Vergleich von Labornetzgeräten

Im Folgenden vergleichen wir drei Netzgeräte, die für das "Labor", Praktika, und Elektronik von Amateuren in Frage kommen.

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, weil Geräte der DPS-Serie oft als Modul oder im Bausatz angeboten werden. Diese Geräte haben aber Eigenschaften, die sie als Labornetzgerät disqualifizieren.

Das DPS3003 ist ein kleines Gerät aus China, das durch ein davor geschaltetes Netzteil mit einer Gleichspannung von 10V bis 40V versorgt werden muss. Außerdem kommen ein Gehäuse und Steckbuchsen dazu.

Bedienbarkeit

KA3005P

Das KA3005P hat eine große Anzeige für Spannung und Strom. Über LEDs wird der Zustand des Geräts angezeigt.

Das KA3005P wird über elf Tasten und einen rastenden Regler eingestellt. Über zwei Tasten kann kann die Digitalstelle der Werte gewählt werden. Natürlich werden die Stellen übertragen. Mit der Zeit kann es bei der Einstellung zu größeren Sprüngen kommen, der Drehgeber springt.

Das KA3005P bietet fünf Parametersätze, die gespeichert und geladen werden können.

Voltcraft LSP-1403

Das LSP-1403 eine große Anzeige von Spannung und Strom. Über LEDs wird der Zustand des Geräts angezeigt.

Das LSP-1403 wird über sechs Tasten und je einem rastenden Regler für Spannung und Strom bedient. Außerdem gibt es ein über einen Schraubendreher einstellbaren Überspannungsschutz.

Die Regler für Spannung und Strom wirken immer auf die letzte der vier Digitalstellen. Dadurch ist das Einstellen manchmal mühsam. Beim Rasten der Regler ist es meistens nicht möglich, einen gewünschten Wert exakt einzustellen, weil beim Verstellen oft um mehrere Stellen gesprungen wird.

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. Kleiner werden die voreingestellte Spannung und Strom 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 lassen sich weitere Parameter wie Überstromschutz und Überspannungsschutz einstellen.

Das DPS3003 bietet bis zu neun einstellbare Parametersätze an, die ausgewählt werden können.

QJ1502C

Das QJ1502C ist ein Gerät für Puristen, zu einem insbesondere für Anfänger interessanten Preis.

Es zeigt an, was ausgegeben wird.

Die Einstellung von Spannung und Strom erfolgt über Standard 270°-Potentiometer, deren Knöpfe auch ziemlich klein geraten sind.

Der Ausgang lässt sich nicht ausschalten, sondern nur das ganze Gerät.

Fazit

• Das KA3005P hat eine klare und funktionale Bedienung.

• Die Anzeige, die Tasten und der Regler können gut bedient werden.

• Die Einstellung über den Drehimpulsgeber ist leider mit der Zeit ungenau, weil die Kontakte des Drehimpulsgebers prellen.

• Die Bedienoberfläche des DPS3003 ist übersichtlich und funktional.

• die Tasten und der Regler sind relativ klein.

• Die Anzeige und die Bedienung des LSP-1403 ist auf den ersten Blick klar.

• Der Einstellung von Strom und Spannung ist über die Regler ungenau.

• Die Anzeige und die Bedienung des QJ1502C sind einfach.

• Die Einstellung von Strom und Spannung ist über die Regler ungenau.

• Der Strom kann nur voreingestellt werden, wenn der Ausgang kurzgeschlossen ist.

• Es bietet nur die Minimalfunktion.

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 der Klammer eingestellt werden.

4,95V @ 18mA Spannung hinter der Elektronischen Sicherung bei 18mA. Die Sicherung löst bei 20mA aus.

• Das DPS3003 und KA3005P sind auf 1% des Messwertes genau.

• Das LSP-1403 weicht bei 1V über 5% ab.

• Die Messwerte des QJ1502C müssen in Relation zur 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 manchen Fällen z.B. beim Betrieb von LED 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 der Klammer eingestellt werden.

• Bei kleinen Strömen weichen alle Geräten 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 eingestellten Strom 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 Anschalten gemeint.

(8) und (9) Überspannungsabschaltung

Mit U_s=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 = U_ovp und I_max = I_ocp.

• Die Reaktionszeiten der Schaltnetzteile ist, wie zu erwarten, höher als beim linearen KA3005P.

• Das LSP-1403 reagiert erheblich langsamer als das DPS3003.

• Die Reaktionszeiten des DPS3003 sind nur wenig höher als beim KA3005P.

• Die Elektronische Sicherung reagiert fast 1000 mal so schnell wie die Labornetzgeräte.

• Die Überspannungsabschaltung des DPS3003 ist zwar langsamer als die des KA3005P. Allerdings wirkt sie unabhängig von der eingestellten Ausgangsspannung.

• Beim DPS3003 gibt es beim Einschalten per Taster keinen Überstrom. Das KA3005P und das LSP-1403 erlauben sich kurzzeitig mehr als den zehnfachen Strom.

• Das QJ1502 hat keine Taste zum Einschalten. Der Netzschalter wurde benutzt. Es gab keinen Überstrom.

Lastausregelung

Für unsere Praktika und Aufbauten brauchen wir vor allem ein Netzgerät, dass bei kleinen Strömen von 100mA bis 1A kleine 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 führten zum Ausschluss des DSP3003.

In der obigen Tabelle nur die Werte für das Abschaltverhalten angegeben. Das Verhalten beim Einschalten ist ähnlich. Allerdings senkt sich 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 sind für das Labor eines Amateurs gut.

• Das DPS3003 zeigt bei der Lastabschaltung ein relativ hohes Überschwingen von fast 0,3V, das auch bei Digitalschaltungen bedenklich ist.

• Das DPS3003 sollte nicht für Tests und Entwicklung in der Elektronik eingesetzt 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).