|
Door het Chinese Gophert wordt onder typenummer NPS-1601 een labvoeding op de markt gebracht met een spanningsbereik van 0 V tot 32 V en een maximale uitgangsstroom van 5 A. U haalt dit apparaat voor ongeveer zeventig euro in huis, dus een uitgebreide review/test is zeker op zijn plaats. |
Kennismaking met de NPS-1601 van Gophert
De leveringsomvang
De voeding wordt in een stevige kartonnen doos geleverd met een geaard netsnoer van uitstekende kwaliteit en een korte maar duidelijke Engelstalige bedieningshandleiding.
 |
| De NPS-1601 en het geaarde netsnoer worden geleverd in een stevige kartonnen doos. (© 2020 Jos Verstraten) |
De laboratorium voeding NPS-1601
De voeding is ingebouwd in een stevige aluminium profielbehuizing met als afmetingen 12,0 cm x 5,5 cm x 17,0 cm en weegt slechts 0,8 kg. De twee 4 mm uitgangsconnectoren staan 27 mm uit elkaar. De twee groene vier digit LED-display's met als afmetingen 27 mm bij 8 mm zijn vrij klein maar toch goed afleesbaar. Onder het display staan vier folie drukknopjes op een onderlinge afstand va slechts 12 mm. Helaas lukt het niet om die drukknopjes in te drukken met de ene hand zonder de behuizing van de voeding met de andere hand vast te houden. Doet u dat niet, dan is de enige reactie op het indrukken van een drukknop dat de voeding over de tafel schuift. Rechts naast de drukknopjes staat een encoder, die u bedient door naar links of naar rechts te draaien en in te drukken. Boven deze knop staan zes miniatuur LED'jes die de status van de voeding weergeven.
Helaas zit er geen aan/uit-schakelaar op de voorzijde van de voeding, wat het inbouwen van het apparaat in een 'meetapparaten muur' problematisch maakt.
 |
| De voeding NPS-1601 van Gophert. (© Banggood) |
De achterzijde van de voeding
Op de achterzijde zit de AAN/UIT-schakelaar en een IEC C14 mannelijk chassisdeel voor het aansluiten van de geaarde voedingskabel. Met een schuifschakelaartje kunt u de voedingsspanning selecteren: 198 Vac tot 264 Vac of 100 Vac tot 144 Vac.
 |
| De achterzijde van de NPS-1601. (© Banggood) |
Het bedieningspaneel van de NPS-1601
De functie van de drukknoppen en de LED's is voorgesteld in de onderstaande figuur en spreekt voor zich. Met de 'LOCK' schakelt u de functie van de overige knoppen uit, zodat u de ingestelde spanning en stroom niet per ongeluk wijzigt.
Met de knop 'ON/OFF' zet u de ingestelde uitgangsspanning wel of niet op de uitgangsconnectoren. In de OFF-stand verschijnt 'OFF' op het A-display.
De voeding onthoudt de laatste instellingen van spanning en stroom bij het uitschakelen van de netspanning. Bij het weer inschakelen gaat de uitgang naar deze instellingen. U kunt echter kiezen voor wel of een spanning op de uitgangen bij het inschakelen van de netspanning. Bij levering staat de voeding ingesteld op geen spanning. U moet dan even op de knop 'ON/OFF' drukken om spanning op de uitgang te krijgen. U kunt dit wijzigen door de 'ON/OFF' knop lang in te drukken. Op het stroomdisplay verschijnt dan 'dON'. Vanaf dat moment levert de voeding onmiddellijk spanning bij het inschakelen van de netspanning.
Door het indrukken van de knop 'WATT' berekent de schakeling het geleverde vermogen en zet dit vermogen drie seconden in het A-display.
 |
| De bediening van de NPS-1601. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het instellen van de uitgangsspanning en -stroom
Bij het inschakelen van de netspanning staat de NPS-1601 in de modus waarbij u de uitgangsspanning kunt instellen. Druk op de encoder, het rechter cijfer van het V-display licht feller op. Door het draaien aan de encoder-knop kunt u de spanning in het 10 mV gebied instellen. Door herhaalde drukken op deze knop kunt u hetzelfde doen voor de 100 mV, 1 V en 10 V bereiken. Op deze manier kunt u heel snel de gewenste uitgangsspanning instellen.
Na een korte druk op de knop 'V/A' kunt u op dezelfde manier de maximale stroom instellen.
U ziet in welke instelmodus het apparaat staat door het branden van de LED's 'V' of 'A'.
De technische specificaties van de NPS-1601
Volgens de fabrikant voldoet dit product aan de onderstaande specificaties:
- Merk: Gophert
- Model: NPS-1601
- Richtprijs: € 50,00
- Bedrijfsspanning: 198 Vac ~ 264 Vac of 100 Vac ~ 144 Vac
- Ruststroom (220 V): 80 mA typisch
- Bedrijfsfrequentie: 45 Hz ~ 65 Hz
- Uitgangsspanning: 0,00 Vdc ~ 32,00 Vdc
- Uitgangsstroom: 0,000 A ~ 5,000 A
- Efficiëntie bij volle belasting: ≥ 87 %
- Nauwkeurigheid voltmeter: ±0,1 % + 2 cijfers
- Nauwkeurigheid ampèremeter: ±0,1 % + 3 cijfers
- Uitgangsstabiliteit spanning: 30 mV max.
- Ingangsstabiliteit spanning: 5 mV max.
- Uitgangsstabiliteit stroom: 50 mA max.
- Ingangsstabiliteit stroom: 20 mA max.
- Rimpel en ruis (top-tot-top): kleiner dan 10 mV
- Rimpel en ruis (effectief): kleiner dan 2 mV
- Reactietijd: 1,0 ms max.
- Bescherming tegen kortsluiting
- Tracking overspanning beveiliging (OVP)
- Tracking overstroom beveiliging (OCP)
- Overtemperatuur beveiliging (OTP)
De elektronica in de NPS-1601
Op de kop kan blijkbaar ook!
Na het losschroeven van de achterkant van de behuizing blijkt, tot onze verrassing, dat de elektronica niet op de bodemplaat zit maar op de bovenplaat van de behuizing! Dat betekent dus dat de hitte die in de componenten wordt gedissipeerd niet naar de vrije lucht kan opstijgen, maar de print verwarmt. U kunt de bodemplaat met enige moeite uit de zijprofielen schuiven, waardoor u een mooi inzicht krijgt in de elektronica van de voeding.
De hoofdprint
De hoofdprint is even breed als de behuizing en zit klem in gleuven in de zijkanten van de behuizing. Op deze manier is het gemakkelijk mogelijk de te koelen halfgeleiders rechtstreeks vanuit de print op de zijpanelen te schroeven. Wij tellen vijf halfgeleiders die op deze manier het gedissipeerd vermogen afstaan aan de behuizing van de voeding.
 |
| De elektronica in de NPS-1601. (© 2020 Jos Verstraten) |
Uiteraard werkt de NPS-1601 volgens het principe van de geschakelde voeding. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een TNY286DG AC/DC-converter van Power Integrations. De volledig galvanisch gescheiden terugkoppeling tussen het primaire en secundaire circuit wordt verzorgd door een optische koppelaar. Deze scheiding is ook mooi te zien op de koperzijde van de grote hoofdprint, zie de onderstaande foto die wij overgenomen hebben van Voltlog.com en die wij bewerkt hebben om die scheiding duidelijk te maken.
 |
| De scheiding tussen primair en secundair circuit op de print. (© Voltlog.com / Jos Verstraten) |
De bedrading van de netspanning
De manier waarop de netspanning in het apparaat wordt verwerkt bevalt ons niet zo erg. Zoals uit de onderstaande foto blijkt zijn de draden vrij slordig op de keuzeschakelaar en de ingangsconnector van de netkabel gesoldeerd. Geen gebruik van faston-connectoren of, op zijn minst, afwerking van de soldeerlassen met krimpkous. Dat kan veel professioneler!
Wat ons al helemaal niet bevalt is de manier waarop de netzekering in het apparaat is verwerkt. Niet eens een print zekeringhouder, maar een glaszekering die met twee draadjes op een printje is gesoldeerd. Niet zoals het hoort!
 |
| De invoer van de netspanning is alles behalve professioneel. (© 2020 Jos Verstraten) |
De elektronica achter de frontplaat
Achter de frontplaat zitten twee printjes als de delen van een sandwich op elkaar. Het ene printje bevat de microcontroller die de voeding bestuurt, de LED'jes en de encoder. Als controller wordt een 8 bit microcontroller van het type STM8S105K4T6C toegepast. Het tweede printje bevat de display's en de drukknopjes.
De twee 4 mm uitgangsconnectoren zijn op een derde printje bevestigd waarop ook een elco van 470 μF met 35 V bedrijfsspanning aanwezig is. Voor een voeding die 32 V kan leveren is dat dus vrij krap. Opvallend zijn de twee korte dikke draadjes waarmee de uitgangsspanning van de hoofdprint op het connectorprintje wordt aangesloten. Hierover zal niet veel spanning vallen, zelfs niet bij 5 A belasting.
 |
| De elektronica achter de frontplaat. (© 2020 Jos Verstraten) |
Als u de voorzijde van de printencombinatie bekijkt (excuses voor de onscherpe foto) stelt u vast dat er plaats is voor een vijfde drukknop, waarbij het woord 'Time' op de print is gedrukt. De bedoeling hiervan is onduidelijk. De twee IC'tjes onder de display's zijn schuifregisters van het type 74HC595 die worden toegepast voor het laten branden van de segmenten van de display's.
 |
| De voorzijde van de printen achter de frontplaat. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het testen van de NPS-1601 voeding
Maximale spanning en stroom
Het door ons geteste model was instelbaar tot 32,30 V en tot 5,1 A.
De aardingsweerstand
De metalen behuizing is verbonden met de aarding van de netstekker. Wij hebben de weerstand tussen de aarding in de netstekker en een van de schroefjes op de frontplaat gemeten als 0,056 Ω.
De rode en zwarte 4 mm connectoren op de frontplaat zijn niet verbonden met de aarding.
Het rendement
Geschakelde voedingen hebben als groot voordeel dat er erg weinig vermogen in het apparaat zélf verloren gaat. Dergelijke voedingen worden dus niet erg warm als er flink wat stroom bij lage spanningen wordt geleverd. Volgens de specificaties gebruikt het apparaat bij nullast 80 mA bij 220 V netspanning en is het rendement groter dan 87 %. In de onderstaande tabel ziet u de door ons gemeten rendementen bij een uitgangsspanning van 12 V. Het rustvermogen van 11,8 W komt bij een netspanning van 230 V overeen met een stroom van 51 mA. Het gespecificeerde rendement van 87 % wordt dus niet onder alle uitgangscondities gehaald.
 |
| Rustvermogen en rendement bij 12 V uitgangsspanning. (© 2020 Jos Verstraten) |
De nauwkeurigheid van de spanning instelling
Wij hebben de voeding vijftien minuten laten opwarmen en nadien de uitgangsspanning op diverse waarden ingesteld en de onbelaste uitgangsspanning gemeten met onze referentiemeter VC650BT met een nauwkeurigheid van ±0,03 %. De resultaten zijn verzameld in de onderstaande tabel. De gespecificeerde nauwkeurigheid van ±0,1 % wordt dus niet gehaald. Voor het instellen van de voedingsspanning van een schakeling is de reële nauwkeurigheid uiteraard uitstekend.
 |
| Nauwkeurigheid van het instellen van de uitgangsspanning. (© 2020 Jos Verstraten) |
De nauwkeurigheid van de stroom instelling
Wij hebben onze referentiemeter op het meten van gelijkstroom ingesteld (nauwkeurigheid ±0,3 %) en rechtstreeks aangesloten op de uitgangen van de voeding. Nadien hebben wij de kortsluitstroom op diverse waarden ingesteld. De resultaten zijn weer samengevat in de onderstaande tabel.
 |
| Nauwkeurigheid van het instellen van de uitgangsstroom. (© 2020 Jos Verstraten) |
De ingangsstabiliteit van de spanning
De grootte van de uitgangsspanning moet onafhankelijk zijn van de grootte van de netspanning. Die kan met tientallen volt variëren in de loop van één dag. Deze (on)afhankelijkheid wordt uitgedrukt door het begrip 'ingangsstabiliteit'. Deze grootheid geeft aan met hoeveel mV de uitgangsspanning varieert over het gespecificeerde bereik van de netspanning. Volgens de specificaties heeft de NPS-1601 een ingangsstabiliteit van 5 mV max.
Dat hebben wij getest door ons testexemplaar te voeden via een variac, een regelbare transformator. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel en zijn dus uitstekend.
 |
| De ingangsstabiliteit van de NPS-1601. (© 2020 Jos Verstraten) |
De uitgangsstabiliteit van de spanning
Deze parameter geeft uiteraard aan hoe stabiel de uitgangsspanning blijft als u de uitgangsstroom laat stijgen tussen 0 mA en de maximale waarde. Volgens de specificaties mag de ingestelde spanning met maximaal 30 mV dalen als u de voeding maximaal belast. Wij hebben deze parameter gemeten bij uitgangsspanningen van 5 V, 10 V, 20 V en 30 V en de resultaten in één tabel samengevat. Bij alle metingen voldoet de voeding aan de specificatie.
 |
| De uitgangsstabiliteit van de NPS-1601. (© 2020 Jos Verstraten) |
Ruis en rimpel op de uitgangsspanning
Iedere voeding zet wat rimpel en wat ruis op haar uitgangsspanning. De kwaliteit van een voeding wordt in hoge mate bepaald door deze parameter. Deze stoorsignalen ontstaan bij geschakelde voedingen zoals de NPS-1601 als gevolg van het werkingsprincipe. Een breder of smaller deel van de ongestabiliseerde spanning wordt met een hoge frequentie aan de uitgangskringen van de voeding aangeboden. Deze kringen moeten van de geschakelde spanning een mooie gelijkspanning maken. Dat lukt maar gedeeltelijk en een deel van de schakelfrequentie belandt als ruis op de uitgang van de voeding.
Wij hebben de ruis en rimpel gemeten met een breedbandige millivoltmeter en met de oscilloscoop. Het eerste apparaat meet de effectieve waarde van de stoorsignalen, het tweede de top-top-top waarde en de smalle pieken in de storingen.
 |
| De effectieve waarde van ruis en rimpel op de uitgangsspanning. (© 2020 Jos Verstraten) |
Volgens de specificaties is de effectieve waarde van de rimpel en ruis kleiner dan 2 mV. Daar wordt dus niet aan voldaan. De top-tot-top waarde moet kleiner zijn dan 10 mV. Zoals uit het onderstaand oscillogram volgt wordt ook hier niet aan voldaan. De ruis en rimpel op de uitgangsspanning werd gemeten bij 12 V en een belasting van 3 A en bedraagt ongeveer 30 mV.
 |
| De top-tot-top van ruis en rimpel op de uitgangsspanning. (© 2020 Jos Verstraten) |
De schakelfrequentie van de voeding
Als het bovenstaande oscillogram wordt vergroot door de horizontale as op een kleinere tijd in te stellen kunt u een indruk krijgen van de frequentie waarop de schakelende voeding werkt. De frequentiemeting van de oscilloscoop laat het afweten, die wordt misleid door de ruis op het signaal en geeft een onstabiele en veel te hoge frequentie weer (7,49 MHz). Dank zij de cursor-functie van iedere digitale oscilloscoop kunnen wij de periode van één sinus meten en berekent de oscilloscoop daaruit een schakelfrequentie van 555 kHz.
 |
| Meting van de schakelfrequentie van de voeding. (© 2020 Jos Verstraten) |
Transiënt verschijnselen
Als u met de drukknop 'ON/OFF' de uitgangsspanning op de uitgangsconnectoren zet moet de voeding dat doen zonder dat er overshoot op de uitgangsspanning optreedt. De NPS-1601 doet dit heel keurig, zie de onderstaande foto. De voeding werd ingesteld op 30,00 V en belast met een weerstand van 10 Ω. Bij het inschakelen gaat er dus een stroom van 3 A vloeien. Zoals uit het uitvergrote oscillogram blijkt gaat de uitgangsspanning keurig en zonder schokken in ongeveer 100 ms van 0 V naar 30 V.
 |
| Spanningsverloop bij inschakelen van de voeding. (© 2020 Jos Verstraten) |
Ook bij een kortsluiting gedraagt de uitgangsspanning zich keurig. De op 30 V ingestelde en met 3 A belaste voeding werd kortgesloten met een meetsnoertje. In het onderstaand oscillogram ziet u hoe de uitgangsspanning van de voeding zich gedraagt bij het aanbrengen en nadien weer verwijderen van de kortsluiting. Het rode lijntje geeft het massapotentiaal weer. De spanning gaat dus niet helemaal naar nul, een gevolg van het feit dat de meetkabel waarmee de voeding wordt kortgesloten een weerstand heeft waar een spanning over valt bij een stroom van 3 A.
 |
| Verloop van de uitgangsspanning bij een kortsluiting. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het dynamisch gedrag van de NPS-1601
In de praktijk zal een voeding belast worden met een variërende stroom. Denk bijvoorbeeld aan de voeding van een eindversterker waar heel grote stroompieken met frequenties van meerdere kHz kunnen voorkomen. Het is wél de bedoeling dat de uitgangsspanning van de voeding zo stabiel mogelijk blijft bij een dergelijke dynamische belasting. Dat kunt u op tientallen verschillende manieren meten. Om een idee te geven van het gedrag van de NPS-1601 hebben wij de voeding ingesteld op 12 V en het apparaat belast met de serieschakeling van een weerstand van 4 Ω en een MOSFET. Deze MOSFET wordt met een frequentie van 1 kHz in sper en in geleiding gestuurd. De stroom die de voeding levert springt dus 1.000 keer per seconde van 0 A naar 3 A. In het onderstaande oscillogram ziet u in het geel de variatie van de uitgangsspanning. De schaal van dit signaal is 50 mV/div. Het blauwe signaal geeft het signaal waarmee de MOSFET wordt gestuurd. Ook wat dit betreft gedraagt de NPS-1601 zich keurig, er verschijnen geen vreemdsoortige signalen op de uitgang.
 |
| Gedrag van de uitgangsspanning bij een dynamische belasting. (© 2020 Jos Verstraten) |
Ons oordeel over de NPS-1601 van Gophert
Wij kunnen ons niet voorstellen dat een hobby-elektronicus die deze voeding koopt niet zeer tevreden zal zijn over zijn of haar aankoop. Er valt in feite alleen op detailpunten kritiek te leveren op dit apparaat. Zo vinden wij het zeer vervelend als de netschakelaar niet op de frontplaat van een apparaat is terug te vinden. Maar het is duidelijk dat zo'n schakelaar niet meer past op de frontplaat en dat het vervullen van deze wens dus een grotere behuizing en een hogere prijs tot gevolg zou hebben.
De NPS-1601 levert goed gestabiliseerde en tamelijk ruisvrije spanningen waarmee u al uw experimenten en schakelingen van voeding kunt voorzien.
Een pluspunt vinden wij dat u met deze digitaal in te stellen voeding de uitgangsspanning net zo gemakkelijk wijzigt als met een ouderwetse lineaire voeding.
NPS-1601 32 V / 5 A labvoeding
