Лабораторный блок питания какой выбрать

Лучшие лабораторные блоки питания с АлиЭкспресс

Лабораторный блок (источник) питания — прибор, позволяющий преобразовывать исходное напряжение или ток в необходимое пользователю по одному или нескольким каналам. Устройство широко применяются в мастерских по ремонту компьютеров и телефонов, бытовой техники, на предприятиях, работающих с радиоэлектронной аппаратурой и т. п.

Мы подготовили рейтинг наиболее покупаемых лабораторных блоков питания, которые можно использовать для решения бытовых задач в повседневной жизни.

Как выбрать прибор

В отличие от первичных источников питания, предназначенных для перевода неэлектрической энергии в электроэнергию (например, солнечная батарея), лабораторный источник питания относится к вторичным, позволяющим преобразовать электроэнергию с целью обеспечения требуемых параметров (блок питания ПК, трансформатор, стабилизатор напряжения).

Лабораторный БП может быть линейным или импульсным. В основе приборов первого типа — трансформатор, работающий на низких частотах. Он понижает стандартное напряжение из электросети (220 В) до нескольких десятков вольт при сохранении частоты в 50 Гц. После этого диодный мост выпрямляет и сглаживает напряжение конденсаторами, выполняется окончательное снижение вольтажа стабилизатором до необходимого значения.

Линейный блок питания также называют регулируемым, поскольку он позволяет получать постоянный результат напряжения на выходе вне зависимости от изменений параметров при работе с переменным током. Это полезная функция для восстановления работоспособности аккумуляторов портативных устройств при нахождении в разряженном состоянии в течение длительного времени, а также для зарядки мобильных гаджетов.

Импульсный БП функционирует по принципу заряда импульсами тока сглаживающих конденсаторов. Главные достоинства такого типа приборов по сравнению с линейными — небольшой вес и КПД, превышающий 80 % за счет поступления в конденсаторы точного количества требуемой для работы БП энергии.

Важный параметр при выборе эффективного БП — диапазон напряжения и тока на выходе прибора. Устройства с автоограничением выходных параметров эффективнее приборов с постоянным диапазоном ввиду отсутствия ограничений по предельной мощности, вырабатываемой блоком питания.

В быту обычно не требуется источник повышенной мощности, вырабатывающий более 700 Вт. Диапазон регулировки напряжения и тока в моделях стандартной мощности: 15-150 В, 1-25 А. Этого достаточно для решения повседневных задач.

Лабораторные БП могут содержать от 1 до 3 каналов. Большинство из них — одноканальные. Два или три канала применяются в специальных приборах, использующихся для компоновки схем с несколькими питающими напряжениями. Электроизоляция позволяет сделать независимыми ток и напряжение любого канала по отношению к электросети и прочим каналам. Это позволяет менять «плюс» на «минус» или соединять каналы последовательно.

В лабораторном источнике питания должны присутствовать защитные функции, позволяющие сохранить работоспособность прибора и предохраняющие пользователя от удара током. К ним относятся: защита от перегрузки по напряжению, току и мощности; предохранение от перегрева.

Наконец, большинство из БП среднего и премиального ценового диапазона поддерживают программный контроль наряду с ручным, а особо продвинутые модели управляются посредством компьютерных интерфейсов USB, LAN и IEEE-488.2. Это позволяет повысить комфорт при взаимодействии с прибором и единовременно отображать все параметры на мониторе ПК.

① Wanptek серия 3010 (KPS3010 / NPS3010 / GPS3010 / DPS3010 / WPS3010 / APS3010) цифровой лабораторный настольный источник питания

Рейтинг: 4.9
Цена: от 5 045,77 руб. до 10 058,77 руб.
Перейти в магазин

Импульсный источник питания применяется для ремонта ноутбуков и смартфонов, зарядки аккумуляторов, в лабораторных исследованиях и пр. Выходная мощность прибора — 300 Вт, вес — 1,4 кг.

Блок питания оснащен светодиодным дисплеем для отображения силы тока, мощности и напряжения, имеет функцию автопереключения постоянного тока и давления. Выходное напряжение и ток регулируются пользователем в диапазоне от 0 до 60 В и от 0 до 10 А соответственно.

Устройство оснащено вентилятором, включающимся при нагреве до 50 градусов, USB-портом для зарядки гаджетов, имеет функции защиты от перегрузки по току (OCP) и перенапряжения (OVP).

Достоинства:

• высокая точность как по напряжению, так и по току;
• хорошее качество сборки;
• удобное управление;
• модели DPS3010/WPS3010/APS3010 идут с USB-портом с поддержкой QC.

Недостатки:

• в серии много моделей, есть модели с выводом только трех цифр (разрядность индикатора) — этого бывает недостаточно для комфортной работы, лучше покупать модели с отображением на дисплее более трех цифр;
• присутствуют импульсные помехи.

В работе

Выбор лабораторного блока питания

Выбор лабораторного блока питания — задача с которой рано или поздно сталкивается практически каждый электронщик и задача это не простая. Для облегчения выбора лабораторного блока питания в данной статье описываются преимущества и недостатки основных типов лабораторных блоков питания и их параметров. Предполагается, что лабораторный блок питания имеет режимы стабилизации напряжения и тока, иначе такой блок питания пожалуй не является лабораторным.

Импульсный или линейный лабораторный блок питания

Для начала определимся с понятиями, под импульсными будут иметься лабораторные блоки питания у которых регулировка выходного напряжения и тока обеспечивается посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ) у линейных – посредством линейного регулирующего элемента, как правило биполярного транзистора.

Преимущества импульсного блока питания:

• малые габариты и вес;
• как правило большой выходной ток;
• относительно меньшая стоимость;
• высокий КПД.

Недостатки импульсного блока питания:

• относительно высокие пульсации выходного напряжения/тока;
• наличие существенных электромагнитных помех (свойственно дешевым «китайским» блокам питания);
• малое быстродействие (далее будет описано подробно).

Преимущества линейных блоков питания:

• малые пульсации выходного напряжения и тока;
• высокое быстродействие.

Недостатки линейных блоков питания:

• большие габариты и вес;
• относительно небольшой выходной ток (как правило не более 5А);
• низкий КПД.

С такими параметрами как габариты, вес и КПД и так все понятно, тут выбор скорее дело вкуса и наличия свободного места на рабочем столе, а вот относительно пульсаций, помех и быстродействия рассмотрим подробнее.

Итак у импульсных блоков питания регулирование уровня выходного напряжения (тока) осуществляется изменением заполнения ШИМ (резонансные источники питания не рассматриваем т.к. они имеют малый диапазон регулирования) т.е. длительностью импульса, для того что бы на выходе получить «ровное» напряжение используются LC или C фильтры, причем чем больше емкость конденсатора фильтра, тем ниже пульсации.

Таким образом, чтобы получить низкие пульсации напряжения (тока) требуются конденсаторы относительно большой емкости (как правило на уровне 1000-2000 мкФ). Конечно если значительно увеличить частоту ШИМ, то емкость конденсаторов можно уменьшить, но тогда значительно возрастут потери от переключения транзисторов и преимущества импульсного блока питания сойдут на нет.

Большая емкость на выходе лабораторного блока питания нежелательна из соображений защиты устройства, которое питается от блока питания ведь разряд этой емкости в случае перегрузки по току происходит на нагрузку, и не смотря на наличие у блока питания режима стабилизации тока устройство может выйти из строя.

Кроме того из-за большой емкости на выходе «время реакции» блока питания намеренно завышается, из-за чего при подключении значительной нагрузки могут наблюдаться существенные провалы напряжения, а при отключении всплески (выбросы). Провалы напряжения не так страшны, а вот выбросы напряжений могут оказать негативное влияние на питаемое устройство.

Для лучшего понимания вышеизложенного рассмотрим простейший случай питания светодиода от лабораторного блока питания. Допустим номинальный ток светодиода 20мА, падение напряжения 2В, так вот если мы выставим на блоке питания ограничение тока 20мА, а напряжение хотя бы 5В, то при подключении к импульсному источнику питания с большой емкость на выходе светодиод скорее всего сгорит т.к. выходной конденсатор, заряженный до 5В, будет разряжаться на светодиод неконтролируемым током. Конечно можно заранее установить заведомо меньшее напряжение, но лабораторный блок питания на то и лабораторный, что бы выручать электронщика в нештатных ситуациях. Тоже касается и неправильного подключения плюс/минус. В случае импульсного блока питания выходной конденсатор будет разряжаться неконтролируемым током на устройство и большой вероятностью повредит его.

В линейных блоках питания на выходе устанавливается относительно небольшая емкость ( на уровне 10-100 мкФ) и нужна она скорее не для стабилизации выходного напряжения, а для обеспечения устойчивости контуров стабилизации тока и напряжения.

Линейный лабораторный блок питания с маленькой емкостью на выходе более шустрый и с большой вероятностью спасет Ваше устройство при нештатных ситуациях.

Пульсации выходного напряжения (тока) импульсного блока питания обычно больше, чем у линейного, но справедливости ради следует заметить, что даже уровня пульсации импульсного блока питания достаточно для подавляющего числа устройств, так что это скорее не недостаток, а особенность.

Рассмотрим вопрос электромагнитных помех импульсного источника питания, некоторые электронщики убеждены, что абсолютно все импульсные источники питания «шумят» и не годятся для питания скажем устройств аудиотехники.

Это не совсем так, конечно помехи свести к нулю не возможно, но помехи качественно спроектированного импульсного источника питания незначительны и не оказывают влияния на подавляющее большинство потребителей, кроме того помехи источников питания различных приборов как то паяльная станция или люминесцентный светильник, могут быть больше чем помехи от блока питания. Поэтому не стоит заведомо «ставить крест» на импульсных источниках питания, просто к их выбору нужно подходить более тщательно.

При значительных преимуществах линейных источников питания имеют они и существенный недостаток — относительно малый выходной ток, как правило максимальный выходной ток линейных источников питания составляет 5А. Связано это с большими потерями на регулирующем элементе.

Кроме чисто импульсных и линейных блоков питания бывают лабораторные блоки питания с комбинированным регулированием, в частности лабораторный блок питания PS-3010PL3. В данном блоке питания используется двойное регулирование напряжения, напряжение сначала снижается импульсным стабилизатором до напряжения на 1-2В выше требуемого выходного напряжения, а затем контуром линейного стабилизатора напряжения снижается до требуемого, такое решение позволяет обеспечить высокое быстродействие контура стабилизации и высокий выходной ток (до 10А). Выходные пульсации такого блока питания чуть выше чем у традиционного линейного блока питания, но ниже чем у традиционного импульсного блока питания.

Диапазон выходного напряжения и тока, количество каналов

Наиболее распространены лабораторные блоки питания с максимальным выходным напряжением 18, 30, 60 В и максимальным выходным током 3, 5, 10А. При выходных токах более 10А градация как правило произвольная.

Выбор диапазона напряжения и тока лабораторного блока питания зависит от выполняемых задач, так для питания низковольтных устройств на микроконтроллерах достаточно 18В блока питания.

Если Вы еще только начинаете осваивать электронику и не можете предугадать какие устройства в будущем будет собирать и отлаживать, то при наличии бюджета лучше сделать выбор лабораторного блока питания на 30В, при ограниченном бюджете подойдет и 18В блок питания, в будущем его можно использовать как дополнительный или резервный блок питания если потребуется приобрести блок питания на 30 или 60В.
С максимальным выходным напряжением разобрались, теперь рассмотрим какой нам нужен выходной ток.

Для большинства случаев выходного тока 5А более чем достаточно, но если Вы занимаетесь например автомобильной электроникой, то не лишним будет иметь блок питания с выходным током до 10-20А. Лабораторный блок питания с выходным током до 3А подойдет если Вы не планируете отлаживать относительно мощных устройств, например ограничиваетесь программированием микроконтроллеров.

При выборе лабораторного блока питания также следует обратить внимание на точность и дискретность измерения выходного тока, большинство бюджетных блоков питания имеют дискретность измерения тока 10 мА, чего может оказаться недостаточным для отладки маломощных устройств, устройств с батарейным питанием.

Сколько же каналов должен иметь лабораторный блок питания ? Наиболее распространены одноканальные блоки питания, но если Вы планируете заниматься аудиотехникой, то желательно иметь двуканальный блок питания, допускающий последовательное соединение каналов, что позволит получать двуполярное напряжение питания.

Двух канальные лабораторные блоки питания также могут быть удобны при одновременной отладке нескольких устройств или устройств с множеством вторичных источников питания, но многоканальные блоки питания значительно дороже одноканальных и для питания относительно маломощных устройств может оказаться проще собрать самостоятельно дополнительный маломощный источник питания, например на 5 или 3,3В выходного напряжения и 1-2А выходного тока.

Интерфейс – крутилки, кнопки, индикаторы

И снова немного терминологии. Лабораторные блоки питания бывают программируемые и обычные (непрограммируемые). В программируемых лабораторных блоках питания выходное напряжение задается клавиатурой, кнопками или энкодером и в контуре стабилизации тока и напряжения с использованием цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) формируются соответствующие опорные напряжения т.е. выходное напряжение и ток явно задаются пользователем, а блок питания их обеспечивает ( с учетом погрешности естественно).

В обычных (непрограммируемых) лабораторных блоках питания выходное напряжение и ток задаются переменными резисторами (крутилками), которые подключаются непосредственно в контур обратной связи и/или как делитель опорного напряжения, при этом текущее выходное напряжение определяется по показанием индикатора напряжения в режиме «онлайн», а максимальный выходной ток устанавливается по индикатору тока при замкнутом выходе.

Следует отметить, что как правило программируемые лабораторные блоки питания имеют функцию подключения и отключения нагрузки
Таким образом программируемый лабораторный блок питания является более предпочтительным выбором, т.к. более удобен в эксплуатации, но за удобство приходится платить поскольку эти блоки питания дороже обычных.

Важной особенностью обычных (непрограммируемых) блоков питания является и то, что при их включении/выключении на выходе возможны кратковременные всплески напряжения, способные причинить вред подключенному устройству, поэтому если все же Вы сделали выбор в пользу такого блока питания — проверьте его на наличие такой особенности.

Следующий элемент интерфейса — индикаторы, у программируемых блоков питания индикация выходных параметров (тока и напряжения) осуществляется цифровыми индикаторами, а вот у обычных лабораторных блоков питания встречаются стрелочные индикаторы.

С точки зрения точности отображения цифровые индикаторы лучше т.к. измерение напряжения и тока осуществляется посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и типовая погрешность показаний составляется 0,5-1%, в то время как при наличии стрелочных индикаторов напряжение и ток измеряется непосредственно ими, при этом типовая погрешность измерения составляет 1,5-2,5% и может со временем увеличиваться по мере ослабления пружины стрелочного механизма.

Резюме

Линейный лабораторный блок питания обдает большим быстродействием в сравнении с импульсным блоком питания и более предпочтителен для отладки устройств т.к. в случае нештатных ситуаций вероятность, что блок питания «спасет» устройство значительно выше. Если все таки выбор пал на импульсный лабораторный блок питания следует быть более внимательным при отладке устройств.

Для питания «прожорливых» устройств с током потребления более 5А предпочтительными будут импульсные лабораторные блоки питания. При этом следует выбирать качественные блоки питания проверенных фирм т.к. у дешевых «китайских» блоков питания могут быть высокими помехи.

Особо следует отметить блоки питания с комбинированным регулированием ( см. блок питания PS-3010PL3) они имеют высокое быстродействие (см. видео) и относительно высокий выходной ток.
Для начального уровня и питания устройств на микроконтроллеров достаточно лабораторного блока питания с выходными параметрами 18В 3А, но более универсальным (с запасом на будущее) будет блок питания с выходными параметрами 30В 5А.

Если планируется отладка устройств с батарейным питанием то следует обратить внимание на дискретность измерения тока, предпочтение следует отдавать блокам питания с разрешением 1мА.

Программируемые лабораторные блоки питания более удобны в использовании и имеют функцию отключения нагрузки, хотя кому то удобнее может быть классический вариант с переменными резисторами. Если у Вас лабораторный блок питания с переменными резисторами, то следует проверить не возникают ли на выходе блока питания всплесков (выбросов) напряжения при включении и выключении питания.

Выбор лабораторного блока питания непростая задача, надеемся, что наша статья поможет выбрать удобный для Вас лабораторный блок питания.

Какой выбрать лабораторный блок питания в 2024 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.

Параметры выбора

Перед покупкой лабораторного источника питания необходимо определиться со сферой и местом его применения. Использовать данный прибор можно для следующих целей:

1. Контроль за качеством радиотехнических деталей.
2. Тестирование электроники.
3. Тестирование приборов контроля и измерений.
4. Производство и ремонт радиотехники.
5. Проектирование и тестирование радиотехники.
6. Использование как источника питания.
7. Применение в лабораторных работах при обучении.
8. Использование для моделирования физико-электрических механизмов.

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:

• габариты;
• рабочие характеристики;
• количество выходов и их мощность;
• наличие или отсутствие защиты;
• стоимость.

Особое внимание следует уделить следующим параметрам:

• уровень шума при работе;
• показатель стабильности в сети питания;
• время, за которое происходит переход к первоначальным параметрам при изменении тока;
• качество измерений и наличие или отсутствие погрешностей;
• наличие или отсутствие разрешения;
• интерфейс управления;
• варианты компенсации потерь при подключении к схеме из 4-рех проводов.

Наиболее оптимальным вариантом для лаборатории является устройство с минимальным уровнем шума, максимально точной регулировкой и возможностью подключения различных функций.

Выбор лабораторного блока питания

На рынке лабораторных блоков питания (ЛБП) предлагается множество серий от различных производителей. Одни модели привлекают низкой ценой, другие внушительным видом передней панели, третьи разнообразием функций. Поэтому правильный выбор такого распространённого прибора становится непростой задачей. При этом тщательное сравнение характеристик и возможностей моделей различных производителей может не дать ответа на главный вопрос: какой лабораторный блок питания лучше всего подходит для моих задач?

Большинство инженеров считают лабораторный блок питания очень простым устройством, единственная функция которого – питать нагрузку заданным напряжением и током. Но на практике всё обстоит не так просто. Падение напряжения в проводах подключения, импульсный шум, скачки напряжения при быстром изменении тока потребления нагрузки – вот только часть аспектов, которые надо учитывать. В некоторых случаях может понадобиться гальваническая изоляция выходов лабораторного источника питания, а в некоторых задачах необходимо, чтобы ЛБП добавлял к своему выходному напряжению заранее заданные искажения (скачки, провалы), чтобы проверить как будет вести себя устройство при нестабильном питании.

В этой статье, полагаясь на свой опыт работы, мы расскажем о простых критериях выбора оптимального лабораторного блока питания, их разновидностях, отличиях и преимуществах. Далее мы рассмотрим несколько типовых задач и предложим для каждой из них модели блоков питания, выбрав которые Вы сможете эффективно работать и сбережёте свои деньги, время и нервы. После этого Вам будет намного проще подобрать и купить лабораторный блок питания в соответствующем разделе нашего сайта.

Разновидности лабораторных блоков питания

Для начала, давайте разберёмся с существующими названиями. Чем отличается лабораторный блок питания от просто блока питания? Или в чём отличие блока питания от источника питания? Вот простые определения:

1. Лабораторным блоком питания называют прибор, который предназначен для формирования регулируемого напряжения или тока по одному или нескольким каналам. Лабораторный блок питания содержит дисплей, элементы управления, защиту от неправильного использования, а также полезные дополнительные функции. Весь материал на этой странице посвящён именно таким приборам.
2. Лабораторный источник питания – это то же самое, что и лабораторный блок питания.
3. Просто блоком питания называют электронное устройство, которое предназначено для формирования заранее заданного напряжения по одному или нескольким каналам. Блок питания, как правило, не имеет дисплея и кнопок управления. Типичный пример – это компьютерный блок питания на несколько сотен ватт.
4. Источники питания бывают двух типов: первичные источники питания и вторичные источники питания. Первичные источники электропитания преобразуют неэлектрические виды энергии в электрическую. Примеры первичных источников: электрическая батарейка, солнечная батарея, ветрогенератор и другие. Вторичные источники электропитания преобразуют один вид электрической энергии в другой для обеспечения необходимых параметров напряжения, тока, частоты, пульсаций и т.д. Примеры вторичных источников питания: трансформатор, AC/DC преобразователь (например, компьютерный блок питания), DC/DC преобразователь, стабилизатор напряжения и т.д. Кстати, лабораторный блок питания – это одна из разновидностей вторичного источника электропитания.

Теперь подробно обсудим разновидности и главные характеристики лабораторных блоков питания:
1. По принципу работы: линейные или импульсные.
2. Диапазон напряжения и тока: фиксированный или с автоматическим ограничением мощности.
3. Количество каналов: одноканальные или многоканальные.
4. Изоляция каналов: с гальванически изолированными каналами или с неизолированными.
5. По мощности: стандартные или большой мощности.
6. Наличие защиты: от перегрузки по напряжению, по току, от перегрева и другие.
7. Форма выходного сигнала: постоянное напряжение и ток или переменное напряжение и ток.
8. Варианты управления: только ручное управление или ручное плюс программное управление.
9. Уровень цен: от дешёвых до дорогих.
10. Дополнительные функции: компенсация падения напряжения в проводах подключения, встроенный прецизионный мультиметр, изменение выхода по списку заданных значений, активация выхода по таймеру, имитация аккумулятора с заданным внутренним сопротивлением, встроенная электронная нагрузка и другие.
11. Надёжность: качество элементной базы, продуманность дизайна, тщательность выходного контроля.

Рассмотрим каждую из этих характеристик подробнее, поскольку все они важны для правильного и обоснованного выбора лабораторного блока питания.

Принцип работы: линейный и импульсный

Линейный блок питания (его ещё называют трансформаторный блок питания) строится на базе большого низкочастотного трансформатора, который понижает входное напряжение 220 В, 50 Гц до нескольких десятков вольт с частотой также 50 Гц. После этого, пониженное синусоидальное напряжение выпрямляется с помощью диодного моста, сглаживается группой конденсаторов и понижается линейным транзисторным стабилизатором до заданного уровня. Достоинство такого принципа работы в отсутствии высокочастотных переключающих элементов. Выходное напряжение линейного источника питания точное, стабильное и не содержит высокочастотных пульсаций. На этой фотографии показана внутренняя конструкция линейного лабораторного блока питания ITECH IT6833, на которой цифрами отмечены: главный трансформатор (1) и сглаживающие конденсаторы (2).

Однако, у линейного блока питания есть немало недостатков. Основной из них – большие потери энергии на транзисторном стабилизаторе, который преобразует в тепло всё избыточное напряжение, поступающее на него со схемы выпрямления. Например, если выходное напряжение блока питания установлено равным 5 В, а выпрямленное напряжение вторичной обмотки равно 25 В, то на транзисторном стабилизаторе будет рассеиваться в 4 раза больше мощности, чем будет поступать в нагрузку. То есть, у линейного блока питания низкий коэффициент полезного действия (КПД), обычно менее 60%. Как следствие низкого КПД, получаем небольшую полезную мощность и повышенную массу. Для улучшения ситуации, в реальных приборах используется несколько вторичных обмоток трансформатора, но полностью проблему низкого КПД это всё равно не решает.

Поэтому серийно выпускаемые линейные лабораторные блоки питания обеспечивают мощность на нагрузке до 200 Вт при массе прибора от 5 до 10 кг. Есть ещё две проблемы, про которые редко говорят. Хотя сам линейный блок питания не создаёт высокочастотных помех, они всё равно легко могут проникать из сети питания 220 В через емкостную связь первичной и вторичной обмоток главного трансформатора. В дорогих моделях применяют конструктивные решения для борьбы с этим эффектом, например ферритовые фильтры, но помехи из сети питания всё равно могут появиться на выходе прибора и про эту особенность надо помнить. Если Вам необходимо максимально чистое постоянное напряжение, то есть смысл использовать дополнительный качественный сетевой фильтр перед лабораторным блоком питания. Вторая проблема – это деградация (высыхание) группы сглаживающих конденсаторов, особенно в дешёвых моделях. При значительном снижении ёмкости группы сглаживающих конденсаторов, на выходе блока питания появятся провалы напряжения с частотой 100 Гц.

Импульсный блок питания основан на принципе заряда сглаживающих конденсаторов импульсами тока. Импульсы тока формируются с помощью подключения и отключения индуктивного элемента, в качестве которого может выступать обмотка трансформатора или отдельный индуктивный компонент. Переключение выполняется с помощью транзисторов, специально оптимизированных для этой цели. Частота формируемых таким образом импульсов тока обычно находится в пределах от десятков кГц до сотен кГц. Регулировка выходного напряжения чаще всего выполняется изменением глубины широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Существует много вариантов реализации этого принципа, но все они обеспечивают два главных преимущества. Первое – это высокий КПД, обычно более 80%, иногда более 90%. Высокий КПД достигается за счёт того, что глубину ШИМ можно очень плавно изменять, а значит в сглаживающие конденсаторы можно закачивать ровно столько энергии, сколько потребляет нагрузка блока питания. Второе преимущество – небольшие размеры и маленькая масса. Высокая частота, на которой работает импульсный блок питания, позволяет использовать конденсаторы значительно меньшей ёмкости (если сравнивать с линейным блоком питания на 50 Гц). Остальные элементы также значительно компактнее и легче, а высокий КПД снижает выделяемое внутри блока питания тепло, что также уменьшает размеры конструкции.

На этой фотографии показана внутренняя конструкция импульсного лабораторного блока питания ITECH IT6942A, на которой цифрами отмечены: главный трансформатор (1) и импульсный преобразователь (2). Обратите внимание, что корпус этого прибора точно такого же размера как у линейной модели на предыдущей фотографии, а мощность в 1,7 раза выше.

Главный недостаток импульсных блоков питания – это высокочастотные пульсации выходного напряжения. Конечно, их сглаживают, фильтруют, но какой-то уровень пульсаций всё равно остаётся. Причём, чем больше нагружен блок питания, тем больше амплитуда пульсаций. В хороших, качественных импульсных блоках питания удаётся снизить пульсации до уровня 10 — 20 мВ. Второй, не такой очевидный, недостаток – это радиочастотные наводки и их гармоники, источником которых служат периодические импульсы тока, формируемые внутри блока питания. Такие наводки достаточно трудно экранировать. Если Вы работаете с радиочастотными схемами, то используйте линейный блок питания или качественный импульсный, расположенный подальше от радиоустройства, с которым Вы работаете.

Диапазон значений напряжения и тока

У современных лабораторных блоков питания бывает два типа диапазонов выходных напряжений и токов: фиксированный и с автоматическим ограничением выходной мощности.

Фиксированный диапазон встречается у большинства недорогих лабораторных блоков питания. Такие блоки питания могут выдать любую комбинацию напряжения и тока в пределах своих максимальных значений. Например, одноканальный лабораторный блок питания на 40 В и 15 А может поддерживать на нагрузке напряжение 40 Вольт даже при токе потребления 15 Ампер. При этом, потребляемая нагрузкой мощность составит: 40 В * 15 А = 600 Вт. Всё просто и понятно, но с таким прибором Вы не сможете установить напряжение больше 40 В и ток больше 15 А.

Автоматическое ограничение выходной мощности существенно расширяет диапазон лабораторного блока питания по напряжению и току. Например, модель ITECH IT6952A с такой же максимальной мощностью 600 Вт, может формировать напряжение до 60 В и ток до 25 А в любых комбинациях, при которых выходная мощность ограничена значением 600 Вт. Это значит, что Вы сможете выдать в нагрузку не только 40 В при токе 15 А, а также 60 В при токе 10 А, 24 В при токе 25 А и много других комбинаций. Если сравнивать с лабораторным блоком питания на 600 Вт с фиксированным диапазоном, то очевидно, что лабораторный блок питания с автоматическим ограничением выходной мощности значительно универсальнее и может заменить несколько более простых приборов. На этом рисунке показан диапазон возможных напряжений и токов, которые обеспечивает модель ITECH IT6952A.

Поскольку размеры, масса и цена лабораторного блока питания в основном зависят не от напряжения и тока, а от максимальной мощности, то есть смысл всегда выбирать модель с автоматическим ограничением выходной мощности. Это обеспечит универсальность решения за те же деньги.

Количество каналов

Лабораторные блоки питания выпускаются с одним, двумя или тремя выходными каналами. Здесь мы рассмотрим основные моменты их использования, а про гальваническую изоляцию каналов рассказывается дальше на этой странице.

Большинство лабораторных блоков питания имеют один выходной канал, особенно это касается мощных устройств. Практически все модели с мощностью более 500 Вт имеют один канал. Поэтому часто задают вопрос: можно ли объединять несколько одноканальных приборов? Можно, но есть особенности. Первое, что надо учитывать, когда Вы включаете последовательно несколько импульсных блоков питания: частоты переключения даже однотипных блоков питания будут слегка отличаться. Это будет создавать повышенные пульсации на выходе. Также есть вероятность резонансных эффектов, при которых уровень пульсаций будет периодически резко возрастать.

Второй момент – это соединение «+» и «-» двух приборов для формирования биполярного напряжения для питания транзисторных усилителей, АЦП и подобных устройств. Кроме повышенных пульсаций, будет сложно обеспечить одновременное включение и выключение сразу двух напряжений и их синхронную регулировку. Третий момент – последовательное соединение нескольких высоковольтных источников напряжения может превысить порог пробоя их изоляции. Как результат: возгорание и другие опасные последствия.

Учитывая сказанное, становится понятно, что для схем, в которых предусмотрено несколько питающих напряжений, лучше использовать двухканальные или трёхканальные лабораторные блоки питания, которые специально для этого предназначены. А для генерации высоких напряжений, лучше использовать специальные высоковольтные модели, например модель ITECH IT6726V с напряжением до 1 200 В или модель ITECH IT6018C-2250-20 с напряжением до 2 250 В.

Для примера, на этой фотографии показан типичный двухканальный лабораторный блок питания ITECH IT6412.

Изоляция каналов

Гальваническая изоляция (её также называют электрической изоляцией) каналов лабораторного блока питания обеспечивает полную независимость напряжения и тока любого из каналов относительно напряжения и тока остальных каналов, а также сети питания. Внутри такого блока питания, для каждого из каналов, предусмотрена отдельная обмотка трансформатора. В хороших моделях напряжение пробоя между каналами превышает 200 Вольт. На практике это означает, что можно свободно подключать каналы друг к другу по последовательной схеме, а также менять «+» и «-«.

В электронных устройствах, содержащих цифровую и аналоговую части, обычно используют два отдельных контура питания. Это делается для того, чтобы снизить проникновение шума цифровой шины питания в чувствительную аналоговую часть. Поэтому, при разработке и настройке таких устройств надо использовать лабораторный блок питания с гальванически изолированными каналами. Самым универсальным решением являются трёхканальные модели, например Keithley 2230 или ITECH IT6300B. С помощью такого прибора можно запитать аналоговую часть схемы двухполярным питанием (используются первые два канала), а на цифровую часть подать питание от третьего канала.

Ещё один тип устройств, при работе с которыми необходим лабораторный блок питания с изолированными каналами – это устройства, которые сами содержат изолированные части. Изоляция частей таких устройств обычно выполняется с помощью опторазвязок или специальных трансформаторов. Классический пример – это электрокардиограф, у которого чувствительная измерительная аналоговая часть, подключаемая к пациенту, должна выполнять две задачи: точное измерение электропотенциалов, формируемых сердечной мышцей (а это уровень нескольких милливольт) и безопасность самого пациента от поражения электрическим током.

На этой фотографии показана схема подключения модели Keithley 2230G-30-1 к основным узлам кардиографа. Первый канал используется для питания блока очень чувствительного измерителя, находящегося за опторазвязкой, второй канал используется для питания блока первичной обработки сигналов, а третий канал с низким напряжением и большим током питает основную схему цифровой обработки и отображения сигналов. Из-за того, что все три канала модели Keithley 2230G-30-1 полностью изолированы друг от друга, питаемый таким образом кардиограф работает в штатном режиме и исключается влияние одних блоков на другие из-за помех, проходящих по цепям питания.

Мощность

По полезной мощности, отдаваемой в нагрузку, все лабораторные блоки питания постоянного тока можно разделить на стандартные (до 1 000 Вт) и большой мощности (1 000 Вт и более). Такое деление не случайно. Модели стандартной и большой мощности довольно сильно отличаются по функциональным возможностям и области применения.

В моделях стандартной мощности максимальное напряжение обычно находится в диапазоне от 15 В до 150 В, а максимальный ток от 1 А до 25 А. Количество каналов: один, два или три. Есть как линейные, так и импульсные модели. Конструктивное исполнение: стандартный приборный корпус для размещения на лабораторном столе. Масса от 2 до 15 кг. Типичный пример: серия Tektronix PWS4000. В основном, возможности таких приборов нацелены на разработку и ремонт электронной аппаратуры, хотя область их применения значительно шире.

С другой стороны, модели большой мощности всегда одноканальные и импульсные. Модели до 3 кВт выпускаются в приборном или стоечном исполнении (типичный пример: серия ITECH IT6700H), а модели с мощностью 3 кВт и более мощные, монтируются только в промышленную стойку и отличаются значительной массой и габаритами. Например, масса модели на 18 кВт из серии ITECH IT6000C составляет 40 кг.

Большая мощность выдвигает повышенные требования к конструкции: наличие «умных» вентиляторов охлаждения, полный набор защит (от перегрузки, перегрева, смены полярности и пр.), возможность параллельного включения нескольких блоков для наращивания выходной мощности, поддержка специальных форм выходных сигналов (например, автомобильных стандартов DIN40839 и ISO-16750-2).

Для этой категории приборов является обязательной поддержка удалённого программного управления через один из интерфейсов: Ethernet, IEEE-488.2 (GPIB), USB, RS-232, RS-485 или CAN, так как они часто используются в составе автоматизированных комплексов. Также, некоторые серии (например IT6000C), могут регулировать своё выходное сопротивление в диапазоне от нуля до нескольких Ом, что очень полезно при имитации работы аккумуляторов и солнечных панелей. Кроме того, некоторые мощные модели могут содержать встроенную электронную нагрузку, что позволяет им не только генерировать ток, но и потреблять его.

Лабораторные блоки питания большой мощности используются в автомобильной промышленности, в альтернативной энергетике, при гальванической обработке металлов и во многих других отраслях, где необходимо формировать напряжения до 2 250 Вольт и токи до 2 040 Ампер.

Характеристики всех лабораторных блоков питания, отсортированных по мере увеличения максимальной мощности, смотрите здесь. А на этой фотографии Вы можете увидеть мощные выходные клеммы шестикиловаттной модели IT6533D, которая состоит из двух модулей по 3 кВт каждый, включенных параллельно. Равномерное распределение выходной мощности между модулями обеспечивается с помощью отдельной шины синхронизации System BUS (серый кабель слева).

Защита от неправильного использования

Когда выбирают лабораторный блок питания, в первую очередь обращают внимание на цену и максимальное значение напряжения и тока. Но наличие качественной защиты – это тоже очень важно, так как позволяет защитить не только блок питания, но и подлюченное к нему оборудование. В этом разделе мы расскажем о типах защит, которыми оснащаются серийные лабораторные блоки питания и рассмотрим несколько сопутствующих моментов.

Защита от перегрузки по току (сокращённо OCP — Over Current Protection) должна мгновенно срабатывать при превышении выходным током заданного значения, что может произойти, например, при коротком замыкании выходных клемм блока питания. Такой тип защиты есть в большинстве хороших моделей. Но важно не только само наличие защиты, также важна скорость её срабатывания. В зависимости от реализации, защита от перегрузки по току может: полностью отключить выход блока питания от нагрузки, ограничить выходной ток заданным пороговым уровнем или перейти в режим стабилизации выходного тока (CC — Constant Current), сохранив то значение тока, которое было до перегрузки. В этом коротком видео показано как срабатывает защита маломощного лабораторного блока питания ITECH IT6720 при коротком замыкании его выходов.

Но не все задачи можно решить с помощью лабораторного блока питания постоянного тока, даже если в нём есть режим работы по списку. Есть задачи, где необходимо формирование чисто синусоидального напряжения, причём с уровнем сотни вольт или синусоидального тока с уровнем десятки ампер. Для подобных задач выпускаются специализированные источники переменного напряжения и тока, такие как однофазная серия ITECH IT7300 или трёхфазная серия ITECH IT7600.

При помощи таких приборов можно реализовывать много интересных решений, в основном в сфере проверки устойчивости оборудования при разных отклонениях в сети питания 220 В. В этом коротком видео, на примере модели IT7322, показано формирование переменного напряжения, амплитуда и частота которого изменяется по заданной программе. Форму выходного сигнала наблюдают с помощью осциллографа.

Второй случай, когда применяется программное управление – это включение лабораторных блоков питания в состав автоматизированных измерительных комплексов. Раньше для этой цели чаще всего использовали интерфейс IEEE-488.2 (его ещё называют GPIB, а в ГОСТ он назывался КОП – Канал Общего Пользования). Но в последние годы в системах промышленной автоматизации активно набирают популярность интерфейсы Ethernet (LAN) и USB, а устаревшие интерфейсы RS-232 и RS-485 используются всё реже. Для того, чтобы управлять прибором, придётся создавать собственные программы. Команды управления подробно описываются в руководствах по программированию, которые есть для каждой серии. Пример руководства по программированию для лабораторных блоков питания серии ITECH IT6500 смотрите здесь. На этой фотографии показана задняя панель современного блока питания ITECH IT6412, который стандартно оснащается тремя популярными интерфейсами: IEEE-488.2, Ethernet (LAN) и USB.

Уровень цен, в зависимости от мощности модели

Цена лабораторного блока питания зависит от марки производителя, максимальной мощности, выдаваемой в нагрузку, а также набора дополнительных функций (защита от перегрузок, программируемость и др.). На рисунке ниже представлен диапазон цен разных моделей ЛБП в зависимости от их максимальной мощности. Обратите внимание, что мы предлагаем только качественные, надёжные лабораторные источники питания от производителей, которые являются лидерами в этой области. Цены начинаются от $250 за модель 100 Вт и могут достигать нескольких тысяч долларов за модели 3 кВт и более мощные. Вы можете быстро получить точные цены на интересующие Вас модели, отправив нам запрос по E-mail.

Типовые применения и популярные модели лабораторных блоков питания

Теперь, когда мы разобрались с основными критериями выбора лабораторных источников питания, давайте рассмотрим типичные задачи применения этих устройств и подходящие для этих задач модели приборов.

Универсальный лабораторный блок питания для широкого круга задач

Для большинства типовых задач, возникающих при разработке или ремонте электронной аппаратуры отлично подходит серия ITECH IT6900A (до 150 В, до 25 А, до 600 Вт), которая создавалась в качестве основного лабораторного блока питания, способного решать 90% всех вопросов:

Если нужен универсальный блок питания, но за минимальные деньги, то выбирайте эконом серию ITECH IT6700. В ней две модели: на 100 Вт и на 180 Вт. Нет программного управления, зато есть автоматическое ограничение выходной мощности, что не часто встречается в таком ценовом диапазоне:

Высокое напряжение и большой ток

Если нужны постоянные напряжения более 100 В или токи более 10 А, смело выбирайте одну из 15-ти модели серии ITECH IT6700H. Приборы этой серии смогут обеспечить напряжение до 1 200 В и ток до 220 А при максимальной мощности до 3 кВт. Возможно как ручное, так и программное управление:

Если Вам необходимо, чтобы лабораторный блок питания выдавал в нагрузку мощность более 3 кВт, то у серии ITECH IT6000C нет альтернативы. Это новая, очень функциональная серия, выпущенная в конце 2018 года. Серия состоит из 69-ти моделей с напряжением до 2 250 В, током до 2 040 А и мощностью до 144 кВт:

Разработка и ремонт точной аналоговой аппаратуры, аудиосхем и чувствительных датчиков

Для таких задач лучше всего подходят линейные лабораторные блоки питания. В первую очередь рассмотрите серии Keithley 2220 и Keithley 2230. Это одни из лучших линейных источников питания как по характеристикам, так и по цене. К тому же, с гальванической изоляцией каналов:

Также можете посмотреть эту серию линейных блоков питания: Tektronix PWS4000.

Генерация переменного напряжения и тока

Если Вам необходимо формировать синусоидальное напряжение или синусоидальный ток, то есть две серии источников с такой возможностью. Это серия ITECH IT7300 (1 фаза, мощность до 3 кВА):

И мощная серия ITECH IT7600 (1 фаза и 3 фазы, мощность до 54 кВА):

Дополнительная информация по этой теме

Мы специально не перегружали эту статью техническими деталями устройства лабораторных блоков питания и тщательным описанием их опций. Всё это Вы можете подробно прочитать на страницах отдельных моделей. А чтобы глубоко разобраться в этом вопросе и повысить свой профессиональный уровень, изучите документы по базовой теории применения лабораторных блоков питания.

Если Вам необходима подробная информация по ценам или техническая консультация по выбору оптимального блока питания для Вашей задачи, просто позвоните нам или напишите нам по E-mail и мы с радостью ответим на Ваши вопросы.