W tym artykule nie omawiam najdroższych zasilaczy laboratoryjnych, a tym bardziej mocno zaawansowanych urządzeń SMU (source measure unit). Ich ceny są rzędu kilkudziesięciu tysięcy złotych lub więcej, jak pokazuje przykład z rysunku 1.

rys. 1.

Nie omawiam też najprostszych zasilaczy, które w reklamach handlowych niesłusznie nazywane są „laboratoryjnymi”, a na takie określenie z kilku względów absolutnie nie zasługują.

Dziś bowiem „laboratoryjnymi” niesłusznie nazywane są wszelkie zasilacze, które mają regulowane napięcie wyjściowe, regulowany ogranicznik prądowy oraz cyfrowe wyświetlacze napięcia i prądu. Na zdjęciach w ofertach handlowych wyglądają interesująco, jak pokazuje przykład z fotografii 2. Tylko nie mają praktycznie nic wspólnego z prawdziwymi zasilaczami laboratoryjnymi.

fot. 2.

Prawdziwy zasilacz laboratoryjny po pierwsze ma bardzo dobre parametry i właściwości, o czym za chwilę, a ponadto, dziś zasilacz laboratoryjny obowiązkowo musi mieć możliwość współpracy z komputerem, co ogromnie rozszerza możliwości jego wykorzystania w laboratorium.

Dlatego w ramach tego artykułu za laboratoryjne uznajemy tylko zasilacze z interfejsem komputerowym, oferujące i dobre parametry techniczne, i inne właściwości użytkowe.

Zasilacze liniowe czy impulsowe?

W naszych domach praktycznie nie wykorzystujemy już klasycznych zasilaczy liniowych, zawierających ciężki transformator sieciowy. Dziś absolutnie dominują dużo tańsze zasilacze, ładowarki, przetwornice impulsowe, które zawierają leciutki transformator impulsowy, zapewniający dużą moc przy małych rozmiarach i masie.

Owszem dominują, tylko zasilacze impulsowe, zwłaszcza te niedrogie, mają dyskwalifikującą je wadę: wytwarzają rozmaite zakłócenia, a napięcie wyjściowe jest „zaśmiecone”. Realizacja „nieśmiecącego” zasilacza impulsowego w zasadzie jest możliwa, ale jest trudna i kosztowna, dlatego nadal zasilacze laboratoryjne mają klasyczny, ciężki transformator i zawierają stabilizator liniowy.

Natomiast budżetowe zasilacze impulsowe wprawdzie w większości spełniają wymagania „przeciwzakłóceniowych norm” EMC, EMI, ale nie nadają się do laboratorium, a nawet do pracowni hobbysty. Jest jeden wyjątek: budżetowe zasilacze laboratoryjne z klasycznym transformatorem, w większości mają stosunkowo niewielki maksymalny prąd wyjściowy, zwykle 3...5 amperów. A w laboratorium czasem potrzeba prądu rzędu 10 amperów lub więcej. Jeżeli zakłócenia impulsowe nie są kwestią krytyczną, to uzasadnionym rozwiązaniem, ale wyjątkiem, będzie wykorzystanie zasilacza impulsowego o dużym prądzie maksymalnym. Zapewne lepszego, niż prymitywna wersja pokazana na fotografii 2.

Ale to wyjątek, odstępstwo od nadal obowiązującej reguły: zasilacz laboratoryjny ma klasyczny transformator i liniowy stabilizator. Liniowe zasilacze można łatwo poznać po masie – wersje 3005 (30 V, 5 A) ważą co najmniej 4 kilogramy.

Nie kupuj KA3005P!

W ciągu ostatnich kilkunastu lat, zarówno wśród hobbystów, jak i profesjonalistów, ogromną popularność zdobyły niedrogie zasilacze KORAD KA3005D oraz KA3005P – fotografia 3. Odmiana KA3005P oferuje możliwość współpracy z komputerem (USB, RS232), a parametry są przyzwoite, przynajmniej w późniejszych wersjach, w których usunięto wady „wieku dziecięcego”. Od biedy można byłoby nawet bronić tezy, że jest to zasilacz laboratoryjny, ale ważniejsze jest co innego: dziś już NIE warto kupować tej starej wersji zasilacza (KA3005P), ponieważ dostępne są modele dużo lepsze!

fot. 3.

Na ocenę zasilacza wpływają nie tylko maksymalne wartości napięcia i prądu. W laboratorium ważne są też inne właściwości, w tym parametry dynamiczne oraz, ceniona przez wielu, wygoda obsługi.

W filmie: https://youtu.be/qhDotHyoEP8 pokazuję, że parametry starej wersji KA3005P są dużo gorsze niż wersji nowszych. A jeszcze szerzej różnice parametrów dynamicznych zostaną omówione w artykule Zasilacze – niedoceniane parametry dynamiczne (dostępny wkrótce).

Znane od lat wersje KA3005D i KA3005P nadal oferowane są na rynku, ale zostały niedawno zastąpione modelami z dwiema i trzema literami na końcu oznaczenia, w szczególności KA3005DS i KA3005PS –fotografia 4. Jeśli już kupować jakiś egzemplarz KA3005, to koniecznie w nowej wersji – co najmniej KA3005PS! A może jeszcze inny.

fot. 4.

Ale jest jeszcze bardziej interesująca możliwość!

Zdecydowanie KKG305P zamiast KA3005PS!

Otóż KORAD kilka lat temu wypuścił rodzinę zasilaczy znacznie lepszych niż KA3005D i KA3005P, a mianowicie rodzinę KKG z modelami KKG305D, KKG305P, a także po dwie wersje „dwukrotnie mocniejsze” KKG605 (60 V, 5 A) i KKG3010 (30 V, 10 A). Zasilacz KKG305P pokazany jest na fotografii 5. Jest to stosunkowo nowe opracowanie – na płycie CD dostarczanej z tymi zasilaczami są pliki o datach z czerwca 2023 (ewentualnych dat w oprogramowaniu i na płytkach drukowanych nie sprawdzałem).

fot. 5.

Najprawdopodobniej znacząco ulepszone zasilacze rodziny KKGxxx okazały się z jednej strony „za dobre jak na swą cenę”, a z drugiej na rynku „bardzo mocno zakorzenione” były od lat KA3005D i KA3005P. Wygląda na to, że właśnie dlatego KORAD przestał reklamować tę ulepszoną rodzinę KKGxxx (choć jest ona w ostatnim katalogu 2024) i niejako „rozbił ją na części”, wprowadzając kilkanaście odmian nowej wersji KA3005 z dwiema i trzema literkami w oznaczeniu, w tym KA3005DS, KA3005PS i szereg innych.

Interesująca jest analiza podobieństw i różnic między KKG305P i KA3005PS. Po części pokazuję to w filmie https://youtu.be/qhDotHyoEP8.

Otóż główne parametry techniczne są takie same. Przełączanie obwodów mocy (odczepów uzwojenia wtórnego transformatora) w KKGxxx nie następuje za pomocą zużywających się przekaźników elektromechanicznych, tylko niezawodnych przekaźników półprzewodnikowych.

Trochę inna jest obsługa KKGxxx – z początku mało intuicyjna dla osób przyzwyczajonych do KA3005, ale potem okazuje się, że wyeliminowano uciążliwą, przynajmniej dla mnie, wadę KA3005 – zasilacz KKGxxx może nie wychodzić z trybu ustawiania napięcia i prądu po kilku sekundach, tylko może w nim pozostawać ciągle.

Ważne jest to, że KKG305P ma właściwości znacząco lepsze nie tylko od starego KA3005P, ale też od nowego KA3005PS.

Tylne ścianki zasilaczy KKG305P i nowego KA3005PS widoczne są na fotografii 6. Ten pierwszy ma dodatkową (zieloną) listwę z zaciskami, co pozwala zrealizować kilka pożytecznych funkcji.

fot. 6.

KKG305P oferuje oczywiście współpracę z komputerem (USB, RS232). Dodatkowo ma możliwość wykorzystania przemysłowego interfejsu RS485 i MODBUS. Obsługuje komendy popularnego standardu SCPI.

Dla wielu użytkowników jeszcze ważniejsze jest to, że KKG305P ma możliwość bardzo precyzyjnej stabilizacji napięcia na obciążeniu, a konkretnie kompensacji spadku napięcia na przewodach (remote sensing z wykorzystaniem czteropunktowego układu Kelvina). To jest pożyteczna cecha, bardzo rzadko spotykana w tanich zasilaczach, powszechna w zasilaczach bardzo drogich. W  nowej rodzinie KA3005xx taka możliwość dostępna jest tylko w mniej popularnych, a znacznie droższych odmianach z literką E w oznaczeniu, na przykład KA3005PE, KA3005PEA. A w KKG305P „jest to w standardzie” i to za śmieszną wręcz cenę.

KKG305P ma możliwość zdalnego włączania/wyłączania za pomocą zewnętrznego styku (przełącznika przekaźnika, a może nawet tranzystora zwierającego do masy) oraz ma tryb LIST, pozwalający uruchomić maksymalnie 15-„odcinkową” sekwencję zmian napięcia wyjściowego (o parametrach ustawionych wcześniej podczas połączenia z komputerem).

Dodatkowe opcje konfiguracyjne dostępne są po naciśnięciu klawisza Set.

Z przyrządem dostarczona jest płyta CD oraz instrukcja po angielsku. W Internecie można też znaleźć wersję polską instrukcji (plik KK-Polish-user-manual.pdf). Problem w tym, że oryginał był chiński i już angielska wersja nie jest do końca jasna, a tym bardziej tłumaczona z niej wersja polska. Dlatego w razie wątpliwości należy po prostu upewnić się co do szczegółów na drodze eksperymentalnej, co zapewne nie sprawi kłopotów.

Na dołączonej płycie CD są dodatkowe informacje o rozkazach SCPI i MODBUS, ale przede wszystkim program komputerowy i driver. W Sieci można też znaleźć instrukcję programowej kalibracji wskazań mierników napięcia i prądu (do pobrania tutaj),

I co najważniejsze, laboratoryjny KKG305P o możliwościach znacząco lepszych nawet od nowego KA3005PS w aktualnej promocji jest śmiesznie tani. Tańszy i od KA3005PS, i od nieposiadającej łączy komputerowych, uboższej wersji KKG305D. Rysunek 7 pokazuje ofertę NDN aktualną w chwili pisania tego artykułu.

rys. 7.

Link do oferty NDN zasilaczy KORAD KKG305P: https://ndn.com.pl/pl/66-zasilacze-laboratoryjne#/producent-korad Warto się nią zainteresować, bo według mojej orientacji jest to aktualnie najtańsza propozycja dotycząca zasilacza liniowego o dobrych parametrach i szerokich możliwościach. Zasilacza, który śmiało można nazwać laboratoryjnym, i z uwagi na parametry, i dodatkowe funkcje. Jedynie możliwości współpracy z komputerem są tutaj dość skromne, jak na współczesne zasilacze laboratoryjne.

Laboratoryjny Rigol DP832A

Nieporównanie szersze możliwości, nie tylko zresztą w kwestii współpracy z komputerem, mają „prawdziwie” laboratoryjne zasilacze bardziej renomowanych firm. Przykładem może być trzykanałowy Rigol DP832A. Chiński Rigol już dawno oferuje sprzęt, który słusznie nazywany jest laboratoryjnym. W chwili pisania tego materiału model DP832A kosztuje niecałe 2100 zł netto – rysunek 8. Cena jak dla amatorów kupujących prywatnie (2570 zł brutto) jest wysoka, a dla zorientowanych profesjonalistów kupujących dla firm i instytucji (2090 zł netto) – niska. Są to trzy oddzielne zasilacze w jednej obudowie i co najważniejsze, takie zasilacze mają zdecydowanie większe możliwości współpracy z komputerem niż zasilacze KORAD.

rys. 8.

Pozwalają na przykład zaprogramować długie sekwencje testowe, podczas których napięcie wyjściowe będzie się zmieniać według rozmaitych reguł.

Między innymi możliwe jest zaprogramowanie zmian nie tylko skokowych, jak w przebiegu prostokątnym, ale też zmian o charakterze sinusoidalnym, trójkątnym, schodkowym, a także wykładniczo rosnącym lub malejącym. Rysunek 9 i rysunek 10 pokazują przykładowe zrzuty z ekranu zasilacza.

rys. 9. i 10.

Oprócz typowych możliwości zapisania własnych ustawień napięć i prądów w kanałach, zasilacz ma też zaawansowane funkcje, takie jak Recorder, pozwalający rejestrować w pliku przebieg zmian napięcia i prądu we wszystkich trzech kanałach, Analyzer, pozwalający analizować dane z takiego pliku oraz Monitor, nadzorujący stan wszystkich kanałów i reagujący według nastawionych reguł. To są jak najbardziej funkcje „laboratoryjne”, przydatne nie tylko w celach badawczych i edukacyjnych ale i przemysłowych.

Przyrząd ma też funkcje testu, kalibracji i autokalibracji (zalecana jest kalibracja co rok).

Rysunek 11 przedstawia niektóre parametry wersji DP832A – nietrudno się zorientować, że to budżetowy zasilacz o sensownych parametrach. Osoby zainteresowane szczegółami zajrzą do specyfikacji i do dość obszernej instrukcji obsługi, dostępnej na przykład na dole tej strony. W rodzinie zasilaczy Rigol DP800 jest szereg modeli, jak pokazuje rysunek 12, a Rigol ma w ofercie także zasilacze innych rodzin. Link do oferty NDN zasilaczy Rigol: ndn.com.pl/pl/66-zasilacze-laboratoryjne#/producent-rigol Wszystkie zasilacze z w ofercie NDN: https://ndn.com.pl/pl/66-zasilacze-laboratoryjne#.

rys. 11. i 12.

Obsługa zasilaczy Rigol i nie tylko zasilaczy, jest nieco specyficzna,
z wykorzystaniem klawiatury „kołowej”. Łatwo się jednak do tego przyzwyczaić, zresztą sposobów obsługi jest kilka, niekoniecznie z wykorzystaniem klawiatury, ale także wygodnego pokrętła. ©

Piotr Górecki