Zasilacze – niedoceniane parametry dynamiczne

O właściwościach zasilaczy decydują nie tylko podstawowe parametry, jak moc, zakres napięć wyjściowych oraz prąd maksymalny. W wielu zastosowaniach istotne są niedoceniane parametry dynamiczne. Artykuł pokazuje różnice parametrów dynamicznych kilku zasilaczy nazywanych laboratoryjnymi.

Osoby słabo zorientowane chcąc kupić zasilacz do pracowni elektronicznej zwracają uwagę głównie, a niekiedy tylko, na dwa elementarne parametry: na zakres napięć wyjściowych oraz prąd maksymalny.

Bardziej zorientowani są świadomi, że dobry zasilacz warsztatowy czy laboratoryjny powinien mieć szereg istotnych cech. Między innymi dobre właściwości dynamiczne. W poniższym artykule na przykładzie czterech zasilaczy pokażę, jak różne mogą być parametry dynamiczne zasilaczy, słusznie czy zupełnie niesłusznie nazywanych laboratoryjnymi.

Współczesny zasilacz jest skomplikowanym układem elektronicznym. Jednym z jego zadań jest utrzymanie nastawionego napięcia, niezależnie od wartości prądu obciążenia. Najprościej biorąc, wartość prądu obciążenia nie powinna zmieniać napięcia wyjściowego, o ile tylko prąd ten nie przekracza granic dopuszczalnych dla tego zasilacza.

Jeżeli weźmiemy woltomierz i zmierzymy napięcie wyjściowe bez obciążenia i po obciążeniu znacznym prądem, to zwykle cieszymy się, że napięcie praktycznie się nie zmienia – „jest sztywne jak drut”.

Owszem, takie próby wykazują, że stabilizacja napięcia jest skuteczna i że wyjściowa rezystancja statyczna ma małą wartość, rzędu kilku czy kilkunastu miliomów.

Tak, to cieszy, ale to dotyczy warunków statycznych, gdy prądy i napięcia mają ustaloną wartość. Inaczej jest w przypadku szybkich zmian prądu obciążenia. Fotografia tytułowa pokazuje przebieg napięcia wyjściowego dobrego profesjonalnego zasilacza (linia niebieska) przy obciążeniu go prostokątnym impulsem prądu – jak pokazuje przebieg żółty.

Lepiej widać to na rysunku 1. Na tym i na kolejnych takich rysunkach najważniejsza jest skala napięcia przebiegu niebieskiego, w tym przypadku 50 mV/działkę, oraz skala czasu, w tym przypadku 20 mikrosekund na działkę.

Jak widać, prostokątny impuls prądu obciążenia powoduje obniżenie się napięcia wyjściowego o około 120 miliwoltów, ale tylko na krótki czas poniżej 50 mikrosekund. Z kolei gdy prąd przestaje płynąć, następuje skokowe podwyższenie napięcia wyjściowego o około 150 miliwoltów, ale na mniej więcej 1 mikrosekundę, a potem skok napięcia zmniejsza się od 100 mV do wartości nominalnej, praktycznie w ciągu kilkudziesięciu mikrosekund.

Czy to jest dopuszczalne w dobrym, profesjonalnym zasilaczu kosztującym kilka tysięcy złotych? Czy aby przy takiej cenie napięcie wyjściowe nie powinno być „idealnie gładkie”?

Tak „zafalowania” są nie tylko dopuszczalne, ale wręcz nieuniknione. Takie skoki przy nagłej zmianie obciążenia występują we wszystkich zasilaczach, niezależnie od ceny. Powodem jest fakt, że zasilacz zawiera pętlę (ujemnego) sprzężenia zwrotnego, w której występują elementy wprowadzające jakieś opóźnienie. Najprościej biorąc, takie skoki są nieuniknione właśnie z uwagi na nieusuwalne opóźnienia w pętli regulacji. W lepszych zasilaczach skoki te są mniejsze i trwają krócej, w gorszych – odwrotnie. W gorszych dodatkowo mogą występować gasnące oscylacje. A w niedopracowanych takie oscylacje mogą się utrzymywać ciągle.

Testy czterech zasilaczy

Aby porównać, jak to wygląda w różnych zasilaczach, trzeba je obciążyć albo takim samym impulsem prądowym, albo impulsem o wartości prądu maksymalnego danego zasilacza. Ja porównałem odpowiedź zasilaczy pokazanych na fotografii 2. Od lewej mamy bardzo popularny, cieszący się od lat dobrą opinią „stary” Korad KA3005P. Dalej jest nowa wersja: Korad KA3005PS. Oba 30 V 5 A. Następnie tani impulsowy PS3010 (30 V 10 A), czyli najsilniejszy, 10-amperowy. A z prawej jest Rigol DP832A z dwoma kanałami 30 V 3 A i jednym 5 V 3 A.

Zanim przejdę do testów, uwaga dotycząca wygody użytkowania. Na fotografii 2 widać, że „stare Korady KA3005” i PS3010 mają zdecydowanie za nisko umieszczone zaciski wyjściowe, co jest naprawdę irytujące podczas obsługi. Wady tej nie ma „nowy Korad KA3005PS”, a tym bardziej Rigol DP832A, gdzie te zaciski są umieszczone wyżej.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w październikowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 10/2025). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite, gdzie dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 15 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 10/2025 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.