Úvod a návod na programovateľné napájanie! 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Ak ste sa niekedy zamýšľali nad programovateľnými zdrojmi energie, potom musíte prejsť týmto návodom, aby ste získali úplné znalosti a praktický príklad programovateľného napájania.

Tiež každý, koho zaujíma elektronika, prečítajte si tento návod a preskúmajte niekoľko nových zaujímavých vecí ….

Zostaňte naladení!!

Krok 1: Čo je to programovateľný napájací zdroj a čím sa líši?

Už je to nejaký čas, čo som nahral nový návod. Preto ma napadlo rýchlo nahrať nový návod na veľmi potrebný nástroj (pre všetkých nadšencov/elektronických nadšencov/profesionálov), ktorým je programovateľný napájací zdroj.

Tu teda vzniká prvá otázka, čo je to programovateľný zdroj?

Programovateľný napájací zdroj je typ lineárneho napájacieho zdroja, ktorý umožňuje úplné ovládanie výstupného napätia a prúdu jednotky prostredníctvom digitálneho rozhrania/analógového/RS232.

Čím sa teda líši od tradičného lineárneho napájania LM317/LM350/akéhokoľvek iného IC? Poďme sa pozrieť na kľúčové rozdiely.

1) Hlavným veľkým rozdielom je ovládanie:

Spravidla náš tradičný zdroj LM317/LM350/akýkoľvek iný zdroj na báze IC pracuje v režime CV (konštantné napätie), v ktorom nemáme kontrolu nad prúdom. Zaťaženie čerpá prúd podľa potreby tam, kde ho nemôžeme ovládať. Ale v programovateľné napájanie, môžeme ovládať napäťové aj prúdové polia jednotlivo.

2) Ovládacie rozhranie:

V našom napájaní založenom na LM317/LM350 otočíme hrniec a výstupné napätie sa podľa toho líši.

Na porovnanie, v programovateľnom napájacom zdroji môžeme buď nastaviť parametre pomocou numerickej klávesnice, alebo ich môžeme zmeniť pomocou rotačného enkodéra, alebo dokonca môžeme parametre ovládať prostredníctvom počítača na diaľku.

3) Ochrana výstupu:

Ak skrátime výstup našej tradičnej dodávky, zníži napätie a dodá plný prúd. Takže v krátkom čase sa poškodí riadiaci čip (LM317/LM350/akýkoľvek iný) v dôsledku prehriatia.

Ale na porovnanie, v programovateľnom zdroji môžeme výstup úplne vypnúť (ak chceme), keď dôjde k skratu.

4) Používateľské rozhranie:

Spravidla k tradičnému napájaniu musíme vždy pripojiť multimeter na kontrolu výstupného napätia. Na kontrolu výstupného prúdu je tiež potrebný prúdový snímač/presný kliešťový merač.

(Poznámka: Prosím, skontrolujte môj 3A variabilný napájací zdroj s pokynmi tu, ktorý pozostáva zo vstavaného odpočtu napätia a prúdu na farebnom displeji)

Okrem toho má v programovateľnom zdroji vstavaný displej, ktorý zobrazuje všetky potrebné informácie, ako je aktuálne napätie/prúdový zosilňovač/nastavené napätie/nastavený zosilňovač/režim prevádzky a mnoho ďalších parametrov.

5) Počet výstupov:

Predpokladajme, že chcete spustiť obvod/zvukový obvod založený na OP-AMP, kde budete potrebovať všetky Vcc, 0v a GND. Naše lineárne napájanie poskytne iba Vcc a GND (jednokanálový výstup), takže nemôžete prevádzkovať tieto typy obvodov pomocou lineárneho napájania (Budete potrebovať dva z nich zapojené do série).

Na porovnanie, typický programovateľný zdroj má minimálne dva výstupy (niektoré majú tri), ktoré sú elektronicky izolované (neplatí pre každé programovateľné napájanie) a môžete ich ľahko spojiť do série, aby ste získali požadovaný Vcc, 0, GND.

Existuje tiež veľa rozdielov, ale toto sú hlavné kľúčové rozdiely, ktoré som popísal. Dúfajme, že získate predstavu o tom, čo je programovateľné napájanie.

V porovnaní so SMPS má programovateľný napájací zdroj na výstupe veľmi nízky šum (nežiaduce striedavé súčiastky/elektrické hroty/EMF atď.) (Pretože je lineárny).

Teraz prejdeme k ďalšiemu kroku!

Poznámka: Moje video týkajúce sa môjho programovateľného napájania Rigol DP832 si môžete pozrieť tu.

Krok 2: Čo je režim CV & CC akéhokoľvek zdroja napájania?

Pokiaľ ide o CV a CC, je to pre mnohých z nás veľmi mätúce. Poznáme úplnú formu, ale v mnohých prípadoch nemáme správnu predstavu o tom, ako fungujú. Pozrime sa na oba režimy a porovnajte, v čom sa líšia z pracovného pohľadu.

Režim CV (konštantné napätie):

V režime CV (či už v prípade akéhokoľvek zdroja napájania/nabíjačky batérií/takmer čokoľvek, čo ho má) zariadenie vo všeobecnosti udržuje konštantné výstupné napätie na výstupe nezávisle od prúdu, ktorý je z neho odobratý.

Teraz si vezmime príklad.

Povedzme, že mám 50w bielu LED diódu, ktorá beží na 32v a spotrebuje 1,75A. Teraz, ak LED zapojíme do zdroja napájania v režime konštantného napätia a nastavíme napájanie na 32v, zdroj bude regulovať výstupné napätie a bude udržiavať aj tak na 32 V. Nebude monitorovať prúd spotrebovaný diódou LED.

ale

Tento typ LED diód odoberá viac prúdu, keď sa zahreje (tj. Bude čerpať viac prúdu, ako je špecifikovaný prúd v technickom liste, tj. 1,75 A a môže ísť až do 3,5 A. Ak pre túto LED umiestnime napájanie v režime CV, nebude sa pozerať na odoberaný prúd a bude regulovať iba výstupné napätie, a preto sa LED dióda časom poškodí v dôsledku nadmernej spotreby prúdu.

Tu vstupuje do hry režim CC !!

Režim CC (konštantný prúd/regulácia prúdu):

V režime CC môžeme nastaviť MAX. Prúd odoberaný akýmkoľvek zaťažením a môžeme ho regulovať.

Povedzme, nastavíme napätie na 32v a nastavíme maximálny prúd na 1,75A a pripojíme rovnakú LED k napájaniu. Čo sa stane? Nakoniec sa LED začne zahrievať a pokúsi sa zo zdroja čerpať viac prúdu. Teraz teraz „Náš zdroj bude na výstupe udržiavať rovnaký zosilňovač, tj. 1,75, ZNÍŽENÍM NAPÄTIA (jednoduchý Ohmov zákon), a preto bude naša LED dióda dlhodobo zachovaná.

To isté platí pre nabíjanie batérie, keď nabíjate akúkoľvek batériu SLA/Li-ion/LI-po. V prvej časti nabíjania musíme regulovať prúd pomocou režimu CC.

Zoberme si ďalší príklad, kde chceme nabíjať batériu 4,2v/1 000 mAh, ktorá je dimenzovaná na 1C (tj. Batériu môžeme nabíjať maximálnym prúdom 1A). Ale kvôli bezpečnosti budeme prúd regulovať na maximálne 0,5 C tj 500mA.

Teraz nastavíme napájanie na 4,2v a nastavíme maximálny prúd na 500mA a pripojíme k nemu batériu. Teraz sa batéria pokúsi získať zo zdroja viac prúdu na prvé nabitie, ale náš zdroj bude regulovať prúd mierne zníženie napätia. Keďže napätie batérie bude nakoniec rásť, potenciálny rozdiel medzi napájaním a batériou bude menší a prúd odoberaný batériou sa zníži. Teraz vždy nabíjací prúd (prúd odoberaný batériou) klesne pod 500 mA, napájanie sa prepne do režimu CV a na výstupe bude udržiavať stabilných 4,2 V, aby sa batéria po zvyšok času nabíjala!

Zaujímavé, nie?

Krok 3: Existuje ich veľa !!!

K dispozícii je mnoho programovateľných napájacích zdrojov od rôznych dodávateľov. Ak teda čítate stále a ste odhodlaní ho získať, musíte sa najskôr rozhodnúť pre niektoré parametre !!

Každý a každý napájací zdroj sa navzájom líši z hľadiska presnosti, počtu výstupných kanálov, celkového výkonu, maximálneho napätia/prúdu atď.

Teraz, ak ho chcete vlastniť, najskôr sa rozhodnite, aké je maximálne výstupné napätie a prúd, s ktorými obvykle pracujete pre každodenné používanie! Potom vyberte počet výstupných kanálov, ktoré potrebujete na prácu s rôznymi obvodmi súčasne Potom príde celkový výstupný výkon, tj. Aký maximálny výkon potrebujete (vzorec P = VxI). Potom prejdite na rozhranie, ako buď potrebujete štýl numerickej klávesnice/rotačného enkodéra, alebo potrebujete rozhranie analógového typu atď.

Teraz, ak ste sa rozhodli, potom konečne prichádza hlavný dôležitý faktor, tj. Cena. Vyberte si jeden podľa svojho rozpočtu (a samozrejme skontrolujte, či sú v ňom k dispozícii vyššie uvedené technické parametre).

A v neposlednom rade sa očividne pozrite na dodávateľa. Odporúčam vám nakupovať u renomovaného dodávateľa a nezabudnite si skontrolovať spätnú väzbu (poskytnutú inými zákazníkmi).

Teraz si vezmime príklad:

Spravidla pracujem s obvodmi digitálnej logiky/obvodmi súvisiacimi s mikrokontrolérmi, ktoré spravidla vyžadujú 5 V/max. 2 A (ak používam niektoré motory a podobné položky).

Tiež niekedy pracujem na zvukových obvodoch, ktoré vyžadujú až 30v/3A a tiež duálne napájanie. Preto si vyberiem napájanie, ktoré môže poskytnúť maximum 30v/3A a má duálne elektronicky izolované kanály. (Tj. Každý kanál môže dodávať 30v/3A a nebudú mať žiadnu spoločnú lištu GND alebo VCC). Vo všeobecnosti nepotrebujem žiadnu efektnú numerickú klávesnicu! (Ale samozrejme, že veľmi pomáhajú). Teraz môj maximálny rozpočet je 500 $. Takže ja vyberie zdroj napájania podľa mojich vyššie uvedených kritérií …

Krok 4: Môj zdroj napájania…. Rigol DP832

Takže podľa mojich potrieb je Rigol DP832 perfektným vybavením pre moje použitie (ZNOVU, SILNE V MOJOM NÁZORE).

Teraz sa na to rýchlo pozrime. Má tri rôzne kanály. Ch1 a Ch2/3 sú elektronicky izolované. Ch1 a Ch2 môžu poskytovať maximálne 30 V/3 A. Môžete ich zapojiť do série, aby ste získali až 60 V (maximálny prúd bude 3A). Môžete ich tiež paralelne pripojiť tak, aby ste získali maximum 6A (maximálne napätie bude 30v). Ch2 a Ch3 majú spoločnú zem. Ch3 môže poskytnúť max. 5v/3A, čo je vhodné pre digitálne obvody Celkový kombinovaný výstupný výkon všetkých troch kanálov je 195 W. V Indii ma to stálo približne 639 $ (Tu v Indii je to v porovnaní s webom Rigol, kde sa uvádza 473 $, kvôli dovozným poplatkom o niečo drahšie. a dane..)

Rôzne kanály môžete vybrať stlačením tlačidla 1/2/3 a vybrať príslušný kanál. Každý jednotlivý kanál je možné zapnúť/vypnúť pomocou príslušných prepínačov. Tiež ich môžete zapnúť/vypnúť naraz pomocou iného vyhradeného prepínača s názvom Všetko zapnuté/vypnuté. Ovládacie rozhranie je úplne digitálne. Poskytuje numerickú klávesnicu na priame zadanie akéhokoľvek daného napätia/prúdu. K dispozícii je tiež rotačný snímač, pomocou ktorého môžete postupne zvyšovať/znižovať daný parameter.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp - štyri špeciálne klávesy slúžia na zadanie požadovanej entity. Tieto klávesy je možné použiť aj na pohyb kurzora hore/dole/doprava/doľava.

Pod displejom je päť klávesov, ktoré fungujú podľa textu, ktorý je zobrazený na displeji nad prepínačmi. Povedzme napríklad, ak chcem zapnúť OVP (prepäťová ochrana), potom musím stlačiť tretí prepínač zľava zapnúť OVP.

Napájací zdroj má pre každý kanál OVP (prepäťová ochrana) a OCP (nadprúdová ochrana).

Predpokladajme, že chcem spustiť obvod (ktorý môže tolerovať max. 5 V), kde budem postupne zvyšovať napätie z 3,3 V na 5 V. Teraz, ak omylom dám napätie viac ako 5 V otáčaním gombíka a nepozerám sa na displej, obvod bude vyprážaný. Teraz v tomto prípade začne fungovať OVP. Nastavím OVP na 5v. Teraz budem postupne zvyšovať napätie z 3,3 V a vždy, keď sa dosiahne limit 5 V, kanál sa vypne, aby sa chránil náklad.

To isté platí pre OCP. Ak nastavím určitú hodnotu OCP (napríklad 1A), vždy, keď prúd odoberaný záťažou dosiahne túto hranicu, výstup sa vypne.

Je to veľmi užitočná funkcia na ochranu vášho hodnotného dizajnu.

Existuje tiež mnoho ďalších funkcií, ktoré teraz nebudem vysvetľovať. Existuje napríklad časovač, pomocou ktorého môžete vytvoriť určitý tvar vlny, ako je štvorec/píla atď. Tiež môžete po určitom čase zapnúť/vypnúť akýkoľvek výstup.

Mám model s nižším rozlíšením, ktorý podporuje spätné čítanie akéhokoľvek napätia/prúdu až na dve desatinné miesta. Napríklad: Ak ho nastavíte na 5v a zapnete výstup, displej vám ukáže 5,00 a to isté platí pre prúd.

Krok 5: Dosť bolo rozprávania, poďme doplniť niektoré veci (tiež, režim CV/CC prehodnotený!)

Teraz je čas pripojiť záťaž a zapnúť ju.

Pozrite sa na prvý obrázok, kde som pripojil svoju domácu atrapu záťaže k kanálu 2 napájacieho zdroja.

Čo je to atrapa záťaže:

Atrapa zaťaženia je v podstate elektrická záťaž, ktorá čerpá prúd z akéhokoľvek zdroja energie. Ale pri skutočnom zaťažení (ako žiarovka/motor) je spotreba prúdu stanovená pre konkrétnu žiarovku/motor. Ale v prípade atrapy zaťaženia môžeme upravte prúd odoberaný záťažou v hrnci, tj. môžeme zvýšiť/znížiť spotrebu energie podľa našich potrieb.

Teraz môžete jasne vidieť, že záťaž (drevená skrinka vpravo) odoberá zo zdroja 0,50 A. Teraz sa pozrime na displej napájacieho zdroja. Môžete vidieť, že kanál 2 je zapnutý a ostatné kanály sú vypnuté (Zelený štvorec je okolo kanála 2 a zobrazujú sa všetky výstupné parametre, ako je napätie, prúd, výkon rozptýlený záťažou). Ukazuje napätie ako 5 V, prúd 0,53 A (čo je správne a moje atrapa načítava menej, tj. 0,50A) a celkový výkon rozptýlený záťažou, tj 2 650 W.

Teraz sa pozrime na displej napájacieho zdroja na druhom obrázku ((zväčšený obrázok displeja). Nastavil som napätie 5v a maximálny prúd je nastavený na 1A. Napájanie dáva na výstupe stabilných 5V. Na v tomto bode zaťaženie odoberá 0,53A, čo je menej ako nastavený prúd 1A, takže napájanie neobmedzuje prúd a režim je režim CV.

Ak prúd odoberaný záťažou dosiahne 1A, napájanie prejde do režimu CC a zníži napätie, aby sa na výstupe udržal konštantný prúd 1A.

Teraz skontrolujte tretí obrázok. Tu vidíte, že atrapa záťaže čerpá 0,99 A. V tejto situácii by teda napájací zdroj mal znížiť napätie a na výstupe vytvoriť stabilný prúd 1A.

Pozrime sa na 4. obrázok (zväčšený obrázok displeja), kde môžete vidieť, že režim sa zmenil na CC. Napájací zdroj znížil napätie na 0,28 V, aby udržal záťažový prúd na 1 A. Opäť platí, že vyhráva ohmov zákon !!!!

Krok 6: Zabavme sa … Čas na testovanie presnosti !

Teraz prichádza najdôležitejšia časť akéhokoľvek napájacieho zdroja, tj. Presnosť. Takže v tejto časti skontrolujeme, aké presné sú tieto typy programovateľných napájacích zdrojov skutočne !!

Skúška presnosti napätia:

Na prvom obrázku som nastavil napájanie na 5v a vidíte, že môj nedávno kalibrovaný multimetr Fluke 87v ukazuje 5,002v.

Teraz sa pozrime na technický list na druhom obrázku.

Presnosť napätia pre Ch1/Ch2 bude v rozsahu, ako je popísané nižšie:

Nastavte napätie +/- (0,02% z nastaveného napätia + 2 mv). V našom prípade som k Ch1 pripojil multimetr a nastavené napätie je 5 V.

Horná hranica výstupného napätia bude teda:

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

& dolná hranica výstupného napätia bude:

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

Môj nedávno kalibrovaný priemyselný štandardný multimetr Fluke 87v ukazuje 5,002v, čo je v určenom rozsahu, ako sme vypočítali vyššie. Musím povedať, že veľmi dobrý výsledok !!

Aktuálny test presnosti:

Aktuálnu presnosť si znova pozrite v technickom liste. Ako je popísané, aktuálna presnosť pre všetky tri kanály bude:

Nastavte prúd +/- (0,05% z nastaveného prúdu + 2mA).

Teraz sa pozrime na tretí obrázok, kde som nastavil maximálny prúd na 20 mA (Napájací zdroj prejde do režimu CC a pri pripojení multimetra sa pokúsim udržať 20 mA) a môj multimeter ukazuje 20,48 mA.

Teraz najskôr vypočítajme rozsah.

Horná hranica výstupného prúdu bude:

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

Dolná hranica výstupného prúdu bude:

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

Moja dôveryhodná spoločnosť Fluke ukazuje 20,48 mA a hodnota je opäť vo vyššie uvedenom vypočítanom rozsahu. Znovu sme získali dobrý výsledok pre náš aktuálny test presnosti. Napájanie nás nezlyhalo …

Krok 7: Konečný verdikt ……

Teraz sme sa dostali k poslednej časti …

Našťastie by som vám mohol poskytnúť malú predstavu o tom, čo sú programovateľné napájacie zdroje a ako fungujú.

Ak to myslíte s elektronikou vážne a robíte seriózne návrhy, myslím si, že vo vašom arzenáli by mal byť prítomný akýkoľvek typ programovateľného napájania, pretože doslova neradi vyprážame naše vzácne konštrukcie kvôli náhodnému prepätiu/nadprúdu/skratu.

Nielen to, ale aj pri tomto type napájania dokážeme presne nabiť akýkoľvek typ Li-po/Li-ion/SLA batérie bez strachu z požiaru/akúkoľvek špeciálnu nabíjačku (Pretože Li-po/Li-ion batérie sú náchylné k vznieteniu, ak nespĺňajú správne parametre nabíjania!).

Teraz je čas rozlúčiť sa!

Ak si myslíte, že tento návod odstráni všetky naše pochybnosti, a ak ste sa z neho niečo naučili, dajte nám palec hore a nezabudnite sa prihlásiť na odber! Tiež si pozrite môj nedávno otvorený kanál youtube a poskytnite svoje cenné názory!

Veselé učenie ….

Ahoj !!