Przetwornica impulsowa napięcia jako mini zasilacz laboratoryjny

W poniższym artykule opiszemy instrukcję obsługi do modułu przetwornicy napięcia DC o maksymalnej mocy wyjściowej 400W, oraz przetestujemy praktyczne jej działanie. Można zaryzykować stwierdzenie że opisywany moduł przetwornicy napięcia można wykorzystać jako zasilacz laboratoryjny (oczywiście z pewnymi ograniczeniami w stosunku do profesjonalnych konstrukcji).

Jak sama nazwa produktu wskazuje jest to moduł przetwornicy DC, czyli do kompletnego zadziałania potrzebne jest źródło napięcia i to w dodatku o napięciu wyjściowym stałym DC. Czyli w najprostszym wypadku potrzebny jest transformator, mostek prostowniczy w układzie Greatza, układ filtrujący, oraz opisywana przetwornica napięcia DC oznaczona symbolem w naszym sklepie internetowym jako BTE-113. Wtedy możemy powiedzieć że mamy zbudowany zasilacz laboratoryjny. Tak to wygląda w teorii, my pójdziemy na skróty i w celu przetestowania, oraz przedstawienia instrukcji obsługi użyjemy do zasilania zasilacza laboratoryjnego RPS-3005DB. Niewątpliwie jednym z zastosowań może być zwiększenie zakresu napięciowego posiadanego zasilacza laboratoryjnego (jest to przetwornica podwyższająca napięcia – Step Up).

Podłączenie przetwornicy:

BTE-113 – opis złącz na przetwornicy napięcia DC

na powyższym zdjęciu opisano złącza:

IN – złącze wejściowe do przykręcenia przewodów z napięciem stałym DC zasilającym przetwornicę:
(+) – podłączamy plus napięcia zasilającego
(-) – podłączamy masę GND napięcia zasilającego

OUT – złącze wyjściowe przetwornicy – napięcie stałe DC:
(+) wyjście napięcia dodatniego
(-) masa GND napięcia wyjściowego
* – jest to napięcie wyjściowe pojedyncze, proszę nie interpretować opisu na płytce drukowanej OUT (+) i (-) jako wyjście napięcia symetrycznego.

bezpiecznik: gniazdo na bezpiecznik o standardowych wymiarach 5x20mm

klawisze sterujące: SET, UP (strzałka w górę), DOWN (strzałka w dół), OK

Na poniższym zdjęciu mamy podłączoną badaną przetwornicę, zasilacz laboratoryjny RPS-3005DB, oraz na wyjściu multimetr uniwersalny UT61E, którym będziemy mierzyć wartość napięcia wyjściowego. Przy okazji sprawdzimy poprawność wskazań wbudowanego w przetwornice woltomierza:

zasilanie przetwornicy BTE-113 przez zasilacz RPS-3005DB

Przetwornica wyposażona jest wyświetlacz LED siedmio-segmentowy który realizuje funkcję woltomierza (pomiaru) napięcia wejściowego i wyjściowego, oraz amperomierza prądu wyjściowego. Dodatkowo moduł wyposażony jest w 3 diody świecące LED sygnalizujące stan pracy przetwornicy:

dioda C.V. – Constant Voltage -stabilizacja napięcia wyjściowego

dioda C.C. – Constant Current – stabilizacja prądu wyjściowego

dioda OUT – załączone napięcie wyjściowe (na zaciskach OUT pojawia się ustawiona wartość napięcia)

w zależności od podłączonego obciążenia zasilacz pracuje w trybie C.V. lub C.C. zgodnie z prawem Ohma tj. zainteresowanych odsyłam do video prezentacji zasilaczy laboratoryjny z serii RPS-3005 gdzie zostały wyjaśnione tryby pracy CV i CC: https://youtu.be/fNh3N5XF2ZA

Opis funkcji klawiszy sterujących:

SET – klawisz funkcyjny przełączający tryb wyświetlania wyświetlacza LED w pętli: woltomierz napięcia wejściowego –> wyjściowego –> amperomierz prądy wyjściowego

UP (strzałka w górę) / DOWN (strzałka w dół) – będąc w trybie wyświetlania wartości napięcia wyjściowego możemy za pomocą strzałek góra/gół regulować wartość napięcia wyjściowego ze skokiem 0,01V. Analogicznie będąc w trybie amperomierz prądu wyjściowego możemy regulować wartość prądu wyjściowego ze skokiem0,01A

OK – klawisz zatwierdzający ustawienia wartości napięcia wyjściowego

Praktyczne użytkowanie przetwornicy BTE-113:

Jak już wcześniej pisałem zasilam przetwornicę za pomocą zasilacza laboratoryjnego i na nieobciążonym wyjściu mierzę napięcie wyjściowe miernikiem UT61E.

• Sprawdzam od jakiej wartości napięcia zasilającego przetwornica zaczynam działać. W tym celu pomału od 0V zwiększam napięcie na wyjściu zasilacz RPS-3005DB. W momencie osiągnięcia napięcia zasilającego 6V przetwornica zaczyna działać – co jest sygnalizowane zapaleniem się wyświetlacza LED.
• Ustawiam na wyjściu zasilacza RPS-3005DB napięcie wyjściowe 10V. Sprawdzam poprawność działania wewnętrznego woltomierza przetwornicy BTE-113, który mierzy napięcia jej zasilania. Napięcie to jest mierzone poprawnie.
• Ponownie naciskam przycisk SET w celu ustawienia wartości napięcia wyjściowego. Ustawiam strzałkami góra/dół wartość np. 10,00V. Zatwierdzam ustawioną wartość napięcia wyjściowego przyciskiem OK. Dokonuję pomiaru faktycznej wartości na wyjściu za pomocą woltomierza UT61E.
  Wykonuję kilka testów przy ustawieniu napięcia niższego i wyższego niż napięcie zasilające. Pomiary kontrolne wykonane zewnetrznym miernikiem zgadzają się ze wskazaniami woltomierza przetwornicy.
• Sprawdzam maksymalne i minimalne napięcie wyjściowe z przetwornicy. (sprawdzam na nieobciążonym wyjściu napięcie miernikiem UT61E)
• Teraz zbadam wpływ napięcia zasilania przetwornicy na stabilność napięcia wyjściowego. W tym celu ustawiam na zasilaczu RPS3005D napięcie zasilające przetwornicę na wartość 15V. Wartość napięcia wyjściowego przetwornicy BTE-113 ustawiam na 25V. Zmieniam teraz wartość napięcia zasilającego przetwornicę na zasilaczu RPS-3005DB i obserwuję na wyjściowym woltomierzu UT61E jak wygląda stabilność. Jest to typowa przetwornica Step-Up czyli podwyższająca napięcia na wyjściu w stosunku do napięcia wejściowego (zasilającego przetwornicę). W momencie gdy napięcie zasilające jest wyższe niż zadana wartość napięcia wyjściowego przetwornicy to na wyjściu otrzymujemy napięcie minimum równe napięciu wejścia.

Podsumowanie:

• maksymalne napięcie wyjściowe na przetwornicy wynosi 80V w związku z tym należy zachować wszelkie zasady bezpieczeństwa, ponieważ może dojść do porażenia napięciem zagrażającym życiu.
• przy dużej różnicy między napięciem zasilania (wejściowym) a zadanym należy poczekać, aż napięcie na wyjściu narośnie do zadanej wartości – czas narostu zależny od obciążenia.