Zasilacz laboratoryjny - jaki wybrać, do czego służy i jak użytkować?

Zasilacz laboratoryjny to urządzenie, które daje na swoim wyjściu napięcie o dobrze ustalonej wartości. Co ważne, tę wartość możemy bardzo łatwo regulować, w odróżnieniu od zasilaczy nieregulowanych. Są bardzo cennymi przyrządami w pracowni każdego elektronika!

Do czego służy zasilacz laboratoryjny?

Jak sama nazwa wskazuje, jego zadaniem jest praca w warunkach laboratoryjnych, czyli podczas prowadzenia testów i doświadczeń. Nowo powstały układ elektroniczny może być źle albo w ogóle być błędnym już na etapie projektu, co można wykryć dopiero po zasileniu go. Rolą zasilacza laboratoryjnego jest dostarczenie mu prądu (w zdecydowanej większości wypadków, jest to prąd stały) w kontrolowanych warunkach.

Ograniczenie prądu

Przede wszystkim, tego typu przyrząd powinien mieć wbudowane zabezpieczenie przed przeciążeniem oraz miernik poboru prądu. Na wbudowanym amperomierzu możemy, nawet szacunkowo, określić aktualny pobór prądu przez układ. Można wtedy stwierdzić, że układ działa prawidłowo lub nie i w porę go wyłączyć, jeżeli stanie się zbyt wysoki.

Ustawiając limit pobieranego prądu możemy mieć pewność, że układ nie ulegnie całkowitemu spaleniu, kiedy tylko coś będzie z nim nie tak. Zasilacz ograniczy wypływający prąd, zmniejszając napięcie wyjściowe albo całkowicie odłączy jego dopływ. Zwykły zasilacz, który nie ma ograniczenia, prawdopodobnie spali układ lub sam ulegnie przy tym uszkodzeniu.

Regulacja napięcia

Niektóre układy trzeba zasilać napięciem o wartości 3,3V, inne 5V, jeszcze inne 9V. Czasem też chcemy sprawdzić poprawność działania układu w pewnym zakresie napięć, np. przy zasilaniu go ze świeżych oraz mocno rozładowanych baterii. Przyda się do tego płynna regulacja napięcia wyjściowego. Niektóre zasilacze mają wbudowany przełącznik, którym możemy wybrać kilka predefiniowanych wartości, ale tryb regulacji płynnej jest dla elektronika istotniejszy.

Niektóre zasilacze mają dwa pokrętła do płynnej regulacji napięcia: dokładnej (Fine) i zgrubnej (Coarse). To pozwala na precyzyjne ustawienie żądanej wartości napięcia, np. 3,3V. Pokrętło regulacji ogranicznika prądu też niekiedy jest zdublowane, co ułatwia dokładne ustawienie maksymalnej wartości prądu wyjściowego..

Jaki zasilacz wybrać?

Zasilacz jest przyrządem, którego nie zmienia się zbyt często. Warto zatem kupić go raz, a porządnie - aby starczył na wiele lat eksperymentów. Oto moja podpowiedź, na które aspekty warto zwrócić uwagę:

  • maksymalne napięcie wyjściowe
  • maksymalny prąd wyjściowy
  • sposób chłodzenia
  • liczba kanałów
  • wbudowane mierniki wielkości wyjściowych

Maksymalne napięcie wyjściowe

Typowe zasilacze mogą dać na swoim wyjściu napięcie wynoszące od 0 do 15V lub od 0 do 30V. To wystarcza w zdecydowanej większości zastosowań. Te droższe mogą uzyskać na wyjściu 60V i więcej.

Ich zakup przyda się bardziej zaawansowanym elektronikom, którzy testują np. układy zasilane z akumulatorów 48V. Dla początkujących, górny limit na poziomie 30V wystarczy do naprawdę wielu eksperymentów.

Maksymalny prąd wyjściowy

Z tym parametrem jest podobnie jak z maksymalnym napięciem - im więcej, tym lepiej. Małe zasilacze mogą dać na swoim wyjściu prąd do 1A, większe 2A lub 3A, a te potężniejsze 5A i więcej. To, ile prądu potrzebujemy zależy od tego, co chcemy uruchamiać.

Proste układy analogowe i cyfrowe pobierają prąd rzędu dziesiątek, czasem setek miliamperów - więc 1A wystarczy w zupełności. Większe zapotrzebowanie mają różnorakie układy wykonawcze, jak silniki, elektromagnesy czy grzałki. Poza tym, testowanie przetwornic impulsowych zazwyczaj wiąże się się z koniecznością ich pełnego obciążenia, a nawet przeciążenia, więc zasilacz musi tę energię dostarczyć.

Sposób chłodzenia

Zasilacze laboratoryjne mają swoje układy wykonawcze chłodzone na dwa sposoby: pasywny i aktywny. Im więcej ciepła muszą na sobie wydzielić - a dzieje się tak, gdy pobieramy z wyjścia prąd o wyższym natężeniu - tym wyższa staje się ich temperatura, więc trzeba je ostudzić. Chłodzenie pasywne to zwykły radiator rozpraszający ciepło do otoczenia, zaś aktywne to dodanie wentylatora, który wymusza przepływ powietrza.

Czysto pasywne chłodzenie mają zazwyczaj niewielkie zasilacze, o prądzie wyjściowym do 2A. Wentylator jest nieodzowny ich potężniejszym kolegom. Jeżeli zasilacz, który mamy na oku zawiera wentylator, warto zwrócić uwagę, czy posiada on również termostat. Będzie się załączał tylko wtedy, kiedy jest to konieczne, zamiast pracować przez cały czas. Wielogodzinna praca nad układem, zwłaszcza nocą, w towarzystwie bezustannie szumiącego “klocka” potrafi męczyć bardziej, niż gdyby tę samą pracę wykonywać w ciszy.

Liczba kanałów

Zdecydowana większość zasilaczy ma jeden kanał, czyli jedno wyjście z regulowaną wartością prądu i napięcia. Ale są również zasilacze dwukanałowe, a nawet czterokanałowe, które możemy wykorzystać np. jako zasilacze napięcia symetrycznego, które jest często potrzebne układom analogowym ze wzmacniaczami operacyjnymi. Napięcie na wybranych kanałach możemy wtedy regulować oddzielnie lub współbieżnie.

Mierniki wielkości wyjściowych

Najlepiej, aby zasilacz miał dwa przyrządy pomiarowe: woltomierz i amperomierz. Umożliwia to ciągły podgląd obu tych wartości, bez konieczności przełączania funkcji. Większość współczesnych zasilaczy ma wyświetlacze cyfrowe, LED lub LCD, co bardzo ułatwia odczyt zmierzonych wartości.

Są również dostępne niewielkie zasilacze, które mają wskaźniki analogowe. Mają niską cenę oraz mogą być wygodniejsze w użyciu dla elektroników starszej daty, przyzwyczajonych do przyrządów analogowych:

Kupić czy zbudować?

Niektórzy początkujący majsterkowicze, których budżet jest ograniczony, mogą pokusić się o złożenie własnego zasilacza warsztatowego. Zwłaszcza wtedy, kiedy mają do dyspozycji, pozyskane z demontażu, najdroższe podzespoły: transformator sieciowy i radiator. Reszta elektroniki jest niedroga i można ją kupić w formie gotowego zestawu, na przykład:

 

Jak poprawnie eksploatować zasilacz?

Poprawnie zaprojektowany zasilacz powinien się sam obronić przed podstawowymi zagrożeniami, jakimi są przeciążenie i przegrzanie. Wbudowane obwody powinny wtedy załączyć wentylator, ograniczyć prąd wyjściowy lub całkowicie odłączyć wyjście. Dlatego zasilacz powinien mieć zapewnione możliwie dobre chłodzenie - wepchnięcie go w ciasną szparę i zarzucenie papierami to bardzo zły pomysł.

Dużym zagrożeniem dla zasilacza jest “cofanie się” napięcia. Jeżeli testujemy układ zasilany np. z akumulatora 24V, który posiada funkcję ładowania tegoż akumulatora po podłączeniu do sieci, to trzeba zadać o to, aby zablokować funkcję ładowania przy użyciu np. diody prostowniczej włączonej w szereg z wyjściem. W przeciwnym razie, napięcie podane z zewnątrz na zaciski wyjściowe może doprowadzić do uszkodzenia elektroniki zasilacza.