Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Taki zwyczajny zasilacz... Część 9 – Porównanie zasilaczy (liniowe, impulsowe, warsztatowe, stabilizatory)

W poprzednich odcinkach przygotowaliśmy testery do badania właściwości dynamicznych zasilaczy i stabilizatorów. Zanim zbadamy właściwości naszego „zwyczajnego zasilacza”, powinniśmy dla orientacji i porównania zbadać, jak przy obciążeniu impulsowym zachowują się różne zasilacze fabryczne oraz rozmaite stabilizatory liniowe i impulsowe. Będzie to bardzo dobrym punktem odniesienia dla konstruowanego zasilacza.
Article Image

Ja wykorzystałem, zrobione wcześniej, generator i moduł obciążenia rezystancyjnego 12Ω według rysunku 1 oraz fotografii okładkowej. W pierwszych próbach czas trwania impulsu prądowego to około 0,5 sekundy, czyli stosunkowo długo, a wypełnienie dla zmniejszenia mocy strat wynosi tylko około 17%.

Rys.1 Generator i moduł obciążenia rezystancyjnego 12Ω - schemat

Fabryczne zasilacze 12V liniowe i impulsowe - przebiegi

W pierwszej kolejności sprawdziłem kilka impulsowych zasilaczy wtyczkowych 12V. Przy obciążeniu 12Ω daje to amplitudę impulsu prądu około 1A. Fotografia 3 pokazuje zasilacz 12V/2A (od modemu Huawei) i zrzut z ekranu. Przebieg czerwony pokazuje impuls prądowy, a przebieg niebieski to zmiany napięcia na wyjściu zasilacza. W chwili pojawienia się impulsu 1A następuje chwilowe obniżenie napięcia zasilacza (12V) o około 0,4V, czyli 3,3%, a po jego zakończeniu wzrost też o prawie 400mV. Jak widać, zasilacz jest stosunkowo powolny, bo zaburzenia te trwają ponad 100 milisekund.

Znacząco lepszy jest zasilacz 12V/2A (zasilający dysk zewnętrzny) z fotografii 4 – tu skoki napięcia są znacząco mniejsze od 200mV.

Na fotografii 5 pokazane są dwa jednakowe zasilacze 12V/1,5A (od dysków zewnętrznych) i ich jednakowe przebiegi, podobne jak na fotografii 3.

Nieprzyjemną niespodziankę sprawił wtyczkowy zasilacz 15V/2A z fotografii 6. Jak widać, silniejsze obciążenie powoduje rodzaj samowzbudzenia (co nie wyklucza, że zasilacz mimo wszystko prawidłowo spełni swoją funkcję).

Fot.3 Zasilacz 12V 2A (od modemu Huawei)
Fot.4 Zasilacz 12V 2A (zasilający dysk zewnętrzny)
Fot.5 Dwa jednakowe zasilacze 12V 1,5A (od dysków zewnętrznych)
Fot.6 Wtyczkowy zasilacz 15V 2A

Zasilacze (ładowarki) 5V 1A - przebiegi

Przetestowałem kilka zasilaczy 5-woltowych. Przy rezystancji obciążenia 12Ω amplituda impulsu prądowego wynosi około 0,42A.

Fotografia 7 pokazuje zasilacz Tatarek 5V/1A z klasycznym transformatorem i stabilizatorem liniowym. Tu skoki napięcia są niewiele większe od 100mV.

Podobnie, a nawet jeszcze lepiej zachowuje się zasilacz stabilizowany 5V/1A z klasycznym ciężkim transformatorem od starego napędu iomegaZIP – fotografia 8. Tu skoki są mniejsze niż 100mV.

Fotografia 9 pokazuje impulsowy zasilacz-ładowarkę 5V/1A od telefonu HTC – skoki mają około 200mV.

Znacząco większe skoki wykazuje podobny zasilacz-ładowarka od telefonu LG – fotografia 10.

Fot.7 Zasilacz Tatarek 5V 1A z klasycznym transformatorem i stabilizatorem liniowym
Fot.8 Zasilacz stabilizowany 5V 1A z klasycznym ciężkim transformatorem
Fot.9 Impulsowy zasilacz-ładowarka 5V 1A od telefonu HTC
Fot.10 Zasilacz-ładowarka od telefonu LG

Niespodziankę przyniósł niemarkowy zasilacz 5V/1A kupiony jako ładowarka do latarki z akumulatorem Li-Ion 18650 – fotografia 11. Silniejsze obciążenie powoduje oscylacje w pętli regulacji, co w silnym rozciągnięciu (5us/dz) i powiększeniu (100mV/dz) widać na rysunku 12. Drugi kupiony w podobnym celu zasilacz 5V/1A znanej firmy LiitoKala też wykazywał podobne właściwości – fotografia 13.

Zdecydowanie gorzej zachowywał się zasilacz 5V/1A od starej taniej latarki z akumulatorem Li-Ion 18650, pokazany na fotografii 14.

Fot.11 Zasilacz 5V 1A kupiony jako ładowarka do latarki z akumulatorem Li-Ion 18650
Rys.12 Silniejsze obciążenie powoduje oscylacje w pętli regulacji
Fot.13 Zasilacz 5V 1A znanej firmy LiitoKala
Fot.14 Zasilacz 5V 1A od starej taniej latarki z akumulatorem Li-Ion 18650

Zasilacze warsztatowe - przebiegi

Sprawdziłem zachowanie dwóch zasilaczy warsztatowych. Jeden to pokazany na fotografii 15 cieszący się dobrą sławą Korad KA3005P (0...30V/0...5A). Ustawiłem napięcie wyjściowe 12V i ogranicznik prądowy 2A. Jak widać, impulsy 1-amperowe powodują skoki napięcia o mniej niż 100mV (pomijając bardzo krótkie szpilki na początku).

Drugi zasilacz o dwa razy większym prądzie, a przy tym zdecydowanie tańszy, to impulsowy PS3010 (0...30V/0...10A) – pokazany jest na fotografii 16. Impulsy 1-amperowe istotnie nie robią na nim większego wrażenia, ale napięcie wyjściowe nie jest gładkie. Rysunek 17 pokazuje napięcie wyjściowe w różnym rozciągnięciu czasowym. Widać niestabilną pracę pętli stabilizacji. Nic dziwnego, bo jest to tani zasilacz.

Sprawdziłem jeszcze odpowiedź starego zasilacza warsztatowego z kostką 7805 – przebiegi na rysunku 18. Jak widać, skoki napięcia wynoszą około 0,5V, czyli aż 10% napięcia wyjściowego.

Fot.15 Zasilacz Korad KA3005P
Fot.16 Zasilacz impulsowy PS3010
Rys.17 Napięcie wyjściowe w różnym rozciągnięciu czasowym
Rys.18 Zasilacz warsztatowy z kostką 7805 – przebiegi

Stabilizatory liniowe i impulsowe - przebiegi

Dla porównania sprawdziłem też odpowiedź na impuls przetwornic impulsowych. I tak fotografia 19 pokazuje przetwornicę obniżającą z 5-amperową kostką XL4015E1, która na wyjściu miała ustawione napięcie 12V, a zasilana była napięciem 19V. Na wejściu dodatkowo włączony był kondensator filtrujący 10000uF/25V, który likwidował wpływ źródła zasilania. Na pierwszy rzut oka przebieg napięcia wyjściowego przy impulsie 1-amperowym wygląda dość przyzwoicie, ale przez pierwsze 0,5ms impulsu prądowego napięcie spada aż o 2,5V.

Fotografia 20 pokazuje przetwornicę podwyższającą z kostką UC3843 i MOSFET-em, która na wyjściu miała ustawione 12V i zasilana była napięciem 11V. Tu przebieg napięcia na obciążeniu nie jest gładki, ale nie będziemy się teraz w to wgłębiać.

Fot.19 Przetwornica obniżająca z 5-amperową kostką XL4015E1
Fot.20 Przetwornica podwyższająca z kostką UC3843 i MOSFET-em

W kontekście konstruowanego „zwyczajnego zasilacza” znacznie bardziej interesujące jako punkt odniesienia są charakterystyki kostki LM317, stabilizatora bardzo popularnego i uchodzącego za skuteczny. Na wyjściu stabilizatora ustawione było napięcie 12V. Przebieg z rysunku 21 wygląda na bliski ideału – skoki napięcia są rzędu 20mV.

Rys.21 Przebiegi na wyjściu stabilizatora

Niestety, rysunek ten nie mówi całej prawdy! Stabilizator LM317 weźmiemy pod lupę w następnym odcinku i porównamy z naszym „zwyczajnym zasilaczem”.

A na razie możemy podsumować, że zdecydowana większość tanich zasilaczy jest powolna, a ich reakcje przy impulsowym obciążeniu są bardzo dalekie od ideału. Nie oznacza to jednak, że zasilacze te powodują problemy. Najczęściej nie, bo w zdecydowanej większości zastosowań nie mamy do czynienia z silnymi impulsami prądu obciążenia.

Nie będziemy się też wgłębiać w problemy występujące w zasilaczach impulsowych – to szerokie zagadnienie godne odrębnego artykułu.

Tematyka materiału: zasilacz, ładowarka, stabilizator
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich sierpień 2020
Udostępnij
UK Logo