ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

Лабораторный блок питания – это вторичный источник электроэнергии, дополненный блоками регулировки выходного напряжения и тока, контроля работы и индикации режимов, а также схемами защиты.

Лабораторный блок питания (ЛБП) – очень востребованное профессионалами оборудование. Он активно используется инженерами, занимающимися разработкой и ремонтом различных электронных устройств. В настоящее время есть много типов и моделей лабораторных источников питания (ИП). Их настолько много, что новичку непросто сориентироваться в таком многообразии оборудования.

Чтобы выбрать оптимальный источник питания для определенных целей, рекомендуется вначале разобраться в особенностях различных типов ЛБП, а уже после принимать решение об их покупке.

Материал обновлён 24.11.2022
Время чтения: 10 минут

Увлечённые и опытные авторы компании, разбирающиеся в измерительном, оптическом и паяльном оборудовании, любящие своё дело

В этой статье рассмотрим:

Основные рабочие характеристики

Состояние выходных характеристик при регулировании нагрузки отличается нестабильностью параметров тока и напряжения, поэтому при необходимости нужно 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.

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 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, стабильным питанием изо дня в день.

Материал обновлён 11.05.2023
Время чтения: 20 минут

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, 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:

Для работы проектов iXBT.com нужны файлы cookie и сервисы аналитики.
Продолжая посещать сайты проектов вы соглашаетесь с нашей
Политикой в отношении файлов cookie

Продолжаю тему самодельных мощных и точных источников питания для ремонта и разработки электроники.

Брендовые модели с поверкой и сертификатом Госреестра избыточны для дома. Вы же не будете покупать Keysight только для того, чтобы залить скетч в Ардуино. А вот недорогие модели с Алиэкспресс и местных радиомагазинов могут быть вполне востребованы. Я постараюсь показать как сделать лабораторный источник питания (ЛБП) своими руками из доступных комплектующих.

Источник питания 48V 1000W (cafago)

Источник питания 48V 1000W (в наличии)

Модулей для управления источниками питания множество, они отличаются по выходным параметрам и по функционалу, подробнее посмотреть можно в статье: «Как сделать лабораторный источник питания своими руками». В основном отличаются величиной стабилизируемого напряжения и тока, но все имеют ограничения по мощности. Так что заранее прикидывайте требуемую выходную мощность ЛБП. Преобразователи небольшой мощности (150-250 Вт) помещаются в компактном корпусе, а повышенной — имеют отдельную плату с пассивным или активным охлаждением.

Я не рекомендую экономить на мощный источниках питания, тем более, питающих точную технику. На дешевых китайцы уже сэкономили на защите, так что берите с хорошими отзывами или проверенные.

Из проверенных можно брать MeanWell, например, серию LRS-350. В источник уже встроен вентилятор, обороты вращения которого управляются автоматически по датчику температуры.

Схемотехника типовая, базовые защиты присутствуют. Хотя источник питания бюджетный, о чем свидетельствуют пустые (не распаянные) места на плате.

Для сборки и управления источником нам потребуется программируемый преобразователь питания RD6006 (в наличии, доставка IML) или аналогичный. Версия RD6006W имеет возможность удаленного управления через Wi-Fi.

Преобразователь предназначен для монтажа в приборный корпус и, фактически, представляет собой лицевую панель лабораторного источника питания. Помимо небольшого цветного дисплея имеется клавиатурно-цифровой блок с функциональными клавишами и энкодером. Подключение осуществляется стандартными клеммами типа Banana-plug.

Внутри установлен мощный преобразователь-стабилизатор питания с контроллером. Есть даже модуль часов точного времени.

Монтаж элементарный, со сборкой можно справиться без специальных навыков или инструментов. Подключаем вход блока питания к сети, выход — к преобразователю.

У модуля RD6006 для подключения предназначена разъемная клемма, которая облегчает монтаж корпус и сборку в общем.

Подключаем и проверяем.

При подаче питания отображается заставка RIDEN RD6006.

Перфекционисты могут прикупить отдельно корпус или напечатать его на 3D принтере. Модели можно найти в свободном доступе.

Дисплей отображает множество параметров: текущий ток-напряжение и мощность, есть указание об системных установках: V-SET, I-SET, а также об ограничительных параметрах OVP/OCP. Присутствует калькулятор энергии и системное время.

Управление простое, энкодером, плюс функциональные клавиши.  Версия RD6006W может управляться с компьютера или смартфона. Клавиша «SHIFT» активирует вторую функцию. Есть и ячейки памяти для хранения комбинаций установок.

Для примера — простая нагрузка на 50W. Устанавливаем ровно 12В.

Для контроля — мультиметр HP890CN (можно проверять и другим мультиметром для контроля). Параметры совпадают, на фото отклонение 10 мВ.

Увеличиваю нагрузку до 100 Вт: 18В и 6А.

Просадки напряжения не наблюдается, преобразователь тянет нагрузку спокойно.

Аналогично и с малыми напряжениями — на фото 5В.

Максимум на RD6006 можно установить 60 Вольт. У меня на входе 60.09В, можно слегка поднять входное напряжение, тогда получится ровно 60В с источника.

При выборе источника питания обращайте внимание, что входное напряжение должно превышать выходное примерно на 10%, для учета КПД преобразователя.

Таким образом, за относительно небольшие деньги и за один вечер можно собрать для собственных нужд источник питания с регулировкой и приличной мощностью, с высокой точностью стабилизации выходных параметров. Подобными источниками можно реанимировать и тренировать аккумуляторные батареи и сборки, в режиме стабилизации тока — проводить гальваническое осаждение металлических покрытий (анодирование, хромирование и т.п.). Да и большой диапазон регулировки крайне удобен для домашних экспериментов.

Стабилизированные ИП по характеру стабилизации

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, 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.

Трансформаторный ИВЭП с одним каналом YIHUA-305D

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 – MAISHENG MP3030D (30 В, 30 А).

Импульсный источник питания MAISHENG MP3030D с максимальный выходным напряжением 30 В и током 30 А

Мощные импульсные ЛБП

ИП импульсного типа можно конструировать с большой выходной мощностью, в десятки сотен ватт, и при этом они будут очень лёгкими и компактными. Яркими представителями этих устройств, в качестве примера, можно привести ЛБП компании MAISHENG.

Типовые применения лабораторного источника питания

Источники применяются как для повседневных задач радиолюбителя, так и для точных производственных испытаний и измерений. Область их применения обширна, связана с электроникой и радиотехникой.

Типовые сферы использования:

Полное представление о задачах, для которых приобретение ЛБП поможет конкретизировать поиск и выбор оптимальной модели прибора.

Клиенты Суперайс могут выбрать в каталоге подходящую модель стабилизированного источника питания. На сайте представлено более 140 моделей, каждый из образцов обладает определёнными преимуществами при решении конкретных задач.

При выборе руководствуются:

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, надёжность поставщика. На сайте Суперайс представлены модели, качество которых подтверждено сертификационными, гарантирующими документами.

Посмотреть каталог можно здесь.

Выберите лучший для себя вариант, 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, помочь вам в подключении и настройке оборудования.

Преимущества и недостатки

Импульсные БП используются практически повсеместно. Они активно вытесняют с рынка менее удобные трансформаторные модели. Тем не менее только в работе можно оценить сильные и слабые стороны импульсных и трансформаторных источников.

Каждый из рассматриваемых типов блоков имеет свои преимущества, а также недостатки.

Так, к примеру, КПД импульсного блока питания наиболее высокий, а мощность, по сравнению с трансформаторными моделями, значительно больше. В свою очередь, линейные источники питания отличаются простотой конструкции, надежностью работы и не требуют дорогого ремонта. Отметим преимущества и недостатки, консолидируя характеристики ЛБП.

Преимущества импульсных источников

К достоинствам импульсных агрегатов нужно отнести:

Недостатки импульсных блоков

К явным недостаткам импульсных ИП можно отнести:

Преимущества линейных БП

Трансформаторные ЛБП также имеют ряд плюсов, среди которых:

Недостатки линейных источников

Если определять недостатки линейных вторичных источников питания, то среди них можно выделить:

Лабораторный блок питания

Современные источники питания представлены огромным ассортиментом. Значительным спросом пользуются как импульсные, так и трансформаторные БП. И то, какие цели вы преследуете, приобретая лабораторный БП, влияет на тип выбираемого вами оборудования.

Если вам необходимо всегда иметь под рукой надежное устройство с отсутствием радиопомех, которое редко ломается, а также легко поддается ремонту, тогда обратите внимание на трансформаторные модели. Если же для вас важна мощность и высокий коэффициент полезного действия, в таком случае стоит подробнее изучить модельный ряд импульсных устройств.

Если же у вас остались вопросы по выбору ЛБП, то мы рекомендуем ознакомиться с дополнительными статьями о выборе источников питания:

Также наши консультанты помогут вам с подбором подходящего устройства.

Классификация лабораторных источников

Лабораторные ИП могут классифицироваться по различным параметрам. Но наиболее популярным видом классификации является деление по типу конструкции. В соответствии с ним все ЛБП делятся на импульсные и линейные. Последние, также называют трансформаторными. Чем отличаются импульсные источники питания от линейных разберём далее.

Лабораторные БП: трансформаторный YIHUA-305D (слева) и импульсный MAISHENG MS305D (справа)

Линейный блок питания

Традиционным считается линейный блок питания (БП). В основе его конструкции лежит понижающий трансформатор. После трансформатора в схему включен диодный мост (выпрямитель), который преобразует переменное напряжение в постоянное. Далее располагается основная схема, отвечающая за регулировку выходного напряжения, а также его стабилизацию. Как правило, за функцию стабилизации отвечает высокоемкостный конденсатор.

Большинство блоков имеют более сложную принципиальную схему, включающую блоки регулировки и стабилизации напряжения, а также тока, блоки защиты и индикации. Простейший трансформаторный блок питания возможно сделать своими руками, при этом, основным и самым дорогим компонентом в нем будет понижающий трансформатор.

Упрощенная схема линейного блока питания

Среди мастеров, осуществляющих ремонт и проектирование электроники и радиотехнических устройств, самые популярные ЛБП – модели с выходными характеристиками: напряжения в диапазоне от 0 до 30 В и тока в диапазоне до 5 А.

В качестве примера, можно привести источник постоянного тока YIHUA-305D. Этот БП представляет собой высокоточный агрегат, при помощи которого можно тонко настраивать параметры выходного тока и напряжения в установленном диапазоне. Цифровой индикатор у устройства работает в двойном режиме, одновременно отображая текущие показатели напряжения и выходного тока. Помимо этого, ЛБП имеет режим защиты от короткого замыкания (SCP), перегрузки по току (OCP), а также функцию самовосстановления после срабатывания защиты.

Импульсный блок питания

В настоящее время большинство используемых лабораторных блоков питания – это преимущественно установки импульсного типа. Что значит импульсный блок питания?

Принцип работы достаточно прост: вначале происходит предварительное выпрямление входного напряжения, после этого оно преобразуется в импульсы с увеличенной частотой и требуемой скважностью. Далее импульсы передаются в трансформатор, где напряжение понижается до требуемой величины. После трансформатора вновь расположен диодный выпрямитель, после которого выполняется стабилизация напряжения в импульсном блоке питания (ИБП).

Для генерации импульсов могут применяться как однотактные, так и двухтактные схемы. Оба типа схем строятся на базе биполярных или полевых транзисторов. В современных схемах наибольшую популярность получили IGBT и MOSFET транзисторы.

Схема простого ИБП

Двухтактные схемы чаще всего строятся на базе широтно-импульсного контроллера (ШИМ-контроллера). Эти небольшие микросхемы содержат схему, позволяющую генерировать сигналы требуемой ширины и скважности для управления силовыми ключами.

Импульсная схема преобразователя напряжения на базе ШИМ-контроллера TL494

В ИБП используются небольшие трансформаторы. Их более чем достаточно, поскольку увеличение частоты напряжения повышает эффективность работы трансформатора, а, следовательно, конструкцию можно значительно уменьшить. Часто сердечник трансформатора ИБП изготавливается из ферромагнитных материалов, что дополнительно облегчает общую конструкцию.

Трансформаторы от БП: линейного (слева) и импульсного (справа)

Что же обеспечивает стабилизацию напряжения в импульсном блоке питания? Эту функцию берёт на себя отрицательная обратная связь, которая поддерживает выходное напряжение на одном уровне. При этом величина нагрузки и колебания входного напряжения не оказывают никакого влияния на выходные параметры.

Вполне возможно сделать импульсный ЛБП своими руками. При этом основными компонентами будут: линейный регулятор, ШИМ-контроллер, а также импульсный трансформатор.

MAISHENG MS305D– один из популярных ЛБП на рынке. Этот ИБП – эталон компактности и удобства. Он пользуется высоким спросом как среди любителей, так и среди профессионалов.

Данный источник импульсного типа подходит для питания самых разных электронных схем и устройств, обеспечивая им стабильную работу. Конструкцией устройства предусмотрена возможность настраивать параметры переменного тока в диапазоне от 0 до 5 А, а также напряжения от 0 до 30 В. В блоке присутствует защита от короткого замыкания, перегрева и перегрузки по току. Модель оснащена системой плавной регулировки, которая позволяет точно подобрать напряжение и ток на выходе. Также устройство оснащено удобным цифровым дисплеем, на котором в реальном времени отображаются параметры напряжения и переменного тока.

Особенности устройства и применения.

Также лабораторные блоки питания используются как аналог стабилизатора напряжения для медицинского оборудования. При этом он имеет преимущество перед стабилизаторами, поскольку выдаёт не процентное значение, а фиксированное напряжение, что бывает важно при скачках напряжения. Т.е., при любом входном напряжении он даёт на выходе заданное необходимое значение напряжения.

Основные характеристики блоков питания можно узнать исходя из названия модели. Этот международный стандарт наименования сделан специально для избегания путаницы и поддерживается всеми зарубежными производителями.

Первые две буквы в названии (их может и не быть) обозначают код производителя.  Далее — четыре (реже три или пять) цифр обозначают максимальное выдаваемое напряжение (первые две цифры) и максимальный выходной ток (последние две цифры).  К ним, через чёрточку, может быть добавлена цифра, означающая количество каналов.

К примеру, YIHUA 1502DD, EXtools PS-1502D, HYelec HY1502D обозначает блок питания, выдающий предельное напряжение 15В, и максимальный ток до 2А.

В зависимости от принципа действия и количества подключаемых устройств, лабораторные БП делятся на линейные и импульсные, а также одноканальные и многоканальные, соответственно. Кроме того, они различаются по параметрам стабилизации (тока или напряжения), форме напряжения: постоянному или переменному, типу диапазона, максимальному току и напряжению, мощности, по типу настройки выдаваемого напряжения и тока, по виду изоляции и по индикации.

Линейные (также называемые «трансформаторными») основаны на низкочастотном трансформаторе, понижающем входное переменное напряжение 220В с частотой 50 Гц до десятков Вольт с той же частотой 50 Гц. Потом переменное напряжение выпрямляется и сглаживается конденсаторами. После чего понижается транзисторным стабилизатором до необходимого заданного уровня. Преимущество такого типа устройств — простота и надёжность конструкции, отсутствие высокочастотных пульсаций, а также низкая стоимость ремонта и запчастей. Однако у линейных БП имеется и обратная сторона — низкий КПД (до 60%), связанный с тем, что всё избыточное напряжение преобразуется в тепло. На транзисторном стабилизаторе будет рассеиваться в 4 раза больше мощности, чем поступать на нагрузку. Из-за этого они достаточно громоздкие и тяжёлые. К примеру, современные модели, обеспечивающие работу с нагрузкой до 200 Вт, весят от 5 до 10 кг. Также, со временем, происходит усыхание сглаживающих конденсаторов, из-за чего на выходе образуются провалы напряжения. Вдобавок к этому не исключено попадание высокочастотных шумов. Поэтому, если требуется наиболее чистое выходное напряжение, следует использовать хороший сетевой фильтр, установленный перед линейным ЛБП.

Импульсные лабораторные блоки питания функционируют посредством заряда импульсами тока сглаживающих конденсаторов. В них входное переменное напряжение выравнивается и полученный постоянный ток, в виде малых импульсов увеличенной частоты, поступает на фильтры конденсаторов. После этого благодаря инвертору происходит преобразование постоянного тока в переменный. А потом напряжение сглаживается фильтром. Ну а регулирование выходного напряжения, как правило, осуществляется с помощью изменения специальным контроллером широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Для преобразования тока используются небольшие трансформаторы, поэтому импульсные БП достаточно компактны, имеют небольшой вес. К ПД импульсных блоков — 80, а иногда и 90%. К преимуществам можно отнести высокий коэффициент стабилизации и более высокая, в сравнении с линейными блоками питания, выходная мощность, а также отсутствие чувствительности к качеству электроэнергии и частоте входного напряжения.

Главные недостатки импульсных блоков питания — сложность конструкции, что влияет на надёжность, и наличие высокочастотной пульсации (даже с учётом фильтрации): при этом уровень пульсаций зависит от нагрузки — чем она выше, тем больше амплитуда пульсаций. Кроме того, он даёт радиочастотные наводки. Так что они не позволяют работать с некоторыми типами устройств.

Как видим, у обоих типов лабораторных блоков питания есть как преимущества, так и недостатки. Поэтому выбор оптимального типа устройства зависит от необходимых качеств. Если Вам нужен ЛБП, обладающий хорошей надёжностью и отсутствием радиопомех, стоит выбрать линейный (трансформаторный). Если же имеется необходимость в большой мощности и удобной транспортабельности — подойдёт импульсный.

Также тип нужного БП определяется нагрузкой по току. Так, для приборов, потребляющих до 5А подходят линейные блоки питания. Для устройств, работающих на токе свыше 5А — импульсные БП. Дело в том, что все мощные лабораторные блоки питания, дающие большой ток, — импульсные.

Современные лабораторные блоки питания могут применяться как для одного, так и для одновременного использования нескольких приборов. Это определяется количеством выходных каналов. Поэтому они делятся на одно- и многоканальные.

Большинство новых моделей лабораторных блоков питания имеют только один выходной канал. Реже используются двух и трёхканальные устройства.

Стоит отметить, что многоканальные блоки питания позволяют выдавать регулируемое напряжение и ток различных значений. Т.е., параметры выходного напряжения задаются раздельно. Согласитесь, это очень удобно, если нужно работать с разными типами подключаемых устройств. Правда, в трёхканальных блоках питания третий канал нерегулируемый (на 5В).

Наиболее дешёвыми и распространёнными являются одноканальные блоки питания. Их достаточно для проверки или подключения одного прибора. Два канала вывода подойдут если нужно запитать два участка схемы разными напряжениями или одновременно протестировать два устройства. Трёхканальные, имеющие один фиксированный на 5В (как наиболее распространённое малое напряжение) и два регулируемых канала, находят применение для подключения к сложным приборам. Например, это может использоваться для питания медицинского оборудования с раздельной запиткой датчика, блока первичной обработки данных и схемы точной обработки и отображения параметров. При наличии гальванической развязки между каналами такие ЛБП способны выдавать напряжения и токи, заметно различающиеся с соседними каналами.

Поскольку все БП большой мощности (больше 500 Вт) имеют только один канал, может показаться очевидным, что при необходимости, возможно подключить несколько БП. Однако такое решение не позволит обеспечить синхронное включение/выключение и регулировку блоков питания и спровоцирует повышение высокочастотной пульсации. Кроме того, не исключен риск повреждения БП из-за пробоя изоляции.

Основными свойствами лабораторных БП являются регулируемая выдача стабилизированного напряжения (CV) и тока (CC). При использовании лабораторного блока питания в режиме выдачи стабилизированного напряжения, формируется заданное напряжение даже при изменяющихся токах нагрузки. В режиме стабилизации тока блок питания должен подавать заданный ток даже при изменяющемся сопротивлении нагрузки.

Режим стабилизации выходного тока, как правило, присутствует на всех одноканальных блоках питания качественных брендов (Mastech, AXIOMET, HYelec). И изредка, как исключение, в дорогих многоканальных моделях.

Режим стабилизации выходного тока отсутствует в дешёвых одноканальных и в большинстве многоканальных (независимо от бренда) блоках питания. Вместо этого они имеют «защиту от перегрузки и короткого замыкания».

Ещё одной из характеристик является форма напряжения и тока на выходе. В зависимости от конкретной модели, ЛБП могут быть рассчитаны как на выдачу постоянного тока и напряжения, так и на переменные напряжение/ток.

Как правило, лабораторные БП выдают постоянное напряжение и ток. Однако для тестирования электронных приборов может понадобиться изменение выходного напряжения по определённому заданному алгоритму. Для этого в некоторых моделях блоков питания имеется «Режим изменённого выходного напряжения по списку заданных значений». С его помощью можно создать программу, состоящую из последовательных шагов, каждый из которых имеет определённое напряжение и продолжительность. Благодаря существованию такого режима возможно проводить тестирование оборудования и устройств на скачки напряжения, нарастание и спад напряжения, потерю напряжения. Если же имеет значение имитация нагрузок в бытовой электрической сети 220 В, стоит обратить внимание на БП, выдающие переменное напряжение. Причём некоторые модели формируют трёхфазное напряжение с измерением сдвига углов фаз.

Диапазон лабораторных блоков питания по выходному напряжению и току бывает двух видов: фиксированным и автоматическим. Фиксированный диапазон имеют многие бюджетные ЛБП. Они позволяют выбрать любую комбинацию тока и напряжения в максимальных значениях. Так, одноканальный ЛБП с наибольшим напряжением 30В и силой тока 5А способен поддержать данный ток при таком напряжении. Однако повысить пределы как тока, так и напряжения, на таком устройстве невозможна. При этом поддерживаемая мощность составит 30В х 5А = 150Вт.

Автоматический диапазон характеризуется возможностью выбора любой комбинации напряжения и тока, даже превышая их максимальные значения, в пределах максимальной мощности.

БП обладают разным подаваемым напряжением и током. Распространённые диапазоны постоянного напряжения такие: 0 – 15В, 0 – 30В, 0 – 60В. Диапазоны по току: 0 – 2А/3А, 0 – 5А, 0 – 10А, 0 – 20А, 0 – 30А.

Следующий принципиальный фактор при выборе БП — мощность устройства, выдаваемая в нагрузку. Так, ЛБП постоянного тока делятся на стандартные и мощные. Первые поддерживают нагрузку до 700 Вт. Вторые — больше 700 Вт. Б П стандартной мощности имеют вес до 15 кг. Сверхмощные устройства до 3 кВт существуют как в приборном, так и в стоечном варианте. Более мощные (от 3 кВт) — только в промышленном стоечном исполнении.  Поскольку универсальных лабораторных блоков питания не существует, при выборе следует опираться на мощность под конкретную задачу.

По виду настройки лабораторные блоки питания бывают ручные и программные. Ручные настраиваются непосредственно на самом ЛБП с помощью рукояток-крутилок или кнопок. Программная настройка производится не на приборе, а на компьютере. Поэтому ею возможно управлять удалённо. Она может быть выполнена в виде готовой специальной программы, поставляемой вместе с ЛБП, так и в виде собственной созданной программы. Необходимость программирования может возникнуть в случае включения ЛБП в состав измерительного комплекса или применения сверхмощных ЛБП.

Некоторые модели обладают комбинированным управлением, которое можно осуществлять как с корпуса ЛБП, так и с компьютера. Для этого предусмотрена возможность подключения к ПК.

Основными отображаемыми параметрами являются вольтметр и амперметр. Их индикация бывает стрелочной и цифровой. Стрелочные индикаторы представлены в виде аналоговой шкалы со стрелкой. Они более чувствительны к скачкам напряжения и тока, но менее информативны, поскольку точность измерения зависит от делений шкалы и по ним невозможно определить десятые и тысячные значения (например, 0.2 А или 0.05А).

Цифровые отображают электрические параметры на LCD дисплее. Они позволяют показывать десятые и тысячные доли измерений. Такие дисплеи трёх и четырёх разрядные.

Есть модели ЛБП, имеющие цифровое отображение вольтметра и стрелочное — для амперметра.

Гальваническая изоляция БП позволяет изолировать напряжение и ток между разными каналами и сетью питания. Она защищает от пробоя напряжением выше 220В и замыканием на землю. Это достигается посредством наличия отдельных обмоток трансформатора для каждого из каналов.

Наличие гальванической защиты обязательно для применения ЛБП при подключении устройств, имеющих аналоговую и цифровую часть или изолированные части.

Для обеспечения безопасной работы и сохранности как самого ЛБП, так и подключённого к нему оборудования, предусмотрены защитные функции, представленные в виде защиты от токовой перегрузки, перенапряжения, перегрузки по мощности, перегрева. Реализация защитных функций разнообразна. Например, при превышении заданного тока, в случае короткого замыкания, может отключить нагрузку, ограничить ток на выходе или переключиться на режим стабилизации выходного тока.

Газовая горелка — это устройство, характеризующееся образованием пламени в процессе сгорания газообразного топлива. Посредством регулирования пламени достигается необходимый нагрев. А факел образуется с помощью поджигания газа на выходе из устройства.

На какие особенности регулируемых блоков питания обращать внимание

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 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, дискретностью измерения выходного тока, достаточного для отладки любых, в том числе 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, стоимость источника питания постоянного тока или напряжения влияет максимальная мощность, но 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. Но можно ли объединить в последовательную цепь несколько импульсных БП с одним каналом?

Для этого учитывают:

Последовательное соединение блоков питания, схема

Поэтому, для схемы где имеется возможность применить несколько напряжений питания сети лучше всего использовать двух- или трехканальные стабилизированные блоки.

Пример многофункционального одноканального блока Korad KA3005D (30 В, 5 А) линейного типа, используемого для последовательного соединения в цепь. Прибор используется для промышленного производства, научных исследований. Выполняет измерение параметров питания, стабилизацию постоянного режима тока и напряжения во время технологических процессов.

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 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 ЛБП 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 БП 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

Частые вопросы, которые задают при выборе стабилизированного источника питания:

По величине рабочей мощности источника питания выделяют обычные со стандартным, 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, смотрели их начинку и схемотехнику!

Лабораторный блок 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.

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, 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, Rigol DP711 оба устройства с одним каналом. Отличаются надежностью, наибольшей востребованностью среди радиолюбителей трехканальные модели Korad KA3305P, OWON ODP3032.

Программируемый стабилизированный источник 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.

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.

Размеры и вес

Габариты и вес БП – характеристики, которые могут оказать существенное влияние на удобство использования и функциональность прибора.

От портативных, настольных устройств до стоечного оборудования – источники питания имеют много форм и размеров. При работе с компактными электронными устройствами, для частых перемещений источника между рабочими местами или использования его на выездных работах, подойдёт ЛБП меньшего размера. Для проведения работ в стационарной лаборатории, можно выбрать блок питания покрупнее. На вес БП влияет мощность и производительность. Приборы с высокой мощностью, как правило, тяжелее.

Уровень шума

Шумность вентилятора лабораторного блока питания может повлиять на качество работы и комфорт пользователя. Поэтому при выборе ЛБП важно обратить внимание на его уровень шума.

Шумный БП может создать дискомфорт для пользователя: вызывать усталость, раздражение и снижать продуктивность, особенно, если блок используется в замкнутом помещении или в течение длительного времени.

Высокий уровень шума может снизить срок службы источника. В процессе работы шум вызывает вибрации и дополнительные нагрузки на компоненты блока питания, что может привести к их преждевременному износу.