Vergleich von Labornetzgeräten
Nachfolgend vergleichen wir drei Netzgeräte, die für das "Labor", Praktika von Einsteigern geeignet sind.
| DPS3003 | 70€ | Netzteil-Modul inklusive Gehäuse und Stromversorgung |
| Korad KA3005P | 90€ | Fertiggerät |
| Voltcraft LSP-1403 | 180€ | Fertiggerät |
| QJ1502C | 33€ | Fertiggerät |
Das DPS3003 ist hier aufgeführt, da Geräte der DPS-Serie häufig als Module oder im Bausätze angeboten werden. Diese Geräte haben jedoch Eigenschaften, die sie als Labornetzgerät disqualifizieren.
Das DPS3003 ist ein kleines Gerät aus China, das durch ein vorgeschaltetes Netzteil mit einer Gleichspannung von 10V bis 40V versorgt werden muss.
Finger weg
Es werden vielfach Geräte unter dem Namen DPS XXXX angeboten.
Sie haben ein hübsches Interface und auf den ersten Blick ansprechende Daten.
- Das hier getestete DSP3003 verhält sich bei Lastwechseln unglaublich schlecht.
- Das allein ist schon ein Ausschlusskriterium.
- Es wird ein Netzteil benötigt, das aus der 230V Netzspannung die benötigte Gleichspannung erzeugt.
- Die angebotenen Schaltnetzteile haben eine hohe bis sehr hohe Spannung gegen Erde und das ist auch für das Labor eines Bastlers ein No Go.
- Lediglich die Notebook-Netzteile von Lenovo sind ausreichend gut.
- Ein selbstgebautes Trafo-Netzteil macht den Preisvorteil wieder wett.
Der Vergleich ist interessant, da es sich bei dem DPS3003 und dem LSP-1403 um Schaltnetzteile und bei dem KA3005P und dem QJ1502C lineare Netzteile handelt.
Alle vier Geräte verfügen über eine Digitalanzeige. Beim QJ1502C erfolgt die Bedienung analog über Potentiometer. Die drei anderen Geräte haben ein digitales Interface. Spannungen und Ströme werden über rastende Regler (Drehimpulsgeber) eingestellt.
Die wesentlichen Funktionen der Netzgeräte sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
| Funktion | DPS3003 | KA3005P | LSP-1403 | QJ1502C |
| Anzeige der Ausgangsspannung |  |
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| Anzeige des Ausgangsstroms | |
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| Gleichzeitige Anzeige der eingestellten Spannung | |
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| Gleichzeitige Anzeige des eingestellten Stroms | |
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| Abschaltung bei Überspannung | |
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| Abschaltung bei Überstrom | |
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| Abschaltung bei zu hoher Leistung | |
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| Abschaltung bei Überspannung unabhängig von eingestellter Ausgangsspannung | |
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| Abschaltung bei Überstrom unabhängig vom eingestellten Ausgangsstrom | |
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| Einschaltfunktion ist auch bei Überstrom sicher | |
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| Für Schutz bei 20mA bis 100mA geeignet | |
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| Parametersätze definierbar und einstellbar | |
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| Bedienbarkeit | |
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| lüfterloser Betrieb | |
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| Schaltnetzteil / Linear | S | L | S | L |
| Störspannung gegen Erde/Schutzleiter | |
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| Statisches Regelverhalten | |
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| Dynamische Lastausregelung |  |
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| Platz bei Preis / Leistung | |
1 | 3 | 1 |
- Das dunkel hinterlegte Feld führt zum Ausschluss des DPS3003.
Anmerkungen
- Das LSP-1403 hat drei Betriebsbereiche, für die Spannung und Strom unabhängig voneinander eingestellt werden können.
- Die Überspannung kann beim LSP-1403 über ein Trimmpoti per Schraubendreher eingestellt werden.
- Beim DPS3003 kann je nach maximaler Leistung und Gehäuse ein Lüfter erforderlich sein.
- Für die Arbeit mit Versuchs- und Testschaltungen ist es sehr hilfreich, dass
- beim Einschalten des Ausgangs per Taste (Einschaltfunktion) kein Überstrom auftritt,
- ein unabhängig einstellbarer Überspannungsschutz und,
- ein Überstromschutz Fehlbedienungen erkennt und verhindert.
- Das KA3005P hat keinen unabhängigen Schutz.
- Der Überspannungsschutz des LSP-1403 ist umständlich über ein Trimmpoti per Schraubendreher einstellbar.
- Die dynamische Lastausregelung des DPS3003 ist so schlecht,
- dass das DPS3003 für ein Labornetzgerät ungeeignet ist.
Bedienbarkeit
KA3005P
Das KA3005P hat eine große Anzeige für Spannung und Strom. LEDs zeigen den Status des Gerätes an.
Die Einstellung des KA3005P erfolgt über elf Tasten und einen rastenden Regler. Über zwei Tasten kann die Digitalstelle der Werte gewählt werden. Die Stellen werden natürlich auf die höheren Stellen übertragen. Mit der Zeit kann es bei der Einstellung zu größeren Sprüngen kommen, der Drehgeber springt.
Durch leichtes Einsprühen des Drehgebers mit Kontakt-Spray Tuner 600 kann das Problem des Springens leicht behoben werden.
Das KA3005P bietet fünf Parametersätze, die gespeichert und geladen werden können.
Voltcraft LSP-1403
Das LSP-1403 hat eine große Anzeige für Spannung und Strom. LEDs zeigen den Status des Gerätes an.
Die Bedienung des LSP-1403 erfolgt über sechs Tasten und je einen Drehknopf für Spannung und Strom. Zusätzlich ist ein mit einem Schraubendreher einstellbarer Überspannungsschutz vorhanden.
Die Regler für Spannung und Strom wirken immer auf die letzte der vier Digitalstellen. Das macht die Einstellung manchmal mühsam. Mit dem rastenden Regler ist es meistens nicht möglich, einen gewünschten Wert exakt einzustellen, da beim Verstellen oft mehrere Stellen übersprungen werden.
- Durch leichtes Einsprühen des Drehgebers mit Kontakt-Spray Tuner 600 kann das Problem des Springens leicht behoben werden.
DPS3003
Das DPS3003 hat ein kleines Bedienfeld von 68x33mm² inklusive der Anzeige. Mit vier Tastern und dem Regler mit Taster-Funktion ist die Bedienung ausreichend übersichtlich. Auf dem kleinen Bildschirm sind Spannung und Strom gut lesbar. Die voreingestellte Spannung und der voreingestellte Strom werden kleiner dargestellt.
Die Einstellung von Spannung und Strom erfolgt über einen rastenden Regler. Mit dem Taster des Reglers kann die Digitalstelle der Werte gewählt werden. Natürlich werden die Stellen übertragen.
Die Bedienung des kleinen Reglers ist etwas fummelig.
Über Menüs können sich weitere Parameter wie Überstromschutz und Überspannungsschutz eingestellt werden.
Das DPS3003 bietet bis zu neun einstellbare Parametersätze an, die ausgewählt werden können.
QJ1502C
Das QJ1502C ist ein Gerät für Puristen zu einem Preis, der besonders für Einsteiger interessant ist.
Es zeigt an, was ausgegeben wird.
Die Einstellung von Spannung und Strom erfolgt über Standard 270°-Potentiometer, deren Knöpfe ebenfalls recht klein geraten sind.
Der Ausgang kann nicht abgeschaltet werden, nur das ganze Gerät.
Fazit
- Die Bedienung der KA3005P ist übersichtlich und funktional.
- Anzeige, Tasten und Regler lassen sich gut bedienen.
- Die Einstellung mit dem Drehimpulsgeber wird leider mit der Zeit ungenau, da die Kontakte des Drehimpulsgebers prellen. Kontaktspray hilft.
- Die Bedienoberfläche des DPS3003 ist übersichtlich und funktional.
- Die Tasten und der Drehknopf sind relativ klein.
- Die Anzeige und Bedienung des LSP-1403 ist auf den ersten Blick verständlich.
- Die Einstellung mit den Drehimpulsgeber wird leider mit der Zeit ungenau, da die Kontakte der Drehimpulsgeber prellen. Kontaktspray hilft.
- Die Anzeige und die Bedienung des QJ1502C sind einfach.
- Die Einstellung von Strom und Spannung mit den Reglern ist ungenau.
- Der Strom kann nur voreingestellt werden, wenn der Ausgang kurzgeschlossen ist.
- Es bietet nur die Minimalfunktion.
Elektronische Sicherung
Labornetzgeräte, die für höhere Leistungen ausgelegt sind, eignen sich oft nicht für die Sicherung von Schaltungen mit geringen Strömen. Daher ist für Ströme bis 100mA die Elektronische Sicherung für Spannungen bis 18V - begrenzend einbezogen.
Diese Elektronische Sicherung ist für Spannungen von 3V bis 18V und für Ströme von 20mA; 50mA; 100mA und 200mA einstellbar.
Die Elektronische Sicherung wird hinter den Ausgang des Netzteils geschaltet und erzeugt einen Spannungsabfall von maximal 100mV. Deshalb wird auch die Ausgangsspannung hinter der Elektronischen Sicherung gemessen.
Die Elektronische Sicherung dient dem Schutz vor Überströmen. Sie ist keine Konstantstromquelle.
Messungen
Nachfolgend wird das Verhalten des DPS3003 im Vergleich zu den beiden kommerziellen Geräten untersucht.
Die drei Geräte haben im Wesentlichen zwei Betriebsmodi:
- Konstantspannung
- Konstantstrom
Ausgangsspannungen bei Konstantspannung
| U | I | DVM | DPS3003 | DVM | KA3005P | DVM | LSP-1403 | DVM | QJ1502C | KA3005P + ES |
| 1V | 0mA | 0,99V | 0,99V | 1,00V | 1,00V | 0,94 | (1,00V) | 1,06V | 1,0V | |
| 5V | 20mA | 4,99V | 4,99V | 5,00V | 4,99V | 4,98V | (5,06V) | 5,07V | 5,0V | 4,95V @ 18mA |
| 5V | 100mA | 4,99V | 4,99V | 5,00V | 4,99V | 4,98V | (5,03V) | 5,05V | 5,0V | 4,91V @ 92mA |
| 5V | 500mA | 4,96V | 4,99V | 5,00V | 4,99V | 4,97V | (5,03V) | 5,05V | 5,0V | |
| 5V | 1000mA | 4,97V | 4,99V | 5,00V | 4,99V | 4,97V | (5,03V) | 5,05V | 5,0V | |
| 5V | 2000mA | 4,95V | 4,99V | 5,00V | 4,99V | 4,97V | (5,03V) | 5,04V | 5,0V |
DVM = Digital-Voltmeter zum Vergleich.
DPS3003 + ES = Spannung hinter der Elektronischen Sicherung.
U und I wurden eingestellt. Beim LSP-1403 konnte die Ausgangsspannung nur auf die Werte in Klammern eingestellt werden.
4,95V @ 18mA Spannung hinter der Elektronischen Sicherung bei 18mA. Die Sicherung löst bei 20mA aus.
- Das DPS3003 und das KA3005P haben eine Genauigkeit von 1% vom Messwert.
- Das LSP-1403 hat eine Abweichung von mehr als 5% bei 1V.
- Die Messwerte des QJ1502C müssen im Zusammenhang mit der Auflösung von 0,1V gesehen werden.
Ausgangsstrom bei Konstantspannung
| U | I | DAM | DPS3003 | DAM | KA3005P | DAM | LSP-1403 | DAM | QJ1502C |
| 5V | 20mA | 0,0198A | 0,018A | 0,0198A | 0,017A | 0,0200A | (0,023A) | 0,0200A | 0,02A |
| 5V | 100mA | 0,100A | 0,099A | 0,100A | 0,097A | 0,0998A | (0,104A) | 0,100A | 0,10A |
| 5V | 500mA | 0,502A | 0,503A | 0,500A | 0,500A | 0,496A | (0,502A) | 0,503A | 0,50A |
| 5V | 1000mA | 1,008A | 1,10A | 1,005A | 1,005A | 1,008A | (1,014A) | 1,004A | 1,00A |
| 5V | 2000mA | 2,037A | 2,040A | 2,047A | 2,047A | 2,073A | (2,079A) | 2,007A | 2,00A |
| 12V | 100mA | 0,109A | 0,107A | 0,109A | 0,104A | 0,109A | (0,114A) | 0,100A | 0,10A |
| 12V | 1140mA | 1,141A | 1,141A | 1,144A | 1,140A | 1,151A | (1,157A) | 1,156A | 1,15A |
DAM = Digital-Amperemeter zum Vergleich.
U und I wurden eingestellt. Beim LSP-1403 konnte der Ausgangsstrom nur auf die Werte in der Klammer eingestellt werden.
- Bei kleinen Strömen weichen alle Geräten erheblich vom Messwert ab, 10% und mehr sind möglich.
- Die Ströme beim QJ1502C müssen in Relation zur Auflösung von 10mA gesehen werden.
- Bei größeren Strömen sind sie besser als 1%.
Ausgangsstrom bei Konstantstrom
Wir betrachten den Konstantstrom als elektronische Sicherung.
In bestimmten Fällen, z.B. beim Betrieb von LEDs, ist der Betrieb mit Konstantstrom sinnvoll.
| U | I | DAM | DPS3003 | DAM | KA3005P | DAM | LSP-1403 | DAM | QJ1502C | KA3005P + ES |
| 5V | 20mA | 0,023A | 0,021A | 0,024A | 0,020A | 0,016A | (0,021A) | 0,027A | 0,02A | 21mA |
| 12V | 20mA | 0,023A | 0,021A | 0,024A | 0,020A | 0,016A | (0,021A) | 0,102A | 0,10A | 15,8mA |
| 5V | 100mA | 0,103A | 0,102A | 0,102A | 0,099A | 0,099A | (0,104A) | 0,511A | 0,50A | 103mA |
| 12V | 100mA | 0,103A | 0,102A | 0,102A | 0,099A | 0,099A | (0,104A) | 1,005A | 1,00A | 71mA |
| 5V | 1000mA | 1,003A | 1,003A | 0,999A | 0,995A | 0,995A | (1,001A) | 2,003A | 2,00A |
DAM = Digital-Amperemeter zum Vergleich.
U und I wurden eingestellt. Beim LSP-1403 konnte der Ausgangsstrom nur auf die Werte in Klammern eingestellt werden.
- Bei kleinen Strömen weichen alle Geräte erheblich vom Messwert ab, 10% und mehr sind möglich.
- Bei größeren Strömen sind sie besser als 1%.
Störspannungen
| U | I | DPS3003 | KA3005P | LSP-1403 | QJ1502C |
| 5V | 0mA | 7mVss | 4mVss | 25mVss | 4mVss |
| 5V | 20mA | 7mVss | 4mVss | 25mVss | 4mVss |
| 5V | 100mA | 10mVss | 4mVss | 28mVss | 4mVss |
| 5V | 1000mA | 14mVss | 4mVss | 13mVss | 4mVss |
| 5V | 2000mA | 17mVss | 4mVss | 12mVss | 4mVss |
| 12V | 1200mA | 17mVss | 4mVss | 13mVss | 4mVss |
- Das DPS3003 ist immer schlechter als das KA3005P und QJ1502C, aber vergleichbar mit dem LSP-1403.
Isolation vom Netz / Brummspannung
In der folgenden Tabelle wird der Betrieb des DPS3003 mit drei 230V-Netzteilen gemessen.
- Notebook-Netzteil von Dell, schutzisoliert.
- Tischnetzteil Mango mit Schutzleiter, der mit dem Minus-Pol des Ausgangs verbunden ist.
- Notebook-Netzteil von Lenovo mit Schutzleiter, der intern zur Störspannungsunterdrückung dient.
| Messung | DPS3003 + Dell |
DPS3003 + Mango |
DPS3003 + Lenovo |
DPS3003 + Mean Well |
DPS3003 + Mean Well M + C |
KA3005P | LSP-1403 | QJ1502C |
| Spannung gegen Schutzleiter | 110V~ | 3mV~ | 260mV~ | 40V~ | 2,5V~ | 50mV~ | 1150mV~ | 44mV~ |
| Widerstand gegen Schutzleiter | ~ 0.5Ω | 0,9MΩ | > 40MΩ | 1MΩ | > 40MΩ | > 40MΩ | >40MΩ | |
| Strom zum Schutzleiter | 90µA~ | 30µA~ | 150µA | 150µA | 5µA~ | 158µA~ | 12µA~ |
Die Störspannung waren immer 50Hz. Manchmal waren diese mit weiteren Spannungen überlagert.
- Die grau hinterlegten Felder führten zum Ausschluss des Netzgeräts.
Reaktionszeiten
Von Labornetzgeräten wird erwartet, dass sie auf Fehlersituationen schnell und korrekt reagieren.
Die folgenden Messungen stellen typische Situationen im Elektronik-Labor nach.
- Die ersten vier Messungen überprüfen die Wirkung als elektronische begrenzende Sicherung.
- Die fünfte und sechste Messung überprüfen die Wirkung als abschaltende elektronische Sicherung.
- Die siebte Messung überprüft den abschaltenden Überspannungsschutz nach einem Kurzschluss.
Wie schnell reagieren die Schutzfunktionen?
| Nr. | Einstellung | Aktion | DPS3003 | KA3005P | LSP-1403 | QJ1502C | KA3005 + ES |
| 1 | U=5,0V; Imax=20mA | Leerlauf -> 100Ω | 50mA; 60ms | 50mA; 60ms | 50mA; 240ms | 50mA; 200ms | 50mA; 16µs |
| 2 | U=5,0V; Imax=20mA | Aus -> 100Ω | 20mA; 60ms | 20mA; 60ms | 50mA; 800ms | 20mA; 150ms | |
| 3 | U=5,0V; Imax=20mA | Leerlauf -> 1Ω | 5A, 4ms | 5,0A; 800µs | 5A; 14ms | 5A; 250µs | 1A; 1µs |
| 4 | U=5,0V; Imax=20mA | Aus -> 1Ω | 20mA, 1ms | 350mA; 600µs | 300mA; 12ms | 25mA; 10ms | |
| 5 | U=5,0V; Imax=100mA | Leerlauf -> 1Ω | 5A; 2,4ms | 5A; 800µs | 5A; 14ms | 5A; 3ms | 3A; 1µs |
| 6 | U=5,0V; Imax=1A | Leerlauf -> 1Ω | 5A; 2,4ms | 5A; 800µs | 5A, 14ms | 5A; 8ms | |
| 7 | U=5,0V; Iocp=1A | Leerlauf -> 1Ω | 5A; 2,4ms; 24ms | 5A; 800µs; 4ms | - | ||
| 8 | U=12,0V; Uovp=5V; Imax=1A | Kurzschluss -> 250Ω |
Us=5V; 600ms | Us=6V; 200ms | Us=12V; 4s | ||
| 9 | U=12,0V; Uovp=5V; Imax=1A | Kurzschluss -> offen |
Us=5V; 1100ms | Us=6V; 200ms | Us=12V; 4s |
| KA3005 + ES | KA3005 mit Elektronischer Sicherung am Ausgang |
| U | eingestellte Ausgangsspannung |
| Imax | eingestellter Ausgangsstrom |
| Iocp | eingestellter Strom für Abschaltung |
| Uovp | eingestellte Spannung für Abschaltung |
| Us | maximale Spannung am Ausgang |
(1) bis (6) Strombegrenzung
Mit 50mA; 60ms
- ist der Spitzenstrom;
- die Zeit bis zum Erreichen des eingestellten Stroms gemeint.
(2) und (4) Das Gerät ist ausgeschaltet und wird per Taster eingeschaltet.
(7) Überstromabschaltung
Mit 4,5A; 2,4ms; 24ms bzw. 4A; 800µs; 4ms
- ist der Spitzenstrom;
- die Zeit bis zum eingestellten Strom von 1A;
- die Zeit bis zum Einschalten gemeint.
(8) und (9) Überspannungsabschaltung
Mit Us=5V; 1100ms
- ist die maximale Spannung und
- die Zeit bis zum eingestellten Strom gemeint.
- Der Überspannungs- und Überspannungsschutz des KA3005P ist nicht unabhängig von der Einstellung der Ausgangsspannung: U = Uovp und Imax = Iocp.
- Die Reaktionszeiten der Schaltnetzteile sind erwartungsgemäß höher als beim linearen KA3005P.
- Das LSP-1403 reagiert deutlich langsamer als das DPS3003.
- Die Reaktionszeiten des DPS3003 sind nur geringfügig länger als die des KA3005P.
- Die Elektronische Sicherung reagiert fast 1000-mal schneller als die Labornetzgeräte.
- Die Überspannungsabschaltung des DPS3003 ist zwar langsamer als die des KA3005P. Sie wirkt aber unabhängig von der eingestellten Ausgangsspannung.
- Beim DPS3003 gibt es keinen Überstrom beim Einschalten per Taster. Das KA3005P und das LSP-1403 erlauben sich kurzzeitig mehr als den zehnfachen Strom.
- Das QJ1502 hat keine Taste zum Einschalten. Es wurde der Netzschalter verwendet. Es gab keinen Überstrom.
Lastausregelung
Für unsere Praktika und Aufbauten brauchen wir vor allem ein Netzgerät, das bei kleinen Strömen von 100mA bis 1A geringe Schwankungen bei Lastwechseln zeigt.
Wir messen, wie sich die Geräte verhalten, wenn wir bei 5V 100Ω, 10Ω oder 3,3Ω ein- und ausschalten oder zwischen 10Ω und 5Ω umschalten.
| Nr. | Aktion | DPS3003 | KA3005P | LSP-1403 | QJ1502C |
| 1 | Leerlauf -> 100Ω | 50mV; 3mV; 50ms | 8mV; 3mV; 1ms | 20mVss; nicht erkennbar | 6mV; 6mV; 1ms |
| 3 | Leerlauf -> 10Ω | 250mV; 50mv, 50ms | 60mV; 50mV; 6ms | 20mV; 15mV; 10ms | 40mV; 40mV; 1,2ms |
| 4 | 10Ω -> 5Ω | 50mV; 0mV; 50µs | 50mV; 10mV; 0,3ms | 50mV; 0mV; 2ms | 40mV; 20mV; 100µS |
| 4 | Leerlauf -> 3,3Ω | 300mV; 50mV; 60ms | 120mV; 100mV; 10ms | 120mV; 30mV; 80ms | 70mV; 60mV; 1,5ms |
- Die grau hinterlegten Felder führen zum Ausschluss des DSP3003.
In der obigen Tabelle sind nur die Werte für das Abschaltverhalten angegeben. Das Verhalten beim Einschalten ist ähnlich. Allerdings sinkt die Spannung ab und der Effekt ist etwas geringer.
Die Werte bedeuten:
50mV; 3mV; 50ms : Überschwingen; Unterschwingen; Zeit bis 10%
- Die Lastausregelung des KA3005P, LSP-1403 und selbst des QJ1502 ist für das Labor eines Einsteigers gut.
- Das DPS3003 zeigt bei der Lastabschaltung ein relativ hohes Überschwingen von fast 0,3V, was auch bei Digitalschaltungen bedenklich ist.
- Das DPS3003 sollte nicht zum Testen und Entwickeln von Elektronik verwendet werden.
In Bild 4 wird die Messung mit Leerlauf -> 10Ω dem KA3005P oben gelb das DPS3003 mitte gelb gegenübergestellt.
In Bild 5 wird die Messung mit Leerlauf -> 3,3Ω dem KA3005P oben gelb das DPS3003 mitte gelb gegenübergestellt. (Die Skalierung ist 200mV gegenüber 100mV in Bild 1).
Fazit
- Das KA3005P und das DPS3003 haben im Großen und Ganzen vergleichbare Werte.
- Das DPS3003 zeigt bei der dynamischen Lastausregelung ein Verhalten, dass auch im Labor von Einsteigern nicht akzeptiert werden sollte.
- Das KA3005P ist dem DPS3003 in Bezug auf Störspannungen und Reaktionszeit überlegen.
- Das LSP-1403 kann in vielen Bereichen nicht mit dem KA3005P und auch nicht mit dem DPS3003 mithalten.
- Das Q1402C schneidet bei den elektrischen Werten im Vergleich zu den anderen Geräten überraschend gut ab.
- Die Einstellung der Werte mit den einfachen Potentiometern ist sehr schwierig.
- Für Ströme bis 200mA wird eine Elektronische Sicherung empfohlen:
- Sie reagiert fast 1000-mal schneller als die getesteten Labornetzgeräte.
- Der Spannungsabfall liegt unter 100mV.