Uvod i vodič o programabilnom napajanju!: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Ako ste se ikada pitali o programabilnim izvorima napajanja, morate proći kroz ovo uputstvo da biste stekli potpuno znanje i praktičan primjer programabilnog napajanja.

Takođe svi koji se zanimaju za elektroniku, molimo vas da prođete kroz ovo uputstvo da istražite neke nove zanimljive stvari …

Ostanite s nama !!

Korak 1: Šta je programibilno napajanje i po čemu se razlikuje?

Prošlo je dosta vremena otkad sam učitao bilo koju novu instrukciju. Pa sam mislio brzo postaviti novu instrukciju na vrlo potreban alat (za sve ljubitelje/ljubitelje elektronike/profesionalce) koji je programabilno napajanje.

Dakle, ovdje se postavlja prvo pitanje šta je programibilna opskrba?

Programabilno napajanje je vrsta linearnog napajanja koje omogućuje potpunu kontrolu izlaznog napona i struje jedinice putem digitalnog sučelja/analognog/RS232.

Dakle, po čemu se razlikuje od tradicionalnog LM317/LM350/bilo kojeg drugog linearnog napajanja zasnovanog na IC -u? Pogledajmo ključne razlike.

1) Glavna velika razlika je kontrola:

Općenito, naš tradicionalni LM317/LM350/bilo koje drugo napajanje zasnovano na IC radi na CV (konstantni napon) načinu rada gdje nemamo kontrolu nad strujom. Opterećenje vuče struju prema svojim potrebama tamo gdje je ne možemo kontrolirati. Ali u programibilnim napajanjem, možemo pojedinačno kontrolirati i polja napona i struje.

2) Kontrolni interfejs:

U našem napajanju zasnovanom na LM317/LM350 okrećemo lonac i izlazni napon se u skladu s tim mijenja.

Za usporedbu, u programabilnom izvoru napajanja možemo postaviti parametre pomoću numeričke tipkovnice ili ih promijeniti pomoću rotacijskog davača, ili čak možemo daljinski kontrolirati parametre putem računala.

3) Izlazna zaštita:

Ako kratkospojimo izlaz našeg tradicionalnog napajanja, on će smanjiti napon i opskrbiti punu struju. Tako će se u kratkom rasponu upravljački čip (LM317/LM350/bilo koji drugi) oštetiti zbog pregrijavanja.

Za usporedbu, u programabilnom napajanju možemo potpuno zatvoriti izlaz (ako želimo) kada dođe do kratkog spoja.

4) Korisničko sučelje:

Općenito, u tradicionalnom napajanju, moramo svaki put priključiti multimetar za provjeru izlaznog napona. Također, osim toga, za provjeru izlazne struje potreban je trenutni senzor/precizni mjerač stezaljki.

(Napomena: Ovdje provjerite moje napajanje sa 3A varijabilnim stolom za napajanje koje se sastoji od ugrađenog očitavanja napona i struje na ekranu u boji)

Osim toga, u programabilnom napajanju ima ugrađeni ekran koji prikazuje sve potrebne informacije poput trenutnog napona/strujnog pojačala/postavljenog napona/podešenog pojačala/načina rada i mnogih drugih parametara.

5) Broj izlaza:

Pretpostavimo da želite pokrenuti sklop/audio kolo zasnovano na OP-AMP-u gdje će vam trebati svi Vcc, 0v i GND. Naše linearno napajanje dat će samo Vcc & GND (jednokanalni izlaz) tako da ne možete pokrenuti ovu vrstu kola pomoću linearnog napajanja (trebat će vam dva spojena u nizu).

Za usporedbu, tipično programibilno napajanje ima minimalno dva izlaza (neki imaju tri) koji su elektronički izolirani (ne vrijedi za svako programibilno napajanje) i lako ih možete spojiti u seriju kako biste dobili potrebne Vcc, 0, GND.

Postoje i mnoge razlike, ali ovo su glavne ključne razlike koje sam opisao. Nadamo se da ćete dobiti ideju o tome šta je programibilno napajanje.

Takođe, u poređenju sa SMPS -om, programabilno napajanje ima vrlo malo šuma (neželjene komponente naizmjenične struje/električni šiljci/EMF itd.) Na izlazu (jer je linearan).

Pređimo sada na sljedeći korak!

Napomena: Ovdje možete pogledati moj video zapis o mojem programabilnom napajanju Rigol DP832.

Korak 2: Što je CV i CC način rada bilo kojeg izvora napajanja?

Mnogo nas zbunjuje što se tiče CV -a i CC -a. Znamo punu formu, ali u mnogim slučajevima nemamo odgovarajuću ideju kako oni funkcioniraju. Pogledajmo oba načina i napraviti poređenje po čemu se razlikuju od svoje radne perspektive.

CV (konstantni napon) način rada:

U CV načinu rada (bilo da je u pitanju napajanje/punjač baterija/gotovo sve što ga ima), oprema općenito održava konstantan izlazni napon na izlazu neovisno o struji koja se iz njega izvlači.

Uzmimo sada primjer.

Recimo, imam bijelu LED lampicu od 50 W koja radi na 32v i troši 1.75A. Sada ako LED diodu priključimo na napajanje u načinu konstantnog napona i postavimo napajanje na 32v, napajanje će regulirati izlazni napon i održavat će ionako je na 32v. Neće nadzirati struju koju LED troši.

Ali

Ova vrsta LED dioda troši više struje kada se zagrije (tj. Vući će više struje od navedene na tablici s podacima, tj. 1.75A i može ići čak do 3.5A. Ako za ovu LED diodu stavimo napajanje u CV način rada, neće gledati u izvučenu struju i samo će regulirati izlazni napon, pa će se LED na kraju dugoročno oštetiti zbog prevelike potrošnje struje.

Ovdje CC mod dolazi u igru !!

CC (konstantna struja/kontrola struje) način rada:

U CC načinu rada možemo postaviti MAX struju koju vuče bilo koje opterećenje i možemo je regulirati.

Recimo, postavili smo napon na 32v i postavili maksimalnu struju na 1,75A i priključili istu LED na napajanje. Šta će se dogoditi? Na kraju će se LED zagrijati i pokušati izvući više struje iz napajanja. Sada ovaj put, naše napajanje će održavati isto pojačalo, tj. 1,75 na izlazu SNIŽAVANJEM NAPONA (jednostavan Ohmov zakon), pa će naša LED dioda biti dugoročno sačuvana.

Isto vrijedi i za punjenje baterije kada punite bilo koju SLA/Li-ion/LI-po bateriju. U prvom dijelu punjenja moramo se prilagoditi struji koristeći CC način rada.

Uzmimo još jedan primjer gdje želimo napuniti bateriju od 4,2v/1000mah koja je ocijenjena na 1C (tj. Možemo puniti bateriju s maksimalnom strujom od 1A). Ali zbog sigurnosti ćemo regulirati struju na maksimalno 0,5 C tj. 500mA.

Sada ćemo postaviti napajanje na 4.2v i postaviti maksimalnu struju na 500mA te ćemo na njega priključiti bateriju. Sada će baterija pokušati izvući više struje iz napajanja za prvo punjenje, ali naše napajanje će regulirati struju tako da s malo snižavanja napona. Kako će napon baterije na kraju porasti, razlika u potencijalu bit će manja između napajanja i baterije, a struja koju baterija povlači bit će smanjena. Sada kad god je punjenje (struja koju puni baterija) padne ispod 500mA, napajanje će se prebaciti u CV način rada i održavati stalnih 4,2 V na izlazu za punjenje baterije do kraja vremena!

Zanimljivo, zar ne?

Korak 3: Ima ih toliko vani !!

Mnogo programabilnih izvora napajanja dostupno je od različitih dobavljača. Dakle, ako još čitate i odlučni ste da ga nabavite, prvo morate odlučiti neke parametre !!

Svaki i svaki izvor napajanja međusobno se razlikuju u pogledu tačnosti, bez izlaznih kanala, ukupne izlazne snage, maksimalnog napona-struje/izlaza itd.

Sada, ako želite posjedovati jedan, prvo odlučite koji je maksimalni izlazni napon i struja s kojima općenito radite za svakodnevnu upotrebu! Zatim odaberite broj izlaznih kanala koji su vam potrebni za rad s različitim krugovima odjednom. Tada dolazi ukupna izlazna snaga, tj. Koliko vam je maksimalne snage potrebno (P = VxI formula). Zatim idite na sučelje kao što vam je ili potreban stil numeričke tipkovnice/rotacijskog davača ili vam je potrebno sučelje analognog tipa itd.

Sada, ako ste odlučili, napokon dolazi glavni važan faktor, odnosno cijena. Odaberite jedan prema svom budžetu (i očito provjerite jesu li u njemu dostupni gore pomenuti tehnički parametri).

I za kraj, ali ne i najmanje važno, očito pogledajte dobavljača. Preporučio bih vam da kupujete od renomiranog dobavljača i ne zaboravite provjeriti povratne informacije (koje su dali drugi kupci).

Uzmimo sada primjer:

Općenito radim s digitalnim logičkim krugovima/krugovima vezanim za mikrokontroler kojima je općenito potrebno 5v/max 2A (ako koristim takve motore i slično).

Također ponekad radim na audio krugovima kojima je potrebno čak 30v/3A i također dvostruko napajanje. Pa ću izabrati napajanje koje može dati maksimalno 30v/3A i imati dva elektronički izolirana kanala (tj. Svaki kanal može napajati 30v/3A i neće imati nikakvu zajedničku GND šinu ili VCC šinu). Općenito mi ne trebaju nikakve otmjene numeričke tastature poput stvari! (Ali naravno da puno pomažu). Sada moj maksimalni budžet iznosi 500 USD. odabrat će napajanje prema mojim gore navedenim kriterijima …

Korak 4: Moje napajanje …. Rigol DP832

Dakle, prema mojim potrebama, Rigol DP832 je savršena oprema za moju upotrebu (OPET, JAKO PO MIŠLJENJU).

Pogledajmo sada nakratko. Ima tri različita kanala. Ch1 i Ch2/3 su elektronički izolirani. Ch1 i Ch2 mogu dati maksimalno 30v/3A. Možete ih povezati serijski da biste dobili čak 60v (maksimalna struja će biti 3A). Također ih možete paralelno spojiti kako biste dobili maksimalno 6A (maksimalni napon bit će 30v). CH2 i Ch3 imaju zajedničko uzemljenje. CH3 može dati maksimalno 5v/3A što je pogodno za digitalna kola Ukupna izlazna snaga sva tri kanala zajedno je 195. Koštalo me je oko 639 USD u Indiji (Ovdje u Indiji je malo skuplje u odnosu na web mjesto Rigol gdje se spominje 473 USD zbog uvoznih dažbina i porezi …)

Možete odabrati različite kanale pritiskom na tipku 1/2/3 za odabir odgovarajućeg kanala. Svaki pojedinačni kanal može se uključiti/isključiti pomoću odgovarajućih prekidača. Također ih možete uključiti/isključiti odjednom putem drugog namjenskog prekidača koji se zove Sve uključeno/isključeno. Kontrolno sučelje je potpuno digitalno. Nudi numeričku tastaturu za direktan unos bilo kojeg napona/struje. Također postoji rotacijski davač pomoću kojeg možete postupno povećavati/smanjivati bilo koji parametar.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp - četiri namjenske tipke postoje za unos željenog entiteta. Također se ovi tasteri mogu koristiti za pomicanje kursora gore/dolje/desno/lijevo.

Ispod ekrana se nalazi pet tipki koje djeluju u skladu s tekstom prikazanim na ekranu iznad prekidača. Na primjer, ako želim uključiti OVP (zaštita od prenapona), tada moram pritisnuti treći prekidač s lijeve strane da biste uključili OVP.

Napajanje ima OVP (zaštita od prenapona) i OCP (zaštita od prenapona) za svaki kanal.

Pretpostavimo, želim pokrenuti krug (koji može tolerirati maksimalno 5v) gdje ću postupno povećavati napon sa 3.3v na 5v. Sada ako sam slučajno stavio napon veći od 5v okretanjem gumba i ne gledajući u zaslon, krug će se ispržiti. Sada u ovom slučaju OVP stupa u akciju. Postavit ću OVP na 5v. Sada ću postupno povećavati napon sa 3,3 V i kad god se dosegne granica od 5 V, kanal će se isključiti radi zaštite opterećenje.

Isto vrijedi i za OCP. Ako postavim određenu OCP vrijednost (na primjer 1A), kad god struja koju opterećenje dosegne dosegne tu granicu, izlaz će se isključiti.

Ovo je vrlo korisna funkcija za zaštitu vašeg vrijednog dizajna.

Također postoje mnoge druge značajke koje sada neću objašnjavati. Na primjer, postoji mjerač vremena pomoću kojeg možete stvoriti određeni valni oblik poput kvadrata/pile itd. Također možete uključiti/isključiti bilo koji izlaz nakon određenog vremena.

Imam model niže rezolucije koji podržava čitanje bilo kojeg napona/struje do dvije decimale. Na primjer: Ako postavite na 5v i uključite izlaz, na zaslonu će se prikazati 5,00, a isto vrijedi i za Current.

Korak 5: Dosta razgovora, hajde da pojačamo nešto (također, CV/CC način rada ponovo preispitajte!)

Sada je vrijeme da spojite teret i uključite ga.

Pogledajte prvu sliku na kojoj sam spojio svoje domaće lažno opterećenje na kanal 2 napajanja.

Šta je lažno opterećenje:

Lažno opterećenje je u osnovi električno opterećenje koje crpi struju iz bilo kojeg izvora napajanja. Ali u stvarnom opterećenju (poput žarulje/motora), potrošnja struje je fiksna za određenu žarulju/motor. Ali u slučaju lažnog opterećenja možemo prilagoditi struju koju troši opterećenje pomoću lonca, odnosno možemo povećati/smanjiti potrošnju energije prema našim potrebama.

Sada možete jasno vidjeti da opterećenje (drvena kutija s desne strane) vuče 0,50A iz napajanja. Sada pogledajmo prikaz napajanja. Možete vidjeti da je kanal 2 uključen, a da su ostali kanali isključeni (Zeleni kvadrat se nalazi oko kanala 2 i svi izlazni parametri poput napona, struje, snage rasipane opterećenjem su prikazani). Prikazuje napon kao 5V, struja kao 0,53A (što je ispravno i moje lažno opterećenje očitava nešto manje, tj. 0,50A) i ukupnu snagu raspršenu opterećenjem, tj. 2,650W.

Pogledajmo sada prikaz napajanja na drugoj slici ((zumirana slika ekrana). Postavio sam napon od 5v, a maksimalna struja je 1A. Napajanje daje stalnih 5v na izlazu. Na u ovom trenutku opterećenje vuče 0,53A što je manje od zadane struje 1A pa napajanje ne ograničava struju, a način rada je CV način rada.

Sada, ako struja koju vuče opterećenje dosegne 1A, napajanje će preći u CC način rada i smanjiti napon kako bi na izlazu održala konstantnu struju od 1A.

Sada provjerite treću sliku. Ovdje možete vidjeti da lažno opterećenje vuče 0,99 A. Dakle, u ovoj situaciji, napajanje bi trebalo smanjiti napon i stvoriti stabilnu struju od 1A na izlazu.

Pogledajmo četvrtu sliku (zumirana slika ekrana) na kojoj možete vidjeti da je način rada promijenjen u CC. Napajanje je smanjilo napon na 0,28 V da bi održalo struju opterećenja na 1A. Opet pobjeđuje ohmov zakon !!!!

Korak 6: Zabavimo se … Vrijeme je za provjeru tačnosti

Evo, dolazi najvažniji dio bilo kojeg izvora napajanja, točnost. Dakle, u ovom ćemo dijelu provjeriti koliko su zaista precizni ti programi programibilnih izvora napajanja !!

Ispitivanje tačnosti napona:

Na prvoj slici sam postavio napajanje na 5v i možete vidjeti da moj nedavno kalibrirani multimetar Fluke 87v čita 5.002v.

Pogledajmo sada podatkovnu tablicu na drugoj slici.

Tačnost napona za Ch1/Ch2 bit će u rasponu kako je dolje opisano:

Postavljeni napon +/- (0,02% od zadanog napona + 2mv). U našem slučaju, priključio sam multimetar na Ch1 i postavljeni napon je 5v.

Dakle, gornja granica izlaznog napona bit će:

5v + (.02% od 5v +.002v) tj. 5.003v.

& donja granica izlaznog napona bit će:

5v - (.02% od 5v +.002v) tj. 4.997.

Moj nedavno kalibrirani industrijski standardni multimetar Fluke 87v pokazuje 5.002v što je unutar navedenog raspona kako smo gore izračunali. Vrlo dobar rezultat moram reći !!

Trenutni test tačnosti:

Ponovno pogledajte tehnički list za trenutnu točnost. Kao što je opisano, trenutna točnost za sva tri kanala bit će:

Postavljena struja +/- (0,05% zadate struje + 2mA).

Pogledajmo sada treću sliku na kojoj sam postavio maksimalnu struju na 20mA (Napajanje će preći u CC način rada i pokušati održati 20mA kada ću priključiti multimetar), a moj multimetar očitava 20.48mA.

Sada prvo izračunajmo raspon.

Gornja granica izlazne struje bit će:

20mA + (.05% od 20mA + 2mA) tj. 22.01mA.

Donja granica izlazne struje bit će:

20mA - (.05% od 20mA + 2mA) tj. 17.99mA.

Moj pouzdani Fluke očitava 20,48 mA i opet je vrijednost unutar gornjeg izračunatog raspona. Opet smo dobili dobar rezultat za naš trenutni test točnosti. Napajanje nas nije iznevjerilo ….

Korak 7: Konačna presuda…

Sada smo došli do posljednjeg dijela…

Nadam se da bih vam mogao dati malu ideju o tome šta su programibilna napajanja i kako oni rade.

Ako se ozbiljno bavite elektronikom i bavite se ozbiljnim dizajnom, mislim da bi u vašem arsenalu trebala biti prisutna bilo koja vrsta programabilnog napajanja jer doslovno ne volimo pržiti naše dragocjene dizajne zbog slučajnog prenapona/prenapona/kratkog spoja.

I ne samo to, već i s ovom vrstom napajanja možemo precizno napuniti bilo koju vrstu Li-po/Li-ion/SLA baterije bez straha od zapaljenja/bilo kojeg posebnog punjača (Budući da su Li-po/Li-ion baterije skloni zapaljivanju ako odgovarajući parametri punjenja ne zadovoljavaju!).

Sada je vrijeme za rastanak!

Ako mislite da ovaj Instructable uklanja svaku našu sumnju i ako ste nešto naučili iz toga, molimo vas da podignete palac gore i ne zaboravite se pretplatiti! Također pogledajte moj nedavno otvoreni youtube kanal i iznesite svoja dragocjena mišljenja!

Sretno učenje….

Adios !!