Úvod a výukový program o programovatelném napájecím zdroji!: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Pokud jste někdy přemýšleli o programovatelných napájecích zdrojích, pak musíte projít tímto návodem, abyste získali úplné znalosti a praktický příklad programovatelného napájecího zdroje.

Také každý, koho zajímá elektronika, projděte si tento návod a prozkoumejte několik nových zajímavých věcí….

Zůstaňte naladěni !!

Krok 1: Co je to programovatelný napájecí zdroj a čím se liší?

Už je to nějaký čas, co jsem nahrál jakýkoli nový instructable. Tak mě napadlo rychle nahrát nový instructable na velmi nezbytný nástroj (pro všechny fandy/elektronické nadšence/profesionály), což je programovatelný napájecí zdroj.

Tady tedy vyvstává první otázka, co je to programovatelný zdroj?

Programovatelný napájecí zdroj je typ lineárního napájecího zdroje, který umožňuje plnou kontrolu výstupního napětí a proudu jednotky prostřednictvím digitálního rozhraní/analogového/RS232.

Čím se tedy liší od tradičního lineárního napájecího zdroje LM317/LM350/od jiného IC? Pojďme se podívat na klíčové rozdíly.

1) Hlavním velkým rozdílem je ovládání:

Obecně naše tradiční napájení LM317/LM350/jakékoli jiné IC pracuje v režimu CV (konstantní napětí), kde nemáme žádnou kontrolu nad proudem. Zatížení odebírá proud podle potřeby tam, kde jej nemůžeme ovládat. programovatelné napájení, můžeme ovládat napěťová i proudová pole jednotlivě.

2) Ovládací rozhraní:

V našem napájení založeném na LM317/LM350 otočíme hrnec a výstupní napětí se podle toho mění.

Pro srovnání, v programovatelném napájecím zdroji můžeme buď nastavit parametry pomocí numerické klávesnice, nebo je můžeme změnit pomocí rotačního kodéru, nebo dokonce můžeme parametry ovládat přes PC na dálku.

3) Ochrana výstupu:

Pokud zkrátíme výstup naší tradiční dodávky, sníží se napětí a dodá plný proud. Během krátké doby se tedy řídicí čip (LM317/LM350/jakýkoli jiný) poškodí v důsledku přehřátí.

Ale ve srovnání, V programovatelném napájení můžeme výstup úplně vypnout (pokud chceme), když dojde ke zkratu.

4) Uživatelské rozhraní:

Obecně k tradičnímu napájení musíme připojit multimetr pro kontrolu výstupního napětí pokaždé. Kromě toho je ke kontrole výstupního proudu potřeba také proudový senzor/přesný klešťový měřič.

(Pozn.: Zkontrolujte prosím můj 3A variabilní napájecí zdroj, který je zde instruovatelný a který se skládá z vestavěného odečtu napětí a proudu na barevném displeji)

Kromě toho má v programovatelném zdroji vestavěný displej, který zobrazuje všechny potřebné informace, jako je aktuální napětí/proudový zesilovač/nastavené napětí/nastavený zesilovač/režim provozu a mnoho dalších parametrů.

5) Počet výstupů:

Předpokládejme, že chcete provozovat obvod/zvukový obvod založený na OP-AMP, kde budete potřebovat všechny Vcc, 0v a GND. Naše lineární napájení bude poskytovat pouze Vcc a GND (jednokanálový výstup), takže nemůžete provozovat tyto typy obvodů pomocí lineárního napájení (Budete potřebovat dva z nich zapojené do série).

Pro srovnání, typický programovatelný zdroj má minimálně dva výstupy (některé mají tři), které jsou elektronicky izolované (neplatí pro každé programovatelné napájení) a můžete je snadno spojit do série, abyste získali požadovaný Vcc, 0, GND.

Existuje také mnoho rozdílů, ale toto jsou hlavní klíčové rozdíly, které jsem popsal. Doufejme, že získáte představu o tom, co je programovatelný napájecí zdroj.

Také ve srovnání se SMPS má programovatelný napájecí zdroj na výstupu velmi malý šum (nežádoucí AC součásti/elektrické špičky/EMF atd.) (Protože je lineární).

Nyní přejdeme k dalšímu kroku!

Poznámka: Zde se můžete podívat na moje video týkající se mého programovatelného napájecího zdroje Rigol DP832.

Krok 2: Co je režim CV & CC jakéhokoli napájecího zdroje?

Pokud jde o CV a CC, je to pro mnohé z nás velmi matoucí. Známe plnou formu, ale v mnoha případech nemáme správnou představu, jak fungují. Podívejme se na oba režimy a porovnat, v čem se liší ze svého pracovního pohledu.

Režim CV (konstantní napětí):

V režimu CV (ať už v případě jakéhokoli napájecího zdroje/nabíječky baterií/téměř čehokoli, co jej má) zařízení obecně udržuje na výstupu konstantní výstupní napětí nezávislé na proudu, který je z něj odebírán.

Nyní si vezměme příklad.

Řekněme, že mám 50w bílou LED, která běží na 32v a spotřebovává 1,75A. Nyní, když připojíme LED k napájecímu zdroji v režimu konstantního napětí a nastavíme napájení na 32v, napájecí zdroj bude regulovat výstupní napětí a bude udržovat stejně na 32 V. Nebude sledovat proud spotřebovaný LED.

Ale

Tyto typy LED diod odebírají více proudu, když se zahřívají (tj. Odeberou více proudu, než je specifikovaný proud v datovém listu, tj. 1,75 A, a mohou dosahovat až 3,5 A. Pokud pro tuto LED uvedeme napájení v režimu CV, nebude se dívat na odebíraný proud a pouze regulovat výstupní napětí, a proto bude LED v konečném důsledku dlouhodobě poškozena kvůli nadměrné spotřebě proudu.

Zde vstupuje do hry režim CC !!

Režim CC (konstantní proud/řízení proudu):

V režimu CC můžeme nastavit MAX proud odebíraný jakýmkoli zatížením a můžeme jej regulovat.

Řekněme, že nastavíme napětí na 32 V a nastavíme maximální proud na 1,75 A a připojíme stejnou LED k napájení. Co se stane? Nakonec se LED zahřeje a pokusí se ze zdroje čerpat více proudu. Nyní „Náš napájecí zdroj udrží na výstupu stejný zesilovač, tj. 1,75, SNÍŽENÍM NAPĚTÍ (jednoduchý Ohmův zákon), a proto bude naše LED dlouhodobě uložena.

Totéž platí pro nabíjení baterie při nabíjení jakékoli baterie SLA/Li-ion/LI-po. V první části nabíjení musíme regulovat na proud pomocí režimu CC.

Vezměme si další příklad, kde chceme nabíjet baterii 4,2 V/1 000 mAh, která je dimenzována na 1 C (tj. Můžeme baterii nabíjet maximálním proudem 1 A). Ale z důvodu bezpečnosti budeme proud regulovat maximálně na 0,5 C tj. 500mA.

Nyní nastavíme napájecí zdroj na 4,2 V a nastavíme maximální proud na 500 mA a připojíme k němu baterii. Nyní se baterie pokusí přivést více proudu ze zdroje pro první nabíjení, ale náš napájecí zdroj bude proud regulovat o něco nižší napětí. Jak se napětí baterie nakonec zvýší, bude potenciální rozdíl mezi zdrojem a baterií menší a proud odebíraný baterií se sníží. Nyní kdykoli nabíjecí proud (proud odebíraný baterií) klesne pod 500 mA, napájení se přepne do režimu CV a na výstupu bude udržovat stálých 4,2 V, aby se baterie po zbytek času dobila!

Zajímavé, že?

Krok 3: Je jich tolik !!

K dispozici je mnoho programovatelných napájecích zdrojů od různých dodavatelů. Pokud tedy stále čtete a jste odhodláni jeden získat, musíte se nejprve rozhodnout pro některé parametry !!

Každý a každý napájecí zdroj se navzájem liší z hlediska přesnosti, počtu výstupních kanálů, celkového výkonu, maximálního napětí/proudu atd.

Nyní, pokud ho chcete vlastnit, nejprve se rozhodněte, jaké je maximální výstupní napětí a proud, se kterým obvykle pracujete pro každodenní použití! Poté vyberte počet výstupních kanálů, které potřebujete pro práci s různými obvody najednou. Potom přichází celkový výkon, tj. Jaký maximální výkon potřebujete (vzorec P = VxI). Pak přejděte k rozhraní, jako buď potřebujete styl numerické klávesnice/rotačního kodéru, nebo potřebujete rozhraní analogového typu atd.

Nyní, pokud jste se rozhodli, pak konečně přichází hlavní důležitý faktor, tj. Cena. Vyberte si jeden podle svého rozpočtu (a očividně zkontrolujte, zda jsou v něm k dispozici výše uvedené technické parametry).

A v neposlední řadě se očividně podívejte na dodavatele. Doporučil bych vám nákup u renomovaného dodavatele a nezapomeňte zkontrolovat zpětnou vazbu (poskytnutou jinými zákazníky).

Nyní si vezmeme příklad:

Obecně pracuji s digitálními logickými obvody/obvody souvisejícími s mikrokontrolérem, které obecně vyžadují 5v/max 2A (pokud používám nějaké motory a podobné věci).

Někdy také pracuji na zvukových obvodech, které potřebují až 30 V/3 A a také duální napájení. Takže si vyberu zdroj, který může dávat max. 30 V/3 A a má duální elektronicky izolované kanály. (Tj. Každý kanál může dodávat 30v/3A a nebudou mít žádnou běžnou lištu GND nebo VCC). Obecně nepotřebuji žádnou fantastickou numerickou klávesnici! (Ale samozřejmě hodně pomáhají). Nyní můj maximální rozpočet je 500 $. Takže i vybere napájecí zdroj podle mých výše uvedených kritérií …

Krok 4: Můj napájecí zdroj …. Rigol DP832

Podle mých potřeb je tedy Rigol DP832 dokonalým vybavením pro mé použití (ZNOVU, SILNĚ V MÉM NÁZORU).

Pojďme se na to rychle podívat. Má tři různé kanály. Ch1 a Ch2/3 jsou elektronicky izolované. Ch1 a Ch2 mohou oba dávat max. 30v/3A. Můžete je zapojit do série, abyste získali až 60v (maximální proud bude 3A). Také je můžete paralelně připojit a získat tak maximálně 6A (maximální napětí bude 30v). Ch2 a Ch3 mají společnou zem. Ch3 může dát max. 5v/3A, což je vhodné pro digitální obvody. Celkový výstupní výkon všech tří kanálů dohromady je 195 W. V Indii mě to stálo kolem 639 $ (zde v Indii je to trochu drahé ve srovnání s webem Rigol, kde je uvedeno kvůli dovozním poplatkům na 473 $ a daně..)

Můžete vybrat různé kanály stisknutím tlačítka 1/2/3 a vybrat příslušný kanál. Každý jednotlivý kanál lze zapnout/vypnout pomocí odpovídajících přepínačů. Můžete je také zapnout/vypnout najednou pomocí jiného vyhrazeného přepínače s názvem Vše Ovládací rozhraní je zcela digitální. Poskytuje numerickou klávesnici pro přímé zadávání libovolného napětí/proudu. K dispozici je také rotační kodér, pomocí kterého můžete postupně zvyšovat/snižovat daný parametr.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp - čtyři speciální klávesy slouží k zadání požadované entity. Tyto klávesy lze také použít k pohybu kurzoru Nahoru/Dolů/Vpravo/Vlevo.

Pod displejem je pět kláves, které fungují podle textu, který je zobrazen na displeji nad spínači. Řekněme například, pokud chci zapnout OVP (přepěťová ochrana), pak musím stisknout třetí spínač zleva zapnout OVP.

Napájecí zdroj má pro každý kanál OVP (přepěťová ochrana) a OCP (nadproudová ochrana).

Předpokládejme, že chci spustit obvod (který může tolerovat maximálně 5 V), kde budu postupně zvyšovat napětí z 3,3 V na 5 V. Nyní, když omylem vložím napětí více než 5 V otáčením knoflíku a nedívám se na displej, obvod bude smažený. Nyní v tomto případě začne fungovat OVP. Nastavím OVP na 5v. Nyní budu postupně zvyšovat napětí z 3,3 V a kdykoli bude dosaženo limitu 5 V, kanál se vypne náklad.

Totéž platí pro OCP. Pokud nastavím určitou hodnotu OCP (například 1A), kdykoli proud odebíraný zátěží dosáhne tohoto limitu, výstup se vypne.

Toto je velmi užitečná funkce k ochraně vašeho cenného designu.

Existuje také mnoho dalších funkcí, které nyní nebudu vysvětlovat. Řekněme, že existuje časovač, pomocí kterého můžete vytvořit určitý tvar vlny, jako je čtverec/pila atd. Také můžete po určité době zapnout/vypnout jakýkoli výstup.

Mám model s nižším rozlišením, který podporuje zpětné čtení libovolného napětí/proudu až na dvě desetinná místa. Například: Pokud nastavíte 5 V a zapnete výstup, displej vám ukáže 5,00 a totéž platí pro proud.

Krok 5: Dost řečí, pojďme něco vylepšit (také, CV/CC režim přepracován!)

Nyní je čas připojit zátěž a zapnout napájení.

Podívejte se na první obrázek, kde jsem připojil svou domácí atrapu zátěže ke kanálu 2 napájecího zdroje.

Co je to atrapa zátěže:

Dummy load je v podstatě elektrická zátěž, která odebírá proud z jakéhokoli zdroje energie. Ale při skutečném zatížení (jako žárovka/motor) je spotřeba proudu fixní pro konkrétní žárovku/motor. Ale v případě atrapy zátěže můžeme upravit proud odebíraný zátěží pomocí hrnce, tj. můžeme zvýšit/snížit spotřebu energie podle našich potřeb.

Nyní můžete jasně vidět, že zátěž (dřevěná krabice vpravo) čerpá ze zdroje 0,50 A. Nyní se podívejme na displej napájecího zdroje. Můžete vidět, že kanál 2 je zapnutý a ostatní kanály jsou vypnuté (Zelený čtverec je kolem kanálu 2 a jsou zobrazeny všechny výstupní parametry, jako je napětí, proud, výkon rozptýlený zátěží). Zobrazuje napětí jako 5 V, proud jako 0,53 A (což je správné a moje fiktivní zátěž čte o něco méně, tj. 0,50A) a celkový výkon rozptýlený zátěží, tj. 2,650W.

Nyní se podívejme na displej napájecího zdroje na druhém obrázku ((zvětšený obrázek displeje). Nastavil jsem napětí 5v a maximální proud je nastaven na 1A. Napájení dává na výstupu stabilních 5V. v tomto bodě zátěž čerpá 0,53 A, což je méně než nastavený proud 1 A, takže napájecí zdroj neomezuje proud a režim je režim CV.

Pokud proud odebíraný zátěží dosáhne 1A, napájení přejde do režimu CC a sníží napětí, aby na výstupu udrželo konstantní proud 1A.

Nyní zkontrolujte třetí obrázek. Zde vidíte, že atrapa zátěže čerpá 0,99 A. Takže v této situaci by měl napájecí zdroj snížit napětí a vytvořit na výstupu stabilní proud 1 A.

Podívejme se na 4. obrázek (zvětšený obrázek displeje), kde je vidět, že se režim změnil na CC. Napájení snížilo napětí na 0,28 V, aby se udržoval proud zátěže na 1 A. Opět platí, že vítězí ohmův zákon !!!!

Krok 6: Pojďme se pobavit … Čas na testování přesnosti

Nyní přichází nejdůležitější část jakéhokoli napájecího zdroje, tj. Přesnost. V této části tedy zkontrolujeme, jak přesné tyto typy programovatelných napájecích zdrojů skutečně jsou !!

Zkouška přesnosti napětí:

Na prvním obrázku jsem nastavil napájení na 5V a vidíte, že můj nedávno kalibrovaný multimetr Fluke 87v ukazuje 5,002v.

Nyní se podívejme na datový list na druhém obrázku.

Přesnost napětí pro Ch1/Ch2 bude v rozsahu, jak je popsáno níže:

Nastavte napětí +/- (0,02% z nastaveného napětí + 2mv). V našem případě jsem připojil multimetr k Ch1 a nastavené napětí je 5v.

Horní hranice výstupního napětí tedy bude:

5v + (0,02% z 5v + 0,002v), tj. 5,003v.

& dolní mez pro výstupní napětí bude:

5v - (0,02% z 5v + 0,002v), tj. 4,997.

Můj nedávno kalibrovaný průmyslový standardní multimetr Fluke 87v ukazuje 5,002v, což je v uvedeném rozsahu, jak jsme vypočítali výše. Musím říci, že velmi dobrý výsledek !!

Aktuální test přesnosti:

Znovu se podívejte do datového listu pro aktuální přesnost. Jak bylo popsáno, aktuální přesnost pro všechny tři kanály bude:

Nastavte proud +/- (0,05% z nastaveného proudu + 2mA).

Nyní se podívejme na třetí obrázek, kde jsem nastavil maximální proud na 20 mA (Napájení přejde do režimu CC a pokusím se udržet 20 mA, když připojím multimetr) a můj multimetr ukazuje 20,48 mA.

Nyní nejprve vypočítáme rozsah.

Horní hranice výstupního proudu bude:

20mA + (0,05% z 20mA + 2mA), tj. 22,01mA.

Dolní mez výstupního proudu bude:

20mA - (0,05% z 20mA + 2mA), tj. 17,99mA.

Moje důvěryhodná společnost Fluke ukazuje 20,48 mA a hodnota je opět ve výše vypočítaném rozsahu. Znovu jsme získali dobrý výsledek pro náš aktuální test přesnosti. Napájení nás nezklamalo …

Krok 7: Konečný verdikt…

Nyní jsme se dostali k poslednímu dílu…

Naštěstí bych vám mohl poskytnout malou představu o tom, co jsou programovatelné napájecí zdroje a jak fungují.

Pokud to s elektronikou myslíte vážně a děláte nějaké seriózní návrhy, domnívám se, že ve vašem arzenálu by měl být přítomen jakýkoli typ programovatelného napájecího zdroje, protože doslova neradi smažíme naše vzácné konstrukce kvůli náhodnému přepětí/nadproudu/zkratu.

Nejen to, ale také s tímto typem napájení můžeme přesně nabíjet jakýkoli typ Li-po/Li-ion/SLA baterie bez obav z vzplanutí/jakoukoli speciální nabíječku (Protože Li-po/Li-ion baterie jsou náchylné k vznícení, pokud správné parametry nabíjení nesplňují!).

Nyní je čas se rozloučit!

Pokud si myslíte, že tento Instructable odstraňuje všechny naše pochybnosti, a pokud jste se z něj něco dozvěděli, dejte palec nahoru a nezapomeňte se přihlásit k odběru! Podívejte se také na můj nedávno otevřený kanál youtube a vyjádřete své cenné názory!

Veselé učení….

Ahoj !!