Bild 1: Das Netzgerät HMP4040 bietet die für den Laboreinsatz wesentlichen Merkmale bei Präzision, Netz- und Lastausregelung sowie Flexibilität.

Bild 1: Das Netzgerät HMP4040 bietet die für den Laboreinsatz wesentlichen Merkmale bei Präzision, Netz- und Lastausregelung sowie Flexibilität.Hameg

Die Labor-Stromversorgung HMP4040 (Bild 1) bietet eine Einstellgenauigkeit von < 0,05 % bei einer Spannung von + 5 mV (typisch ±2 mV) und von < 0,1 % bei einem Strom von + 5 mA (typisch ±1 mA bei I < 500 mA). Die Stell- und Rückleseauflösung ist hoch mit 1 mV bis zu 0,2 mA, und die Restwelligkeit von < 150 μVEff  ist gering durch die lineare Nachregelung. Wie Last- und Netzschwankungen ausgeglichen werden, zeigen die technischen Daten. Bild 2 ist das Blockschaltbild für einen Kanal, je nach Modell gibt es drei (HMP4030) oder vier Kanäle (HMP4040). Bilder 3 und 4 zeigen das Innenleben, in diesem Fall die 4-Kanal-Version.

Bild 2: Blockschaltbild eines Reglerkanals.

Bild 2: Blockschaltbild eines Reglerkanals.Hameg

Die Oberseite der Hauptplatine (Bild 3) wird beherrscht vom 700-VA-Ringkerntrafo (13), der die vier zweistufigen Reglerkanäle mit herunter transformierter Wechselspannung versorgt, die er aus dem Netzanschlussboard (14) bezieht, das neben dem zweipoligen Netzschalter und dem Spannungswähler über ein Netzfilter und eine Anlaufstrombegrenzung verfügt. Die vier Reglerkanäle sind durch Optokoppler (20) galvanisch voneinander getrennt und ebenso von Masse. Jeder Kanal beginnt mit dem Hauptgleichrichter (15), gefolgt vom Schaltvorregler (10), der mit 170 kHz arbeitet und unter anderem für die hohe Effizienz des Gerätes verantwortlich ist. Die lineare Nachregelung (17) verbessert Regelgenauigkeit und -geschwindigkeit und verringert zusammen mit der HF-Drossel (18) die Störamplitude auf dem Ausgangssignal. Jeder Ausgang, die alle galvanisch getrennt, erdfrei und kurzschlussfest sind, ist durch Ausgangs-Schutzdioden (19) gegen Verpolung und Überspannung geschützt. Eine zusätzliche Schutzdiode (16) verhindert Schäden durch Rückspeisung. Der Überspannungsschutz (OVP) ist für alle Ausgänge frei einstellbar. Ein Ausgangsschutzrelais (5) trennt bei inaktivem Ausgang die Kanalelektronik von der Last. Der bei der Messung des Ausgangsstroms erfasste Stromwert löst die elektronische Sicherung aus. Begrenzung und Anzeige des Ausgangsstroms erfolgt über Shunt-Widerstände. 

Bild 3: Oberseite des Gerätes und der Hauptplatine.

Bild 3: Oberseite des Gerätes und der Hauptplatine.Hameg

Bilder 3 und 4 zeigen darüber hinaus weitere wesentliche Komponenten. Bei Punkt 1 ist es der in das Frontchassis eingebaute Frontcontroller für die Steuerung des gesamten Gerätes sowie für die Bedienung von Tastatur, Display und Remote-Interface. Soll-, Istwerte und Gerätestatus zeigt das vollgrafische SW-Display (2). Pro Kanal gibt es vier Frontbuchsen (3) jeweils für die Ausgangsspannung +/- und die Sense-Leitungen zum Ausregeln des Spannungsabfalls auf der Anschlussleitung. Der Digital/Analogwandler (6) erzeugt die Sollwertvorgabe für die Regelkreise. Der Analog/Digitalwandler (7) erfasst die Istwerte für Ausgangsspannung und -strom. Je ein Mikrocontroller (8) pro Kanal übernimmt die Steuerung der analogen Regler für Ausgangsspannung und -strom, die Implementierung von Sicherheitsfunktionen (OCP, OVP, Übertemperatur) sowie die Steuerung der Easy-Arb-Funktion. Einen temperaturgesteuerten Lüfter beinhaltet der Kühlkörper (9). Er ist aus folgenden Gründen innenliegend: Durch Abdeckung gelangt der Luftstrom nicht in das Geräteinnere, es besteht keine Verletzungsgefahr durch von außen zugängliche Kühlrippen und es kann zu keinen Verbrennungen durch eine versehentliche Berührung kommen.

Bild 4: Unterseite des Gerätes.

Bild 4: Unterseite des Gerätes.Hameg

Die Leitungen (11) führen zu den Anschlüssen auf der Geräterückseite, es sind pro Kanal die Ausgangsspannungen +/- sowie zwei Sense-Leitungen. Das steckbare Remote-Interface (12) dient der Fernsteuerung des Gerätes, Standard sind Dual-RS-232 + USB, optional USB + Ethernet sowie GPIB.

Neben seinen guten technischen Werten zeichnet sich das Gerät durch den komfortablen Parallel-/Serienbetrieb, die gemeinsame Spannungs- und Stromeinstellung im Tracking-Modus (individuelles Kanal-Linking) und die individuelle Wahl der Kanäle aus. Der Preis für das 3-Kanal-HMP4030 beträgt 1428 Euro (Netto/Liste) und für das 4-Kanal-HMP4040 1658 Euro.

Technische Daten

  • Ausgangswerte:
  • HMP4030 3 x 0…32 V / 0…10 A, (5 A bei 32 V, 160 W maximal)
  • HMP4040 4 x 0…32 V / 0…10 A, (5 A bei 32 V, 160 W maximal)
  • Auflösung:
  • Spannung 1 mV
  • Strom < 1 A: 0,2 mA; ≥ 1 A: 1 mA
  • Einstellgenauigkeit:
  • Spannung < 0,05 % + 5 mV (typisch ±2 mV)
  • Strom< 0,1 % + 5 mA (typisch ±1 mA bei I < 500 mA)
  • Messgenauigkeit: 
  • Spannung < 0,05 % + 2 mV
  • Strom< 500mA: < 0,05 % + 0,5 mA, typisch ±0,5 mA
  • Strom ≥ 500 mA: < 0,05 % + 2 mA, typisch ±2 mA
  • Restwelligkeit: 3 Hz…100 kHz     3 Hz…20 MHz
  • Spannung < 150 μVEff         1,5 mVEff typisch
  • Strom < 1 mAEff
  • Stabilisierung bei Laständerung (10 bis 90 %):
  • Spannung < 0,01 % + 2 mV
  • Strom< 0,01 % + 250 μA
  • Stabilisierung bei Netzspannungsänderung (±10 %):
  • Spannung < 0,01 % + 2 mV
  • Strom < 0,01 % + 250 μA
  • Vollständige Lastausregelung:< 100 μs
  • (bei 10 bis 90 % Lastsprung, Ausregelung innerhalb 10 mV UNenn)