и чинить, не потроша и не коцая весь провод.
Можно использовать такой БП в разного рода опытах, к примеру, у тебя есть MOSFET которым бы ты хотел управлять движком. Но целевой движок еще не докупил, а тот что в наличии более прожорлив и транзистор его не потянет. Не беда — запитываешь цепь от БП с ограничением по току и смело подлкючаешь тот что есть — и схему проверишь в условиях максимально приближенных к боевым (движок, хоть и другой, куда лучше чем городить его подобие из резисторов) и вся цепь жива останется.
Можно подавать разные напряжения на затворы тех же полевиков, чтобы посмотреть характеристики вживую, можно подавать токи на базы биполярных. В общем, для опытов лучше не придумаешь.Какой БП покупать, тут надо исходить из потенциальных запросов. Они различаются номинальными напряжениями и предельно допустимыми токами. Есть еще такие параметры как точность выставления тока и напряжения, хорошо если будет по две рукоятки Грубо-Точно на каждый параметр. Для работы с аналогом желательно иметь двухканальный БП который может выдавать два напряжения в плюс и в минус относительно нуля — многие аналоговые схемы имеют двуполярное питание.
Я вот прикинул, что мне выше 15 вольт вряд ли потребуется БП, а ток бы желательно от 2А, лишним не будет. Работаю я преимущественно с цифрой, а значит мне хватит и одного канала. Великая точность тоже не нужна. Хоть и на инструменте я предпочитаю не экономить, но БП это штука не повседневная поэтому мне хватит чего попроще.
В итоге, взял себе HY-1503D в MASTECH‘ковской сборке. 15 вольт, ток до 3А. Малые габариты и цифровая индикация. Обошелся он мне в 2500, что гораздо дороже чем в инет магазинах, но дешевле в Челябинске я не видел в принципе, а доставка 3кг бандуры почтой мне обойдется не дешевле. Так что немного потерял.
Касаемо выбора фирмы, то я предпочел Mastech как хоть и стремный, но бренд. Довелось общаться на работе с блоком питания DAZHENG-1502, не понравилось. Сдох он быстро, также еще от кого то по аське слышал что БП от этой фирмы откинул копыта. Не смертельно, в обоих случаях починили, но неприятно. Так что не рекомендую, не стоит вестись на низкую цену.Спасибо вам за девайс! Буду юзать! А копилку нацелю на программатор AVRDragon или клон ICE II, недавно на ебае наткнулся. Очень уж хочется с Тиньками по DebugWire пообщаться, посмотреть как оно. Как накопится куплю и отпишу все фишки и плюшки этого агрегата на личных впечатлениях.
Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!
А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.
Для чего нужны несколько групп клемм на выходе блока питания?
Для подключения нескольких потребителей, разделения нагрузки или для разделения каналов (если у блока их несколько).
Если планируется подключение 2, 3 или более потребителей к источнику, то наличие нескольких клемм более удобно, чем сборка множества проводов на одной группе клемм. Также это позволит обеспечить более надежный электрический контакт с проводом.
Также не стоит забывать, что в мощных блоках через клеммы протекают большие токи – от 30 до 100 А (в зависимости от мощности). Однако клеммы, используемые в БП, рассчитаны всего на 15-25 А. Поэтому при включении приборов на полную мощность и использовании только одной группы клемм возможен их значительный перегрев.
ВАЖНО: Мы рекомендуем при использовании нагрузки с токами более 15-20 А, задействовать все свободные выходные клеммы для подключения. Для этого необходимо выполнить перемычки проводом не менее 2,5 мм2 или провести к потребителю от каждой группы клемм провод сечением 1,5-2,5 мм2.
Защита от перегрева
OTP (Over Temperature Protection) – обеспечивает защиту при превышении температуры внутри прибора. Причиной перегрева могут быть как внутренние факторы (перегрузка, неисправность), так и внешние (ухудшение теплоотвода, высокая температура окружающей среды). Контроль температуры осуществляется установленным на радиатор или плату термистором.
Дополнительно в рамках этой защиты в блок может встраиваться вентилятор охлаждения, обеспечивая управляемое или не управляемое активное охлаждение.
Можно ли подключить к блоку питания усилитель, насос, шуруповерт или компрессор?
Да, можно, но с учетом максимальной нагрузки на блок и пусковых токов потребителя.
Часто возникает необходимость подключить потребителей постоянного тока к бытовой электрической сети. Это могут быть, например, звуковой усилитель или автомобильная магнитола, аккумуляторный инструмент или автомобильный компрессор. Очевидным решением кажется понижающий блок 220/12 В или 24 В.
Однако не все так просто. Для того чтобы не повредить источник нужно оценить тип нагрузки: постоянная или переменная. Будут ли присутствовать пусковые токи и будет ли отдача электроэнергии от потребителя блоку.
На основе этих сведений можно подобрать подходящий блок требуемой мощности.
Проблемы с напряжением
Часто выбирают блок питания напряжением, соответствующее номинальному напряжению аккумулятора. Однако в действительности для их зарядки требуется напряжение превышающее номинальное.
Так, для 12 В АКБ зарядное напряжение должно быть 13,5-14 В, для Li-Ion 3,7 В, аккумуляторов серии 18650 – 4,2 В, а для NiMH 1,2 В, аккумуляторов – 1,5 В.
Защита от перегрузки по току
OCP (Over Current Protection) – защита срабатывает при возникновении коротких замыканий на стороне нагрузки в линии или на самом потребителе, а также при появлении резких перегрузок по току. В случае срабатывания этой защиты источник автоматически отключает выходные цепи, предотвращая свое повреждение и возможность возникновения пожара на потребителе.
Линейный блок питания
Традиционным блоком питания является линейный блок. Его конструкция состоит из автотрансформатора и понижающего трансформатора. Также имеется выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в постоянное. Преимущественное большинство моделей укомплектовано выпрямителем, состоящим из одного или четырёх диодов, составляющих так называемые диодный мост. При этом есть и другие конструкционные схемы, но они используются гораздо реже. В некоторых моделях после выпрямителя может быть инсталлирован специальный фильтр, который стабилизирует колебания в сети. Как правило, эту функцию выполняет высокоемкостный конденсатор. В некоторых моделях предусмотрены фильтры высокочастотных помех, стабилизаторы тока и напряжения и многое другое. Простейший линейный блок питания, возможно, сделать своими руками, при этом, основным и самым дорогим компонентом является понижающий трансформатор – Т1.
Схема линейного блока питания
Среди мастеров, которые специализируются на ремонте и обслуживании электроники и радиотехники, самым востребованным линейным блоком питания считается модель с выходными характеристиками напряжения в регулируемом диапазоне 0-30 В и тока в диапазоне 0-5А, например - источник питания постоянного тока YIHUA-305D. Этот блок представляет собой высокоточный агрегат, с помощью которого можно легко и тонко настраивать параметры переменного тока и напряжения в установленных номинальных рамках. Оборудование функционирует в двойном режиме – цифровой индикатор одновременно показывает актуальные показатели напряжение и выходного тока. Кроме того, данная модель имеет режим защиты от короткого замыкания (кз), перегрузки по току и функцию самовосстановления.
Проблемы с током
Помимо достаточного напряжения, для зарядки, нужен еще и стабилизированный ток, обычно он составляет 10% от емкости аккумулятора.
То есть для аккумулятора в 1000 мАч нужен зарядный ток в 100 мА, а для АКБ 60 Ач – уже 6 А (хотя некоторые аккумуляторы могут заряжаться и большими токами: 30%, 50% и даже 100% от емкости АКБ).
В этом и заключается основная проблема, так как обычные ИП стабилизируют только напряжение (CV), но не ток (CC), то какой зарядный ток пойдет на аккумулятор – неизвестно.
Что означает та или иная надпись на блоке питания?
Указанная на блоке информация и условные обозначения используются для определения характеристик БП и оценки назначения его клемм и разъемов.
На любом лабораторном или обычном блоке можно обнаружить различные знаки и обозначения. Информация, указанная на них важна для правильного подключения, безопасной эксплуатации источника и потребителя.
Светодиодное освещение
LED светильники обладают постоянной во времени мощностью и являются идеальным потребителем для большинства ИП.
Для такого потребителя мощность источника подбирается максимально близко к его собственной:
(мощность потребителя) ≤ (мощности блока питания)
От чего можно «питать» блок питания?
Если параметры источника соответствуют характеристикам установленным производителем блока.
Современные блоки питания способны «переварить» практически любые источники. Его можно подключить как к генератору, автомобильному инвертору, так и другим источникам тока.
Основное требование - вхождение в допустимый диапазон напряжений (220-240 В, например) и соответствие частоты тока (50 Гц).
Отдельно стоит отметить бензиновые (или дизельные) электрогенераторы. При их использовании уделяют внимание наличию устройств стабилизации тока. Так как ИБП и другая электронная техника могут выйти из строя из-за высокой чувствительности к высокочастотным помехам.
Также не стоит использовать высокочастотные источники тока без должной фильтрации и стабилизации тока.
Импульсный блок питания
В наши дни преимущественное большинство используемых блоков питания – это агрегаты импульсного типа. Эти блоки представляют собой фактически инверторную систему. Принцип их работы прост – происходит предварительное выпрямление входного напряжения, после чего оно преобразуется в импульсы с увеличенной частотой и необходимыми параметрами скважности. В импульсных блоках питания используются небольшие трансформаторы, которых более чем достаточно, поскольку увеличение частоты повышает эффективность трансформатора, а значит нет необходимости в больших габаритах. Нередко сердечник трансформатора изготавливается из ферромагнитных материалов, что, помимо всего прочего, существенно облегчает конструкцию.
Что же обеспечивает стабилизацию напряжения? Эту функцию берёт на себя отрицательная обратная связь, которая поддерживает выходное напряжение на одном уровне. При этом не учитывается величина нагрузки и колебания входного напряжения. Импульсный блок питания, также возможно сделать, своими руками, но в этом случае основными компонентами являются, линейный регулятор - LM7809, либо ШИМ контроллер TL494, а также импульсный трансформатор Т1.
Схема простого импульсного блока питания
Наиболее востребованным среди профессионалов импульсным агрегатом, который пользуется спросом и среди любителей, и среди профессионалов, считается импульсный блок питания MAISHENG MS305D – эталон компактности и удобства. Этот лабораторный источник импульсного типа идеально подходит для стабильной работы самых разных электронных схем и устройств. Конструкцией предусмотрена возможность настраивать параметры переменного тока в диапазоне от 0 до 5 А и напряжения от 0 до 30 В, защита от кз, перегрева и перегрузки по току. Данная модель укомплектована плавными регуляторами, которые облегчают точный подбор напряжения и тока. Прибор оснащен удобным цифровым дисплеем, на котором в реальном времени отображаются параметры напряжения и переменного тока.
Аккумуляторный инструмент
Здесь также применяются коллекторные двигатели, однако у аккумуляторного инструмента (АИ) есть свои отличия. Во-первых, практически все АИ имеют устройство плавного пуска. Тот же шуруповерт можно запустить с разной скоростью вращения, нажимая на курок с различным усилием. А это означает, что проблема пусковых токов здесь уже решена.
Во-вторых, инструмент имеет сильную переменную нагрузку, которая сильно зависит от режима работы мотора. При работе без нагрузки инструмент потребляет минимальную мощность, однако при максимальной – потребляемый ток многократно возрастает. Как раз это и нужно учитывать.
При выборе БП для подключения инструмента следует вначале измерить потребление в момент его наибольшей нагрузки.
(пиковая мощность инструмента) ≤ (мощности блока питания)
Проблемы с контролем процесса заряда
Также обычным блоком сложно контролировать сам процесс заряда. Ведь если перезарядить аккумулятор, то в лучшем случае он потеряет часть своей ёмкости, а в худшем – просто взорвется. Поэтому необходимо постоянно контролировать не только зарядный ток, но и напряжение самого аккумулятора.
Читайте также: