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Das Labornetzteil gehört zu einer Gruppe von Geräten, die auch in der kleinsten Hobbyelektronikwerkstatt nicht fehlen sollten.
Es besteht kein Zweifel daran, dass eine stabile und vielseitige Gleichspannungsquelle ein unverzichtbares Gerät für jedes Designstudio, jede Prototyping-, Montage- oder Service-Werkstatt ist, ganz zu schweigen von einem Messlabor. Glücklicherweise ist es heute nicht mehr das geringste Problem, ein Modell zu finden, das eine breite Palette von Möglichkeiten und sehr gute elektrische Parameter bietet und gleichzeitig zu einem Preis geliefert wird, der nicht nur gewerbliche Kunden, sondern auch Elektronik-Anfänger mit einem bescheidenen Budget nicht abschreckt. In unserem Artikel stellen wir die wichtigsten Informationen zu den Parametern und Funktionen von Labornetzteilen vor und geben Tipps für die Auswahl des richtigen Geräts für den privaten Gebrauch oder ein Start-up-Unternehmen.
Grundlegende Parameter von Labornetzteilen
Eine absolut unverzichtbare Funktion jedes Labornetzgeräts ist natürlich die Möglichkeit, den Ausgangsspannungswert und die Strombegrenzung zu regeln, und für beide Größen geben die Hersteller sowohl den vollen Regelbereich (z. B. 0-30 V, 0-10 A) als auch die Genauigkeit (z. B. +/- 0,05 V, +/- 1 mA) und bei Netzteilen mit Steuerung und/oder Digitalanzeige auch die maximale Auflösung (z. B. 0,01 V, 0,1 mA) an. Wichtig für die Benutzerfreundlichkeit ist auch die Art und Weise, wie die Einstellungen vorgenommen werden: einfachere (und in der Regel billigere) Modelle sind mit Potentiometern für die grobe und stufenlose Einstellung von Spannung und Strom ausgestattet, während anspruchsvollere Geräte die Einstellung der Parameter über Drehgeber oder Tasten ermöglichen.
Auch das Design des Netzteils ist nach wie vor sehr wichtig – herkömmliche analoge Netzteile mit einem Transformator (obwohl sie im Vergleich zu ihren Impuls-Gegenstücken schwer und größer sind) bieten eine viel bessere “Reinheit” der Ausgangsspannung (geringeres Rauschen und geringere Restwelligkeit), haben aber leider einen viel geringeren Wirkungsgrad und geben daher beim Betrieb mit höheren Ausgangslasten eine beträchtliche Menge Wärme ab. Bei der Auswahl eines Netzteils sollte auch auf die Möglichkeit des Dauerbetriebs geachtet werden – bei manchen Anwendungen wird das Gerät viele Stunden oder sogar Tage lang ununterbrochen arbeiten (eine solche Situation tritt beispielsweise bei Langzeittests eines elektronischen Prototyps oder bei Systemen zur Messdatenerfassung/-aufzeichnung auf).
Schutz- und Zusatzfunktionen von Netzteilen
Digitale Netzteile haben in der Regel einen zusätzlichen Vorteil, den einfache analoge Modelle nicht haben – sie ermöglichen es dem Benutzer, einige der am häufigsten verwendeten Einstellungen zu speichern (z. B. 5 V/2 A oder 12 V/1,5 A), was den Benutzer von der Notwendigkeit der ständigen Einstellung und Feinabstimmung der Drehknöpfe (oder des häufigen Drückens der Tastaturtasten) befreit. Das bei weitem wichtigste Merkmal von Netzteilen aller Preisklassen ist der Ausgangsschutz. Der Überspannungsschutz (OVP) schaltet den Ausgang ab, wenn an den Klemmen des Netzteils ein Spannungsanstieg über einen voreingestellten Wert festgestellt wird, während OCP in gleicher Weise funktioniert, allerdings in Bezug auf den Ausgangsstrom.
Es lohnt sich, den Überstromschutz OCP vom Quellenmodus CC (Konstantstrom) zu unterscheiden – letzterer schaltet den Ausgang nicht ab, sondern reduziert die Spannung, so dass der vom System verbrauchte Strom den mit den “Strom”-Reglern oder -Tasten eingestellten Strom nicht überschreitet. Weitere gängige Schutzmechanismen sind OTP (Überhitzungsschutz für die internen Schaltkreise des Netzteils), OPP (Ausgangsleistungsbegrenzung) oder SCP (Kurzschlussschutz). Labornetzgeräte für den professionellen Einsatz sind häufig mit zusätzlichen Signaleingängen/-ausgängen oder Kommunikationsanschlüssen (Ethernet, USB oder GPIB) für die Fernsteuerung und das Ablesen von Parametern ausgestattet, die in Labor- oder Industrieanwendungen nützlich sind.
Verbindung von Stromversorgungsausgängen
Bei Stromversorgungen mit mehreren Ausgängen erweist es sich als äußerst nützlich, über Modi zu verfügen, mit denen sich Kanäle für zusätzliche Funktionen kombinieren lassen. Da die einzelnen Ausgänge innerhalb des Gehäuses galvanisch voneinander getrennt sind (also einfach ausgedrückt: unabhängig), spricht nichts dagegen, sie im Normalbetrieb zur Erzeugung von symmetrischen Spannungen (z.B. +/- 12 V, was für Entwickler von Analogschaltungen wichtig ist) oder von zwei Spannungen gleicher Polarität (z.B. 5 V zur Versorgung des Digitalteils und 12 V für Antriebe, Aktoren oder die Endstufe) zu verwenden. Wird ein Serienmodus gewählt, kann der Spannungssteuerungsbereich bis zum 2-fachen des Bereichs eines Einzelausgangs betragen (z. B. 0-60 V bei einem Netzteil mit einem Nennbereich von 0-30 V). – Der Anwender hat dann keinen zweiten Ausgang zur Verfügung.
Die Parallelschaltung hingegen ermöglicht eine Verdoppelung des Maximalstroms bei unverändertem Spannungsregelbereich – damit lassen sich auch Anlagen versorgen, deren Strombedarf die Kapazität eines einzelnen Stromversorgungskanals weit übersteigt.
Wahl des Labornetzteils
Bei der Auswahl eines Netzgerätes sollte immer der erwartete Anwendungsbereich berücksichtigt werden. Im Falle einer kleinen Amateurwerkstatt eines Elektronikanfängers wird sich ein Netzteil mit einem Ausgang und einem Spannungsbereich von 0..30 V und einem Strom von 0..2 A oder besser 0..5 A (z.B. Zhaoxin RXN-305D) als ausreichend erweisen. Es ist auch erwähnenswert, dass diese Art von Gerät auch gut als Ergänzung zum Studio eines professionellen Designers oder Servicetechnikers funktionieren wird, insbesondere als zusätzliche Stromversorgung in Situationen, in denen das Hauptgerät für andere Zwecke verwendet wird. Wenn Sie etwas mehr Geld zur Verfügung haben, lohnt es sich, ein Modell mit 2 oder 3 Ausgängen zu wählen, mit dem Sie Schaltungen mit bipolarer Stromversorgung testen können – ein gutes Beispiel wäre das UNI-T UTP3305 (2x 0-32V/0-5A+ 1x 5V/5A). Diejenigen, die häufig mit digitalen Schaltungen arbeiten (in der Regel mit geringerem Stromverbrauch und unter Verwendung einiger der gängigsten Spannungswerte – 1,8V, 3,3V oder 5,0V – werden dagegen gerne programmierbare Netzteile wählen, mit denen sich die am häufigsten verwendeten Konfigurationen über “Memory”-Tasten leicht abrufen lassen. Ein hervorragendes Beispiel hierfür ist das kompakte und leistungsstarke Netzgerät mit digitaler Steuerung von Korad, das KA3005D.
