Autoelektryka

Zasilacz warsztatowy to przyrząd coraz częściej poszukiwany przez elektryków samochodowych.

Przy sprawdzaniu elektromechanicznych podzespołów instalacji samochodowej zachodzi często potrzeba zasilania podzespołu z osobnego źródła napięcia stałego. Takie zadanie może spełnić akumulator samochodowy, lecz tylko w ograniczonym stopniu. Stabilizowany zasilacz warsztatowy (zasilany z sieci 230 V) z funkcją ograniczenia prądowego pozwala uchronić testowany podzespół przed ew. uszkodzeniem i niebezpieczeństwem pożaru, a operatora przed obrażeniami. Można też dzięki płynnej regulacji napięcia wyjściowego zasilacza zasymulować rzeczywiste warunki pracy testowanego podzespołu. Na rynku przyrządów pomiarowych jest dostępnych wiele zasilaczy warsztatowych różnych typów. Większość popularnych zasilaczy ma napięcie wyjściowe stałe regulowane w zakresie od 0 do 30 V i zasilacz taki z pewnością wystarczy w zastosowaniach samochodowych. Drugim ważnym parametrem każdego zasilacza jest maksymalny prąd stały, jaki można czerpać z jego zacisków wyjściowych. Im maksymalny prąd wyjściowy większy, tym większe rozmiary i masa zasilacza, wyższa też jego cena.

Fot. 1. Zasilacz warsztatowy GP-4303D (30 V/3 A) firmy EZ Digital ze wskazaniem cyfrowym.

Stabilizacja napięcia i prądu
Zasilacz stabilizowany może pracować w jednym z dwóch stanów. Stanem podstawowym jest tzw. stabilizacja napięcia, w którym napięcie wyjściowe zasilacza pozostaje stałe niezależnie od prądu czerpanego z jego wyjścia. Gdy prąd ten przekroczy ustawioną przez operatora wartość graniczną, zasilacz przechodzi automatycznie w stan stabilizacji prądowej. W tym drugim stanie prąd pozostaje na stałym poziomie, a napięcie odpowiednio się zmniejsza. Niektóre zasilacze, szczególnie te o dużym maksymalnym prądzie wyjściowym (np. 20 A), po przekroczeniu wartości granicznej przechodzą w stan odcięcia prądowego, odłączając praktycznie stopień wyjściowy, bez stabilizowania prądu. W zasilaczach, które mogą pracować w trybie stabilizacji napięciowej i prądowej, aktualny stan jest sygnalizowany za pomocą diod LED lub żarówek.

Parametry zasilacza
Oprócz wymienionych powyżej parametrów zakresu regulacji napięcia wyjściowego i maksymalnego prądu obciążenia zasilacza, podaje się zwykle w danych technicznych jeszcze kilka parametrów, które mają mniejsze znaczenie przy wyborze, szczególnie wtedy, gdy w grę wchodzą zastosowania samochodowe. Należą do nich współczynniki stabilizacji napięcia i prądu oraz dopuszczalne wartości tzw. tętnień. Współczynnik stabilizacji napięcia, podawany zwykle w procentach (rzadziej w miliwoltach), określa zmiany napięcia wyjściowego zasilacza przy zmianach napięcia zasilania sieci 230 V (tj. na wejściu układu zasilacza) w zakresie ±10%. Stąd też parametr ten jest nazywany współczynnikiem stabilizacji napięcia od zmian napięcia sieci. Oprócz współczynnika stabilizacji napięcia wyjściowego zasilacza od zmian napięcia sieci podaje się zwykle jeszcze wartość współczynnika stabilizacji napięcia od zmian prądu obciążenia, tj. w zakresie od 0 A do znamionowej maksymalnej wartości prądu obciążenia tego urządzenia. Wyraża się go również w procentach lub w miliwoltach. Stan stabilizacji napięcia zasilacza charakteryzuje jeszcze jeden parametr, są nim tzw. tętnienia napięcia wyjściowego, czyli wartość skuteczna napięcia przemiennego (w mV) nałożonego na użyteczne wyjściowe napięcie stałe zasilacza. Tętnienia są pozostałością procesów prostowania, filtrowania i stabilizowania, którym jest podawane napięcie czerpane przez zasilacz z sieci 230 V. Oczywiście im mniejsze napięcie tętnień, tym lepiej. Analogiczne parametry charakteryzują pracę zasilacza w stanie stabilizacji prądu wyjściowego. Są nimi: współczynnik stabilizacji prądu wyjściowego od zmian napięcia sieci ±10%), współczynnik stabilizacji prądu wyjściowego od zmian obciążenia (od 0 do 100%) oraz wartość skuteczna prądu tętnień (w mA). Ważnym parametrem jest też współczynnik temperaturowy, wyrażany w ppm/°C, charakteryzujący wpływ temperatury na znamionowe parametry zasilacza.

Ustawianie parametrów wyjściowych
Większość niezbyt drogich zasilaczy warsztatowych dostępnych na rynku ma ustawianie analogowe, tj. za pomocą pokręteł (potencjometrów) regulacji napięcia wyjściowego i maksymalnego prądu obciążenia. W wielu zasilaczach są też dostępne oprócz pokręteł regulacji zgrubnej dodatkowe pokrętła regulacji płynnej.
W droższych zasilaczach spotyka się ustawianie cyfrowe, czyli za pomocą przycisków. W porównaniu ze sterowaniem analogowym charakteryzuje się ono większą dokładnością ustawiania, choć brakiem płynności, tj. pewnym skokiem.

Wskazywanie napięcia i prądu
Przydatną cechą każdego zasilacza warsztatowego jest wskazywanie ustawionych przez jego operatora wartości napięcia wyjściowego i maksymalnego prądu obciążenia. Jako wskaźniki mogą służyć wyświetlacze cyfrowe typu LED lub ciekłokrystaliczne (LCD), spotyka się też wskaźniki analogowe, czyli wskazówkowe. Wskazania wyświetlacza LED (fot. 1) w porównaniu z LCD są lepiej widoczne. Wyświetlacz LCD wymaga podświetlenia, lecz ma tę zaletę, że można na nim wyświetlać nazwy funkcji, symbole jednostek oraz komunikaty informujące o stanie zasilacza.

Fot. 2. Zasilacz warsztatowy GP-305 (30 V/5 A) firmy EZ Digital ze wskazaniem analogowym.

W wielu wersjach zasilaczy stosuje się wskaźniki analogowe (fot. 2). Takie rozwiązanie
ma swoje zalety. Pozwala np. użytkownikowi na podstawie zachowania się wskaźnika zorientować się szybko, czy dołączony do wyjścia zasilacza testowany układ jest wstępnie sprawny. Wynika to z dużo mniejszej bezwładności wskaźnika analogowego niż cyfrowego – cechy przydatnej w wielu przyrządach pomiarowych. Choć wskazanie cyfrowe cechuje się w porównaniu ze wskazaniem analogowym dużo większą dokładnością wskazania, to w przypadku zasilacza często nie ma potrzeby dokładnego ustawiania napięcia zasilania (z dokładnością do kilku miejsc po przecinku). Zresztą w razie potrzeby można zawsze dołączyć do wyjścia zasilacza cyfrowy multimetr.

Rodzaje pracy zasilaczy
Do podstawowych rodzajów pracy zasilacza oprócz oczywiście pracy “indywidualnej” należy praca w połączeniu szeregowym i równoległym. Funkcja ta dotyczy przede wszystkim zasilaczy podwójnych zawierających w jednej obudowie dwa identyczne zasilacze pojedyncze odseparowane od siebie galwanicznie.
Połączenie szeregowe dwóch identycznych zasilaczy, tj. o takich samych parametrach co do napięcia wyjściowego i znamionowego, maksymalnego prądu obciążenia, pozwala na dwukrotne zwiększenie napięcia wyjściowego. Jeśli zatem zasilacze składowe charakteryzują się np. parametrami 30V/3 A, to po szeregowym ich połączeniu uzyskamy napięcie 60 V, lecz prąd pozostanie taki sam, tj. równy 3 A. Bardziej jest skomplikowana praca zasilaczy w połączeniu równoległym. Jak wiadomo źródeł napięciowych równolegle łączyć nie można. Stąd też nie można łączyć równolegle zasilaczy z ustawionymi różnymi napięciami wyjściowymi. Połączenie takie spowoduje natychmiast przepływ prądu wyrównawczego uszkadzającego zasilacz o ustawionym napięciu mniejszym. Można oczywiście próbować ustawiać napięcia równe, co jednak jest bardzo ryzykowne.
Zasilacz podwójny, aby móc pracować w połączeniu równoległym musi mieć specjalną konstrukcję pozwalającą na dokonanie w jego układu odpowiednich przełączeń. Zasilacz taki wprowadza się w tryb pracy równoległej naciskając specjalny przycisk. Napięcie zewnętrzne obu zasilaczy składowych reguluje się wtedy za pomocą tylko jednego pokrętła (jednego z zasilaczy). Taka funkcja regulacji tylko jednym pokrętłem nosi nazwę śledzenia (tracking). Połączenie równolegle zasilaczy pozwala na dwukrotne zwiększenie prądu wyjściowego przy takim samym napięciu wyjściowym, czyli dwa zasilacze składowe o parametrach wyjściowych 30 V/3 A, po połączeniu równoległym dadzą napięcie 30 V, lecz prąd 6 A.

Leszek Halicki