Grenzenlose Leistung: Programmierbare Stromversorgung UDP3305S-E liefert 2x 30V bei 5A pro Kanal (Review)

Ob es sich um kleine Projekte oder komplexe Geräte handelt, Elektronik benötigt immer Strom. Egal, ob Sie einen selbstgebauten Audioverstärker testen wollen, der noch kein eigenes Netzteil hat, oder ob Sie ein Gerät testen wollen, bei dem Probleme mit dem zugehörigen Netzteil vermutet werden - ein Labornetzteil ist unverzichtbar. Das UNI-T UDP3305S-E bietet auch anspruchsvollen Anwendern alles, was sie brauchen.

Übersicht und Kurzbeschreibung des UDP3305S-E

Das Uni-T UDP3305S-E lässt praktisch keine Wünsche offen:
 

• Zwei Kanäle mit je 0-30 V und je 0-5 A ( absolute Maximalspannung 2x 33 V und Maximalstrom 5,2 A)
• Die einzelnen Kanäle können in Reihe oder parallel geschaltet werden. Dadurch stehen bis zu 60 V / 5 A bzw. 30 V / 10 A zur Verfügung.
• Ein dritter Kanal ist für die Speisung digitaler Schaltungen vorgesehen:
  • Festspannungen von 1.8V, 2.5V, 3.3V oder 5V können gewählt werden
  • Alternativ sind maximal 3 A bei 0-6 V verfügbar.
• Rauscharmer USB-A-Ausgang (5V) bei max. 2A ("Kanal 4")
• Großes Farbdisplay (4,3" TFT)
• Numerisches Tastenfeld neben dem Einstellrad zur schnellen Eingabe von Werten
• Vielseitige Programmierbarkeit:
  • Ein- und Ausschaltsequenzen & Verzögerungskompensation
  • Arbiträrgenerator
• Diverse Schnittstellen: Ethernet, USB, RS232 und vier digitale Steuerpins
• SCPI-konform (Standard Commands for Programmable Instruments)
• Größe: 23 × 36 × 18 cm; Gewicht: 12 Kilogramm

 

 

Aufbau und Benutzerführung

Das Gerät macht einen robusten Eindruck. Alle Tasten sind aus Gummi und geben ein spürbares haptisches Feedback. Der Drehknopf ist gut zu bedienen und ermöglicht präzise Einstellungen. Die Anschlüsse haben einen Standardabstand von 19 mm (3/4"). Es handelt sich jedoch nicht um berührungssichere Sicherheitsbuchsen, sondern um die Standardausführung.

Alle relevanten Daten der drei Hauptkanäle werden gleichzeitig und übersichtlich auf dem Bildschirm angezeigt. Die Funktionen aller Tasten und Menüs sind selbsterklärend. Die Oberfläche kann auf Chinesisch, Englisch und Deutsch eingestellt werden. Alle Menüeinträge sind professionell übersetzt, von kleinen Ausnahmen wie "Templet" oder "Eintreten" für "Enter" im Deutschen abgesehen.

Auf dem Display werden die Betriebsarten und Informationen gleichzeitig angezeigt:
 

• Ausgangsspannung, Ausgangsstrom und Ausgangsleistung für alle Kanäle
• Konstante Spannung (CV) oder konstanter Strom (CC) je Kanal
• Sollwerte / Begrenzungen für Spannung oder Strom

Weiterhin verfügen alle Kanäle über LEDs oberhalb der zugehörigen Anschlüsse, die grün (CV) oder rot (CC) leuchten.
 

Besonders erwähnenswert ist die numerische Tastatur, über die Werte schnell und direkt eingegeben werden können. In vielen Fällen ist diese Methode viel schneller und präziser als das Drehen des Einstellrades.

Nicht zuletzt ist auch die Geräuschentwicklung sehr angenehm: Nach dem Einschalten läuft der Lüfter sanft an und brummt sehr leise. Selbst bei einer externen Last von bis zu 100 W wird der Lüfter kaum lauter.

Serieller und paralleler Modus

Im normalen Betrieb sind alle Kanäle elektrisch isoliert. Eine der interessantesten Eigenschaften dieses Gerätes ist aber die Möglichkeit, Kanäle mit nur einem Tastendruck seriell oder parallel zu betreiben. In diesen Betriebsarten sind die folgenden Spannungen und Ströme möglich:
 

• Seriell: 0… 60 V bei maximal 5 A
• Parallel: 0… 30 V bei maximal 10 A

Wenn Kanäle eins und zwei parallel oder in Reihe geschaltet sind, wird dies deutlich auf dem Bildschirm angezeigt. Zusätzlich erscheint eine Grafik, die den Anschluss der Kabel für jeden Modus zeigt.
 

 

Kanal 3: Nicht nur für digitale Elektronik und Mikrocontroller

Im Gegensatz zu vielen anderen Geräten, die nur 3,3V oder 5V auf dem dritten Kanal zur Verfügung stellen, bietet der UNI-T einen kompletten Kanal, einschließlich stufenloser Spannungswahl und Strombegrenzung. Daher kann auf Kanal drei jede beliebige Spannung von 0 bis 6V eingestellt werden, mit einem Maximalstrom von 3A.

Um die Bedienung zu erleichtern, verfügt der Kanal jedoch über eine zusätzliche Taste mit allgemeinen Voreinstellungen für digitale

Schaltungen: U_set = 0, 1.8, 2.5, 3.3, 5V

Dieser Kanal ist ein vollwertiger dritter Kanal mit allen Funktionen und ist nicht auf digitale Elektronik oder Mikrocontroller beschränkt. Das macht den UNI-T noch vielseitiger.

Genauigkeit und Rauschen des UDP3305S-E

Für jeden Kanal kann eine Spannung und ein maximaler Strom eingestellt werden. Während des Betriebs werden die Messwerte angezeigt. Laut Datenblatt gelten die folgenden Toleranzen:

Programmiergenauigkeit:

• Spannung: ±(0.03% + 10 mV)
• Strom: ±(0.2% + 5 mA)

Ablese-Genauigkeit:

• Spannung: ±(0.03% + 10 mV)
• Strom: ±(0.15% + 5 mA)

 

Alle Messungen (bei 5 V, 10 V, 20 V und 30 V bzw. 0,1 A, 0,3 A und 5 A) belegen die spezifizierte Genauigkeit.

Neben Genauigkeit sind auch Restwelligkeit und Rauschen wichtige Qualitätskriterien. Die Restwelligkeit bezieht sich auf die Schwankungen, die durch die Lade- und Entladezyklen des Ausgangs verursacht werden. Bei linearen Stromversorgungen geschieht dies mit der Frequenz der Netzspannung, d. h. 50 Hz (Europa) oder 60 Hz (USA). Bei Schaltnetzteilen dominiert die interne Schaltfrequenz die Spannungsschwankungen.

Die Spezifikation für den UDP3305S-E lautet:

Ur < 350μVrms / 2mVpp

Auch dies konnte durch eine Messung bestätigt werden:
 

Wie die Abbildung zeigt, liegt das gemessene Grundrauschen (bei 20 V Ausgangsspannung und 3 A Ausgangsstrom) deutlich unter den spezifizierten Werten.

Strombegrenzung und Schutzfunktionen

Ein Standardfeature aller Labornetzteile ist die Strombegrenzung. Wenn die Last bei einer bestimmten Spannung mehr als den eingestellten Strom benötigt, regelt das Netzteil die Spannung herunter, bis der eingestellte Maximalstrom erreicht ist. Je schneller das Netzteil dies erledigt, desto besser. Alle Kanäle des UDP3305S-E (außer Kanal 4 - USB-Ausgang) bieten präzise einstellbare Strombegrenzungen und Schutzfunktionen.

Wenn die Begrenzung nicht eingestellt ist, wird die Stromgrenze innerhalb von 30 bis 50 ms erreicht. Ist die Strombegrenzung aktiv (Kästchen bei "Limit" ist markiert), erfolgt die Abschaltung innerhalb von weniger als 100 ms.
 

Wie Bild 6 zeigt, bietet das UNI-T eine schnelle Strombegrenzung und eine vernünftige Abschaltfunktion. Die Abschaltzeit stellt sicher, dass kurze Stromspitzen die elektronische Sicherung nicht auslösen. Leider ist diese Abschaltung nicht gut definiert und scheint bei verschiedenen Stromgrenzen unterschiedliche Verzögerungszeiten zu haben. Vielleicht wird dies in einem neuen Firmware-Update behoben.

Uni-T UDP3305S-E Ein-/Ausschaltverhalten

Das Einschaltverhalten eines Netzteils ist von entscheidender Bedeutung, da schon ein leichtes Überschwingen eine empfindliche Last beschädigen kann. Das Verhalten des UDP3305S-E ist jedoch tadellos. Es zeigt einen gleichmäßigen Spannungsanstieg. Bild 7 zeigt ein Beispiel für einen 10-V-Start auf Kanal eins.

 

Spannungsstabilität bei Lastwechsel

Bei einem Lastanstieg von 0 auf 3 A beträgt die Schwankung der Ausgangsspannung weniger als 0,2 %. Dies ist ein hervorragender Wert, der ohne spezielle Laborausrüstung nur schwer zu messen ist. Ein Voltmeter (fünfstellig) zeigte die folgenden Ergebnisse:
 

No Load [V]	3 A Load [V]
30.000	29.997
20.000	19.996
10.000	9.9997
5.000	4.9988

Dies sind sehr gute Ergebnisse. Selbst der Spannungsabfall in einem kurzen Stück Draht oder in einem hochwertigen Stecker kann erheblich größer sein.

Programmierung und Softwaresteuerung

Eine weitere nützliche Funktion ist die Möglichkeit, das Netzgerät direkt über die Bedieneroberfläche zu programmieren. Eine Tabelle mit 2048 Zeilen für verschiedene Parameter ist durch Drücken der LIST/DELAYER-Taste verfügbar. Jede Zeile kann auf individuelle Werte für Spannung, Strom und Zeit eingestellt werden. Nach dem Start des Vorgangs erscheinen die verschiedenen Einstellungen an den Ausgängen des Geräts. Zusätzlich gibt es acht verschiedene Voreinstellungen:

1. Sinus
2. Rechteck
3. Rampe
4. Schrittmodus steigend
5. Schrittmodus fallend
6. Schrittmodus steigend & fallend
7. Exponentiell steigend
8. Exponentiell fallend
 

Die Vorlagen ermöglichen die einfache Programmierung beliebiger Spannungs- oder Stromsequenzen. Bild 9 zeigt ein Beispiel für eine Step-up/Down-Sequenz. Diese Funktion kann bei verschiedenen Testanwendungen sehr hilfreich sein.
 

Über das Menü "UTILITY" -> "Monitor" können die Bedingungen für drei verschiedene Aktionen eingestellt werden:

• Ausgang aus
• Warnmeldung
• Piepser (Tonsignal)

Diese Funktion ist sehr nützlich für die Überwachung von Stromkreisen mit ungewöhnlichem Verhalten und als zusätzliche Sicherheitsvorkehrung.

Die Software verfügt auch über eine Funktion zur Anzeige von Wellenformen (Taste "WAVE"), die die gleichzeitige Anzeige von Ausgangsspannung, -strom und -leistung für jeden Kanal auf dem Bildschirm ermöglicht. Im unabhängigen Betrieb können die Spannungs-, Strom- und Leistungswellenformen aller drei Kanäle gleichzeitig angezeigt werden. Im Serien-/Parallelbetrieb werden die Werte der Serien-/Parallelkanäle angezeigt.
 

Ermöglicht die Überwachung der Strom- und Leistungsbedingungen der zu prüfenden Geräte (DUT, Device under test) über einen bestimmten Zeitraum. Obwohl die Skalen nicht eingestellt werden können, ist dies sicherlich eine nützliche Funktion in jedem Testlabor.

Software und Firmware

Der Installationsprozess der für UNI-T-Geräte verfügbaren Steuerungssoftware ist relativ aufwändig und dauert eine gewisse Zeit. Nach erfolgreicher Installation steht Ihnen jedoch eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) zur Verfügung.
 

Über eine der Schnittstellen können alle Einstellungen über den angeschlossenen PC ferngesteuert werden. Zusätzlich können hier Parameter für das automatische Schalten ("Delayer") und die Ausgabe von Spannungssignalen ("List") eingestellt werden. Bei komplexeren Abläufen ist es oft einfacher, die Programmierung am PC und nicht am Gerät selbst vorzunehmen.

Dafür stehen drei verschiedene Schnittstellen zur Verfügung:

• USB
• RS-232
• LAN

Über alle drei Schnittstellen kann das Netzteil mit den entsprechenden SCPI-Befehlen gesteuert werden. Das dazugehörige Programmierhandbuch kann von der Website des Herstellers heruntergeladen werden.

Das Gerät wird momentan mit der Firmware-Version v1.10 ausgeliefert. Updates können durch Einstecken eines USB-Sticks in den USB-Anschluss auf der Rückseite durchgeführt werden. Halten Sie die UTILITY-Taste gedrückt, schalten Sie das Gerät ein und der Aktualisierungsvorgang beginnt.

Die Firmware kann von der Website des herstellers heruntergeladen werden. Bitte beachten Sie, dass die Aktualisierung auf eigene Gefahr erfolgt (das Update wurde nicht getestet).

Der USB-Ausgang auf der Rückseite dient auch zur Speicherung von Daten(-Tabellen), die mit oder für die Delayer/List-Steuerung erzeugt wurden.

Vor- und Nachteile des UDP3305S-E

Vorteile:

• Serieller oder paralleler Modus mit einem Tastendruck
• Hohe Gesamtleistung von bis zu 328 W
• Sehr geringes Rauschen und hervorragende Spannungsstabilität
• Umfangreiche Programmiermöglichkeiten

Nachteile:

• Im seriellen Modus wird nur die Gesamtspannung der beiden Kanäle angezeigt; unterschiedliche Spannungen an den Kanälen können nicht eingestellt werden (damit ist eine unsymmetrische Versorgung nicht möglich)
• Keine Sicherheits-Bananenbuchsen (bei Spannungsbereichen bis zu 64 V)!
• Teilweise undefinierter Überstromschutz
• Das Handbuch könnte noch verbessert werden

Fazit

Das Netzteil ist sehr intuitiv zu bedienen und bietet eine Menge Funktionen. Die Regel- und Leistungswerte sind außergewöhnlich gut. Alles in allem eine volle Kaufempfehlung sowohl für begeisterte Bastler als auch für professionelle Anwender.



Übersetzung: Holger Neumann