Introducere și tutorial despre sursa de alimentare programabilă !: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Dacă v-ați întrebat vreodată despre sursele de alimentare programabile, atunci trebuie să parcurgeți acest instructable pentru a obține o cunoaștere completă și un exemplu practic al unei surse de alimentare programabile.

De asemenea, oricine este interesat de electronică, vă rugăm să parcurgeți acest instructable pentru a explora câteva lucruri interesante noi …

Rămâneți aproape!!

Pasul 1: Ce este o sursă de alimentare programabilă și ce o face diferită?

A trecut ceva timp de când am încărcat orice nou instructabil, așa că m-am gândit să încărc rapid un nou instructabil pe un instrument foarte necesar (pentru orice pasionat / entuziast electronic / profesionist) care este o sursă de alimentare programabilă.

Deci, aici apare prima întrebare: ce este o sursă programabilă?

O sursă de alimentare programabilă este un tip de sursă de alimentare liniară care permite controlul complet al tensiunii și curentului de ieșire al unității prin intermediul interfeței digitale / analog / RS232.

Deci, ce o face diferită de o tradițională LM317 / LM350 / orice altă sursă de alimentare liniară bazată pe IC? Să aruncăm o privire asupra diferențelor cheie.

1) Principala mare diferență este controlul:

În general, LM317 / LM350 / orice altă sursă bazată pe IC funcționează în modul CV (tensiune constantă) în care nu avem control asupra curentului. sursă programabilă, putem controla individual atât câmpurile de tensiune, cât și cele de curent.

2) Interfața de control:

În sursa noastră bazată pe LM317 / LM350, întoarcem un pot și tensiunea de ieșire variază în consecință.

În comparație, într-o sursă de alimentare programabilă, putem seta parametrii utilizând tastatura numerică sau îl putem modifica folosind un codificator rotativ sau chiar putem controla parametrii prin intermediul unui computer de la distanță.

3) Protecția de ieșire:

Dacă scurtăm puterea de alimentare tradițională, aceasta va reduce tensiunea și va furniza curentul complet. Deci, într-un interval scurt, cipul de control (LM317 / LM350 / orice altul) se deteriorează din cauza supraîncălzirii.

Dar, în comparație, într-o sursă programabilă, putem închide total ieșirea (dacă dorim) atunci când apare un scurtcircuit.

4) Interfața utilizatorului:

În general, într-o sursă tradițională, trebuie să atașăm un multimetru pentru a verifica de fiecare dată tensiunea de ieșire.

(NB: Vă rugăm să verificați sursa mea de alimentare variabilă 3A care poate fi descrisă aici, constând din citire incorporată de tensiune și curent pe un afișaj color)

În afară de asta, într-o sursă programabilă, are un afișaj încorporat care afișează toate informațiile necesare, cum ar fi tensiunea curentă / amplificatorul curent / tensiunea setată / setul amp / modul de funcționare și mulți alți parametri.

5) Numărul de ieșiri:

Să presupunem că doriți să rulați un circuit / circuit audio bazat pe OP-AMP în care veți avea nevoie de toate Vcc, 0v și GND. folosind o sursă liniară (veți avea nevoie de două dintre ele conectate în serie).

În comparație, o sursă tipic programabilă are minimum două ieșiri (unele au trei) care sunt izolate electronic (nu este adevărat pentru fiecare sursă programabilă) și le puteți alătura cu ușurință în serie pentru a obține Vcc-ul necesar, 0, GND.

Există, de asemenea, multe diferențe, dar acestea sunt principalele diferențe cheie pe care le-am descris. Sperăm că veți obține o idee despre ceea ce este o sursă de alimentare programabilă.

De asemenea, în comparație cu un SMPS, sursa de alimentare programabilă are un zgomot foarte mic (componente CA nedorite / vârfuri electrice / EMF etc.) la ieșire (Deoarece este liniar).

Acum să trecem la pasul următor!

NB: Puteți verifica videoclipul meu referitor la sursa de alimentare programabilă Rigol DP832 aici.

Pasul 2: Ce este modul CV și CC al oricărei surse de alimentare?

Este foarte confuz pentru mulți dintre noi când vine vorba de CV și CC. Știm forma completă, dar, în multe cazuri, nu avem ideea corectă a modului în care funcționează. Să aruncăm o privire asupra ambelor moduri și faceți o comparație cu privire la diferența dintre acestea din perspectiva lor de lucru.

Mod CV (tensiune constantă):

În modul CV (indiferent dacă este vorba de o sursă de alimentare / încărcător de baterie / aproape orice are), echipamentul menține, în general, o tensiune de ieșire constantă la ieșire independent de curentul extras din acesta.

Acum să luăm un exemplu.

De exemplu, am un LED alb de 50w care funcționează pe 32v și consumă 1,75 A. Acum, dacă atașăm LED-ul la sursa de alimentare în modul de tensiune constantă și setăm sursa la 32v, sursa de alimentare va regla tensiunea de ieșire și va menține oricum la 32v. Nu va monitoriza curentul consumat de LED.

Dar

Acest tip de LED-uri atrage mai mult curent atunci când devin mai fierbinți (adică va trage mai mult curent decât curentul specificat în foaia tehnică, adică 1.75A și poate ajunge până la 3.5A. Dacă punem sursa de alimentare în modul CV pentru acest LED, nu se va uita la curentul tras și va regla doar tensiunea de ieșire și, astfel, LED-ul va fi deteriorat în cele din urmă pe termen lung din cauza consumului excesiv de curent.

Aici intră în joc modul CC !!

Mod CC (control constant / curent constant):

În modul CC, putem seta curentul MAX tras de orice încărcare și îl putem regla.

De exemplu, setăm tensiunea la 32v și setăm curentul maxim la 1,75A și atașăm același LED la sursa de alimentare., sursa noastră de alimentare va menține același amplificator, adică 1,75 la ieșire prin coborârea tensiunii (legea simplă a lui Ohm) și astfel, LED-ul nostru va fi salvat pe termen lung.

Același lucru este valabil și pentru încărcarea bateriei atunci când încărcați orice baterie SLA / Li-ion / LI-po. În prima parte a încărcării, trebuie să reglăm curentul folosind modul CC.

Să luăm un alt exemplu în care dorim să încărcăm o baterie de 4.2v / 1000mah care este evaluată la 1C (adică putem încărca bateria cu un curent maxim de 1A). Dar, din motive de siguranță, vom regla curentul la un maxim de 0,5 C adică 500mA.

Acum vom seta sursa de alimentare la 4,2v și vom seta curentul maxim la 500mA și vom atașa bateria la ea. Acum bateria va încerca să scoată mai mult curent din sursă pentru prima încărcare, dar sursa noastră de alimentare va regla curentul prin scăderea tensiunii puțin. Pe măsură ce tensiunea bateriei va crește în cele din urmă, diferența de potențial va fi mai mică între sursă și baterie, iar curentul absorbit de baterie va fi redus. scade sub 500mA, alimentarea va trece la modul CV și va menține un 4.2v constant la ieșire pentru a încărca bateria pentru restul timpului!

Interesant, nu-i așa?

Pasul 3: Sunt atât de mulți acolo !!

Multe surse de alimentare programabile sunt disponibile de la diferiți furnizori. Deci, dacă citiți încă acum și sunteți hotărât să obțineți unul, atunci mai întâi trebuie să decideți câțiva parametri !!

Fiecare sursă de alimentare este diferită una de cealaltă în ceea ce privește precizia, numărul de canale de ieșire, puterea totală de ieșire, tensiunea-curent / ieșire maximă etc.

Acum, dacă doriți să dețineți unul, atunci mai întâi decideți care este tensiunea și curentul maxim de ieșire cu care lucrați în general pentru utilizarea zilnică! Apoi selectați numărul de canale de ieșire de care aveți nevoie pentru a lucra cu diferite circuite la un moment dat Apoi vine puterea totală de ieșire, adică câtă putere maximă aveți nevoie (formula P = VxI). Apoi mergeți pentru interfață, fie ca aveți nevoie de tastatură numerică / stil codificator rotativ sau aveți nevoie de interfață de tip analog etc.

Acum, dacă ați decis, atunci vine în cele din urmă principalul factor important, adică prețurile. Alegeți unul în funcție de bugetul dvs. (și, evident, verificați dacă parametrii tehnici menționați mai sus sunt disponibili în cadrul acestuia).

Și nu în ultimul rând, uitați-vă la furnizor, vă recomandăm să cumpărați de la un furnizor de renume și să nu uitați să verificați feedback-ul (dat de alți clienți).

Acum să luăm un exemplu:

În general, lucrez cu circuite logice digitale / circuite legate de microcontroler care necesită în general 5V / max 2A (dacă folosesc niște motoare și chestii de genul asta).

De asemenea, uneori, lucrez la circuite audio care necesită până la 30v / 3A și, de asemenea, o sursă dublă. Așa că voi alege o sursă care poate da maximum 30v / 3A și să aibă un canal dublu izolat electronic. (Adică fiecare canal poate furniza 30v / 3A și nu vor avea nicio șină GND comună sau șină VCC). În general, nu am nevoie de nici o tastatură numerică fantezie! (Dar, bineînțeles, ajută foarte mult). voi alege o sursă de alimentare conform criteriilor mele menționate mai sus …

Pasul 4: Sursa mea de alimentare…. Rigol DP832

Deci, în funcție de nevoile mele, Rigol DP832 este un echipament perfect pentru utilizarea mea (din nou, PUTERNIC ÎN OPINIA MEA).

Acum, să aruncăm o privire rapidă. Are trei canale diferite. Ch1 și Ch2 / 3 sunt izolate electronic. Ch1 și Ch2 pot oferi ambele un maxim de 30v / 3A. Le puteți conecta în serie pentru a obține până la 60v (curentul maxim va fi de 3A). De asemenea, le puteți conecta în paralel pentru a obține un maxim de 6A (tensiunea maximă va fi de 30v). Ch2 și Ch3 au o bază comună. Puterea totală de ieșire a tuturor celor trei canale combinate este de 195w. M-a costat în jur de 639 $ în India (aici, în India, este puțin scump în comparație cu site-ul Rigol, unde este menționat la 473 $ din cauza taxelor de import și impozite..)

Puteți selecta diferite canale apăsând butonul 1/2/3 pentru a selecta canalul corespunzător. Fiecare canal individual poate fi pornit / oprit folosind comutatoarele corespunzătoare. De asemenea, le puteți activa / dezactiva simultan printr-un alt comutator dedicat numit Toate pornit / oprit. Interfața de control este complet digitală. Oferă o tastatură numerică pentru introducerea directă a oricărei tensiuni / curente date. De asemenea, există un codificator rotativ prin care puteți crește / micșora treptat orice parametru dat.

Volt / Milivolt / Amp / Miliamp - patru taste dedicate sunt acolo pentru a introduce entitatea dorită. De asemenea, aceste taste pot fi folosite pentru a muta cursorul Sus / Jos / Dreapta / Stânga.

Există cinci taste sub afișaj care acționează în conformitate cu textul care este afișat pe afișajul de deasupra comutatoarelor. De exemplu, dacă vreau să activez OVP (protecție la supratensiune), atunci trebuie să apăs al treilea comutator din stânga pentru a activa OVP.

Sursa de alimentare are OVP (protecție la supratensiune) și OCP (protecție la supracurent) pentru fiecare canal.

Să presupunem că vreau să rulez un circuit (care poate tolera maxim 5v) în care voi crește treptat tensiunea de la 3,3v la 5v. Acum, dacă pun accidental tensiune mai mare de 5v rotind butonul și nu uitându-mă la afișaj, circuitul va fi prăjit. Acum, în acest caz, OVP intră în acțiune. Voi seta OVP la 5v. Acum voi crește treptat tensiunea de la 3,3v și ori de câte ori este atinsă limita de 5v, canalul va fi oprit pentru a proteja încărcătura.

Același lucru este valabil și pentru OCP. Dacă setez o anumită valoare OCP (de exemplu 1A), ori de câte ori curentul tras de încărcare atinge acea limită, ieșirea va fi oprită.

Aceasta este o caracteristică foarte utilă pentru a vă proteja designul valoros.

Există, de asemenea, multe alte caracteristici pe care nu le voi explica acum.

Am modelul cu rezoluție mai mică, care acceptă redarea oricărei tensiuni / curenți până la două zecimale. De exemplu: Dacă îl setați la 5v și porniți ieșirea, afișajul vă va arăta 5.00 și același lucru este valabil și pentru curent.

Pasul 5: Destul de vorbit, hai să alimentăm ceva (de asemenea, modul CV / CC revizuit!)

Acum este timpul să conectați o încărcare și să o alimentați.

Uită-te la prima imagine în care mi-am conectat încărcătura falsă de casă la canalul 2 al sursei de alimentare.

Ce este o sarcină falsă:

Sarcina fictivă este practic o sarcină electrică care extrage curent de la orice sursă de energie, dar într-o sarcină reală (cum ar fi un bec / motor), consumul de curent este fixat pentru becul / motorul specific. reglați curentul tras de sarcină de o oală, adică putem crește / micșora consumul de energie conform nevoilor noastre.

Acum puteți vedea clar că încărcătura (cutia de lemn din dreapta) trage 0.50A din sursă. Acum să aruncăm o privire la afișajul sursei de alimentare. Puteți vedea că canalul 2 este pornit și restul canalelor sunt oprite (Pătratul verde este în jurul canalului 2 și sunt afișați toți parametrii de ieșire, cum ar fi tensiunea, curentul, puterea disipată de sarcină). Arată tensiunea ca 5v, curentul ca 0,53A (ceea ce este corect și sarcina mea falsă este citită este puțin mai mică, adică 0.50A) și puterea totală disipată de sarcină, adică 2.650W.

Acum să aruncăm o privire asupra afișajului sursei de alimentare din a doua imagine ((imagine mărită a afișajului). Am setat tensiunea de 5v și curentul maxim este setat la 1A. Alimentarea oferă un 5v constant la ieșire. în acest moment, sarcina atrage 0,53A, care este mai mică decât curentul setat 1A, astfel încât sursa de alimentare nu limitează curentul și modul este modul CV.

Acum, dacă curentul tras de sarcină ajunge la 1A, alimentarea va intra în modul CC și va reduce tensiunea pentru a menține un curent constant 1A la ieșire.

Acum, verificați cea de-a treia imagine. Aici puteți vedea că sarcina fictivă este de 0,99 A. Deci, în această situație, sursa de alimentare ar trebui să scadă tensiunea și să producă un curent de 1 A la ieșire.

Să aruncăm o privire la a 4-a imagine (imaginea mărită a afișajului), unde puteți vedea că modul este schimbat în CC. Sursa de alimentare a redus tensiunea la 0,28 v pentru a menține curentul de încărcare la 1 A. Din nou, legea ohmului câștigă !!!!

Pasul 6: Hai să ne distrăm…. Timp pentru a testa exactitatea

Acum, aici vine cea mai importantă parte a oricărei surse de alimentare, adică Accuracy. Deci, în această parte, vom verifica cât de precise sunt cu adevărat aceste tipuri de surse de alimentare programabile !!

Test de precizie a tensiunii:

În prima imagine, am setat sursa de alimentare la 5v și puteți vedea că multimetrul meu recent calibrat Fluke 87v citeste 5.002v.

Acum să aruncăm o privire la foaia de date de la a doua imagine.

Precizia tensiunii pentru Ch1 / Ch2 va fi în intervalul descris mai jos:

Setează tensiunea +/- (.02% din tensiunea setată + 2mv). În cazul nostru, am atașat multimetrul la Ch1 și tensiunea setată este de 5v.

Deci limita superioară a tensiunii de ieșire va fi:

5v + (.02% din 5v +.002v) adică 5.003v.

& limita inferioară pentru tensiunea de ieșire va fi:

5v - (.02% din 5v +.002v) adică 4.997.

Multimetrul meu standard calibrat recent, Fluke 87v, arată 5.002v, care se încadrează în intervalul specificat după cum am calculat mai sus. Un rezultat foarte bun, trebuie să spun !!

Test de precizie curent:

Din nou, aruncați o privire asupra fișei tehnice pentru precizia curentă. După cum este descris, precizia curentă pentru toate cele trei canale va fi:

Setați curentul +/- (.05% din curentul setat + 2mA).

Acum, să aruncăm o privire la cea de-a treia imagine în care am setat curentul maxim la 20mA (sursa de alimentare va intra în modul CC și va încerca să mențin 20mA când voi atașa multimetrul) și multimetrul meu citește 20,48 mA.

Acum să calculăm mai întâi intervalul.

Limita superioară a curentului de ieșire va fi:

20mA + (0,05% din 20mA + 2mA) adică 22,01mA.

Limita inferioară a curentului de ieșire va fi:

20mA - (0,05% din 20mA + 2mA) adică 17,99mA.

Fluke-ul meu de încredere citește 20,48 mA și din nou valoarea se încadrează în intervalul calculat mai sus. Din nou, am obținut un rezultat bun pentru testul nostru actual de precizie. Sursa de alimentare nu ne-a eșuat ….

Pasul 7: Verdictul final …

Acum am ajuns la ultima parte …

Sperăm că v-aș putea oferi o mică idee despre ce sunt sursele de alimentare programabile și cum funcționează acestea.

Dacă sunteți serios în ceea ce privește electronica și faceți unele modele serioase, cred că orice tip de sursă de alimentare programabilă ar trebui să fie prezentă în arsenalul dvs., deoarece literalmente nu ne place să ne prăjim designurile prețioase din cauza unor supratensiuni / supracurent / scurtcircuit accidental.

Nu numai asta, ci și cu acest tip de alimentare, putem încărca cu precizie orice tip de baterie Li-po / Li-ion / SLA fără teama de a lua foc / orice încărcător special (Deoarece bateriile Li-po / Li-ion sunt predispuse să ia foc dacă parametrii de încărcare corespunzători nu corespund!).

Acum este timpul să ne luăm la revedere!

Dacă credeți că acest Instructable ne șterge oricare dintre îndoielile și dacă ați aflat ceva din el, vă rugăm să dați un deget mare și nu uitați să vă abonați!

Învățare fericită….

Adios !!