GLPS1502C je jedným z najlacnejších lineárnych zdrojov, ktoré si môžete kúpiť. S napájacím napätím do 15 V a prúdom do 2 A je tento napájací zdroj vynikajúcim východiskovým modelom najmä pre začiatočníkov. Každý, kto tvrdí, že Číňania nemôžu vyrábať vynikajúce lacné výrobky, by si mal tento test prečítať! Tento zdroj je bežne dostupný aj u tunajších predajcov v orientačnej cene okolo 50€, čo nie je až tak veľa, pokiaľ si uvedomíte, že získavate spolu zo zdrojom aj dvojročnú záruku.

Úvod k zdroju GLPS1502C od spoločnosti Geti

Prvotný zmätok o výrobcovi a type

Ak zadáte do vyhľadávnia výraz "laboratórny zdroj" prostredníctvom Google, tak nájdete možno tento napájací zdroj, ktorý vyniká nielen nízkou cenou približne 50€, ale aj tým, že sa nachádza v ponuke aj CZ a SK predajcov. Navyše existuje dosť nejasností, pokiaľ ide o výrobcu a číslo typu. Obrázok na stránke produktu však jasne zobrazuje značku "Geti" a číslo typu „NG-1620BL“. Dodané zariadenie od predajcu TIPA má však ako výrobcu typ "Geti" a ako typové číslo "GLPS1502C", ale rovnako má tento výrobca aj iný zdroj, ktorý je identicky vzhľadovo a aj parametrovo no tentoraz s označením "DF1709SB". Okrem toho je k dispozícii rovnaký ďalší zdroj "HY1502D" od značky "Mastech" a ako "QJ1502C" od značky "QJE". Našťastie štítok na zadnej strane napájacieho zdroja prináša určitú zrozumiteľnosť. Zdroj  sa vyrába v Číne a vyrába ho spoločnosť "Ningbo JiuYuan Electonic Co" (http://www.nbjiuyuan.cn/). "Geti" sa ukazuje ako značka českého dovozcu Tipa. Pretože bol zakúpený zdroj GLPS1502C, pomenovaný ako Geti, tak v tomto duchu bude aj tento článok. Môžete si však byť takmer istí, že tento test sa vzťahuje aj na modely HY1502D, QJ1502C a NG-1620BL.

Prečo kúpiť práve lineárny napájací zdroj?

Geti GLPS1502C je regulovateľný laboratórny zdroj s rozsahom napätia od 0,0 V do 15,0 V, ktorý môže dodávať maximálny prúd 2,0 A. Zdroj napájania funguje podľa princípu "staromódneho" lineárneho riadenia. Väčšina dnešných moderných laboratórnych napájacích zdrojov je už po väčšine riešená ako PWM (pulzný zdroj). Tento systém pracuje v spínanom režime, kde je vysoké nestabilizované jednosmerné napätie na vstupe do riadiaceho systému je "nasekané" rýchlym polovodičovým spínačom na úzke úseky. Čím užšie sú úseky, tým nižšie je výstupné napätie. Výsledné napätie je potom následne vyhladené. Tento systém pracuje veľmi efektívne. Nevýhodou tohoto systému je však to, že na výstupe sa objavuje veľa zostatkovej spínacej frekvencie. Tento problém, ale neplatí pri zdroji s lineárnym napájaním. Napätie nie je získavané spínaním, ale používa tranzistor ako variabilný odpor medzi nestabilizovaným vstupným napätím a výstupom napájacieho zdroja. Lineárne riadenie má výhodu, že na výstupe je (teoreticky) absolútne čisté jednosmerné napätie. Nevýhodou je, že v okruhu je rozptýlené veľmi veľa energie a je vytvárané veľké množstvo tepla,na ktorého rozptýlenie je potrebný veľký chladič. Na nasledujúcom obrázku sú porovnané tri základné princípy laboratórnych zdrojov.

Vzhľad GLPS1502C

Zdroj je dodávaný v robustnej kovovej skrinke s hĺbkou 22,5 cm, výškou 15,0 cm a šírkou 9,5 cm. Predná časť skrinky - predný panel je vyrobený z plastu a obsahuje dva jednoduché potenciometre na nastavovanie výstupného napätia a výstupného prúdu, dve LED diódy, dva trojmiestne digitálne LCDmetre, vypínač a dva 4 mm konektory. Ako vidno na obrázku nižšie, dva digitálne merače majú pri zapnutí napájania pekné zelené podsvietenie. Je škoda, že pozorovací uhol LCD nie je príliš veľký. Ak sa pozriete na zdroj pod ostrým uhlom, segmenty displejov bohužiaľ zmiznú.

Zelená dióda LED sa rozsvieti, keď napájanie poskytuje konštantné napätie(CV), červená dióda LED sa rozsvieti, keď je k dispozícii konštantný prúd (CC). Vďaka hmotnosti 2,015 kg nie je toto zariadenie ľahké, čo je dobré, nakoľko pevne stojí na stole. Toto je logický dôsledok princípu lineárneho zdroja, ktorý vyžaduje silný a masívny transformátor a primeraný chladič. Tento chladič zaberá takmer celú zadnú časť skrinky. Pod chladičom je držiak poistiek a káblový vstup pre hrubý napájací kábel s dĺžkou niečo vyše jedného metra. Tento kábel končí robustnou uzemnenou sieťovou zástrčkou. Okrem samotného zdroja sú pribalené aj dva kratšie káble s banánovými svorkami na jednej strane a krokosvorkovými svorkami na druhej strane. Súčasťou je aj krátka príručka v angličtine, češtine a poľštine.

Čo sa týka spracovania, nie je čo vytknúť.

Špecifikácie podľa výrobcu

Podľa výrobcu má GLPS1502C nasledujúce technické špecifikácie:

• Vstupné napätie: 220 Vac ± 10%
• Výstupné napätie: 0 Vdc ~ 15,0 Vdc
• Výstupný prúd: 0 A ~ 2,0 A
• Výstupné zvlnenie napätia: menej ako 5 mV
• Regulácia napätia: lepšia ako 10^-4 ± 3 mV
• Regulácia prúdu: lepšia ako 10^-3 ± 6 mA
• Presnosť merania napätia: 1% ± 1 číslica
• Presnosť merania prúdu: 1% ± 1 číslica

Elektronika v zdroji GLPS1502C

Otvorenie krytu

Skrinka tohto zdroja napájania pozostáva z podstavca v tvare U, na ktorom je namontovaná elektronika, a krytu v tvare U, ktorý je pripevnený k podstavcu pomocou ôsmich malých skrutiek. Pohľad na elektroniku tohto zariadenia teda vyžaduje len malé úsilie pri demontáži. Pomerne malýalý transformátor je namontovaný na základnej doske. Ešte zaujímavejšie je, že tento transformátor má najmenej štyri sekundárne vinutia. Obvody okolo digitálnych meračov sú zjavne napájané úplne oddeleným napájacím napätím, čo je veľmi dobré riešenie. Na zadnej strane je DPS, na ktorej sú namontované usmerňovač, vyhladzovací kondenzátor a stabilizačná elektronika. Táto doska sa priskrutkuje priamo na chladič. Na tejto DPS je relé, ktoré prepína dva rôzne napätia transformátora do usmerňovača. Za predným štítkom zdroja je veľká doska plošných spojov, ktorá obsahuje elektroniku dvoch digitálnych meračov a riadiacu elektroniku na nastavenie konštantného napätia alebo konštantného prúdu. Dva výstupné konektory sú namontované na malej tretej doske plošných spojov, ktorá tiež obsahuje odpor snímača prúdu - "prúdový bočník".

Pohľad do vnútra zdroja s prednej časti.

Pohľad do vnútra zdroja zo zadnej časti.

Aj keď je vnútorná kabeláž nainštalovaná pomerne "chaoticky", detaily však ukazujú, že si výrobca dal pri prepojoch pomerne záležať. Spájkované spoje sú izolované hadičkami a priesvitnými krytkami. Všetky konektory na PCB sú pripevnené kvapkou lepidla a všetky vodiče, v ktorých nie je sieťové napätie, sú dodatočne izolované kusmi hadičiek. K PCB je prilepený aj primárny vyhladzovací kondenzátor 3 300 uF. Obidve LCD displeje sú ovládané čínskymi klonmi známeho digitálneho voltmetrového čipu Intersil ICL7106. Dva merače merajú skutočné výstupné napätie a skutočný výstupný prúd dodávaný zdrojom. Pod zadnou doskou plošných spojov je k chladiču priskrutkovaný tranzistor TIP3055. Tento tranzistor je namontovaný izolovane, takže chladič je bez napätia.

Výstupná doska plošných spojov

Dva výstupné konektory nie sú namontované na prednom paneli, ale na malej tretej PCB, pozri obrázok nižšie. Na tejto doske plošných spojov je tiež niekoľko komponentov, napríklad výstupný filter, reverzná dióda medzi výstupnými svorkami a prúdový bočník, ktorý je snímačom odoberaného prúdu. Tieto dva výstupné konektory nie sú priskrutkované k tejto doske plošných spojov, ale sú spájkované. Osobne si nemyslím, že je to najlepšie riešenie. Koniec koncov, keď budete pripájať vodiče, na konektory, zistíte, že je potrebné vynaložiť pomerne veľkú silu, a to sa nezdá byť najlepšie pre spájkové spojenie.

Detail výstupných svoriek zdroja.

Geti GLPS1502C v teste

Maximálne napätie a prúd

Náš zdroj dodáva maximálne napätie 16,3 V a maximálny prúd 2,28 A.

Prepínanie z nízkeho na vysoké nestabilizované napätie

Ako už bolo opísané, GLPS1502C pracuje s dvoma napätiami transformátora. Pri nízkom výstupnom napätí sa usmerňovač dostane nízke napätie transformátora, s vysokým výstupným napätím vysoké. Týmto spôsobom je maximálny spotrebovaný výkon TIP3055 obmedzený. V našom príklade relé spína pri výstupnom napätí 4,2 V. Nízke nestabilizované napätie je nezaťažené 13,2 V a pri záťaži 2 A 10,35 V. Vysoké nestabilizované napätie je nezaťažené 24,5 V a so záťažou 2 A 18,9 V. sa meria pri sieťovom napätí presne 230 Vac.

Presnosť voltmetra

V tabuľke nižšie je zhrnutá presnosť zabudovaného voltmetra. Pretože rozlíšenie tohto merača je iba ± 100 mV, pri nastavovaní výstupného napätia sa vyskytne určitá nepresnosť. Potenciometrom sme veľmi pomaly regulovali z nízkeho na vyššie napätie a merali sme, keď vstavaný merač začal ukazovať požadovanú hodnotu. Ako ukazuje tabuľka, presnosť voltmetra je vynikajúca.

Presnosť ampérmetra

Rovnakým spôsobom bola zmeraná presnosť zabudovaného ampérmetra a rovnako ani tu sa nie je na čo sťažovať.

Stabilizácia výstupu pri 5,00 V a 15,0 V (záťaž 2,00 A)

Nastavili sme výstupné napätie na 5,00 V a 15,0 V a zaťažili sme napájanie digitálne nastaviteľným zdrojom prúdu. V nasledujúcej tabuľke je uvedený pokles výstupného napätia meraný vzhľadom na nezaťažený výstup. Maximálny pokles napätia 10 mV nastane pri vnútornom odpore zdroja napájania pri záťaži 2,0 A. Podľa Ohmovho zákona potom môžete vypočítať tento vnútorný odpor ako 5,0 mΩ. Vynikajúca hodnota!

Zvlnenie a šum na výstupnom napätí

V úvode sme napísali "Lineárna regulácia má tú výhodu, že na výstupe je (teoreticky) absolútne čisté jednosmerné napätie.", S dôrazom na "teoreticky". V praxi budete tiež merať niektoré nežiaduce signály na výstupnom napätí lineárneho napájania. Na prvom mieste je zvlnenie zvyškom 50 Hz striedavého napätia, ktorým napájate zariadenie. Po druhé, šum, pretože každý elektronický obvod vytvára určité množstvo šumu. Aj tu má zdroj GLPS1502C veľmi dobré výsledky. V nižšie uvedenom oscilograme je vidno zvlnenie a šum na výstupnom napätí 5,00 V so zaťažením 2,0 A. Všimnite si nastavenie citlivosti osciloskopu: 1 mV / div! Na výstupnom napätí nie je zvlnenie, iba veľmi malé šumové napätie. Merané pomocou milivoltmetra striedavého prúdu Philips PM2454 s šírkou pásma 2 MHz, naše testovacie zariadenie poskytuje šum 0,42 mVrms pri výstupnom napätí 5,00 V a šum 0,95 mVrms pri výstupnom napätí 15,0 V. Všimnite si, že obe napätia boli merané pri maximálnom zaťažení s 2,00 A.

Stabilizácia vstupu pri 15,0 V a 2,00 A

Sieťové napätie sa môže počas dňa mierne meniť. Ak použijete GLPS1502C v meracej zostave, kolísanie sieťového napätia by nemalo ovplyvniť výstupné napätie napájacieho zdroja. Táto špecifikácia je vyjadrená výrazom "stabilizácia vstupu". Naše testovacie zariadenie sme pripojili k variaku s výstupom nastaveným presne na 230 V, nastavili sme výstup na 15,0 V a zaťažili napájací zdroj prúdom o odbere 2,00 A. Potom sme zmenili simulované sieťové napätie medzi 210 V a 240 V. V nižšie uvedenej tabuľke vidíte odchýlku výstupného napätia vzhľadom na hodnotu 230 Vac. Keď sieťové napätie klesne z 230 Vac na 220 Vac, čo je pokles len o 4,3%, tak na výkone napájacieho zdroja si to už všimnete. Našťastie sa tento jav vyskytuje iba pri záťaži 2,00 A. Pri prúde 1,80 A zostáva výstupné napätie v celom meranom rozsahu stabilné. Pri výstupnom napätí 5,00 V nenastali žiadne známky poklesu napätia, a to ani pri záťaži 2,0 A.

To, že GLPS1502C má príliš nízku rezervu napätia na vyhladzovacom kondenzátore pri 210 V, je znázornené na oscilograme nižšie, kde môžete vidieť veľké zvlnenie, ktoré sa vyskytuje na výstupnom napätí, keď nastavíte zdroj napájania na maximálne výstupné napätie a maximálny výstupný prúd.

Dlhodobá stabilita

Jednou z typických charakteristík lineárneho napájania je to, že zariadenie sa značne zahrieva, ak ho na dlhý čas zaťažíte veľkým prúdom. Existujú dva zdroje tepla: transformátor a regulačný tranzistor na chladiči. Obe časti sa rýchlo zahriali. Ak používate napájací zdroj dlhší čas pri plnom výkone, teplo sa šíri zariadením a všetko sa zahrieva. Zámerom je, že aj potom bude napájanie naďalej fungovať dokonale a generovať stabilné výstupné napätie. Testovali sme to nastavením napájacieho zdroja na 8,00 V a jeho zaťažením 2,00 A. Potom sme merali výstupné napätie a teploty transformátora a chladiča každú štvrťhodinu. Ako ukazuje nasledujúca tabuľka, zariadenie GLPS1502C spĺňa všetky požiadavky, ktoré môžete v tejto oblasti nastaviť. Maximálna teplota 60 °C nepredstavuje hrozbu pre dlhodobú prevádzku zariadenia.

Dynamické správanie zdroja GLPS1502C

Všetky vykonané skúšky sú statické skúšky, pretože napájanie je vždy zaťažené konštantným prúdom. V praxi však bude často potrebné, aby napájací zdroj musel dodávať rýchlo sa meniace prúdy. Predstavte si situáciu, v ktorej napájate zložitý spínací obvod pomocou tohoto zdroja napájania. Preto je dôležité vyskúšať dynamické správanie napájacieho zdroja. Za týmto účelom sme uskutočnili nasledujúci experiment. GLPS1502C je nastavený na 5,00 V a je pripojený na rezistor 4 Ω. Medzi týmto odporom a zemou je však pripojený tranzistor 2N3055, ktorý je v báze poháňaný štvorcovou vlnou s frekvenciou 1 kHz. GLPS1502C sa musí prepnúť z nulovej záťaže na záťaž asi 1 A (a naopak) tisíckrát za sekundu.  Samozrejme na meranie sme použili osciloskop pre zmeranie signálu na výstupe napájacieho zdroja. Keď sa tranzistor prepne, na napájacom napätí poskytovanom GLPS1502C sa vyskytnú úzke vrcholy 25 mV. Toto je prijateľná hodnota.

Konečný názor na zdroj Geti GLPS1502C

Z tohto článku musí byť zrejmé, že som s týmto zdrojom viac ako spokojný. GLPS1502C prechádza väčšinou pripravených skúšok veľmi dobre. Jediným testom, ktorý je miernym sklamaním, je test stability vstupu pri extrémne nízkom sieťovom napätí 210 Vac. V praxi sa s touto situáciou často nestretnete. Mám iba jedno želanie, hoci si uvedomujem, že toto želanie zvýši cenu najmenej o 10 eur: vykonajte úpravu potenciometra výstupného napätia pomocou dvojitého potenciometra (koncentrický potenciometer). Vonkajší potenciometer tak bude slúžiť na  hrubé nastavenie, vnútorný potenciometer na  jemné nastavenie, poprípade použite viac otáčkový potenciometer.