Wprowadzenie i samouczek dotyczący programowalnego zasilacza!: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Jeśli kiedykolwiek zastanawiałeś się nad programowalnymi zasilaczami, musisz przejść przez tę instrukcję, aby uzyskać pełną wiedzę i praktyczny przykład programowalnego zasilacza.

Również każdy, kto interesuje się elektroniką, zapoznaj się z tą instrukcją, aby odkryć kilka nowych interesujących rzeczy….

Czekać na dalsze informacje!!

Krok 1: Co to jest programowalny zasilacz i co go wyróżnia?

Minęło trochę czasu, odkąd przesłałem nowy instruktaż. Pomyślałem więc, że szybko załaduję nowy instruktaż do bardzo potrzebnego narzędzia (dla każdego hobbystów / entuzjastów elektroniki / zawodowca), którym jest programowalny zasilacz.

Powstaje więc pierwsze pytanie, co to jest zasilanie programowalne?

Programowalny zasilacz to rodzaj zasilacza liniowego, który umożliwia pełną kontrolę napięcia wyjściowego i prądu urządzenia poprzez interfejs cyfrowy/analogowy/RS232.

Czym więc różni się od tradycyjnego LM317/LM350/każdego innego liniowego zasilacza opartego na układach scalonych? Przyjrzyjmy się kluczowym różnicom.

1) Główną dużą różnicą jest kontrola:

Ogólnie rzecz biorąc, nasz tradycyjny zasilacz LM317/LM350/każdy inny układ scalony działa w trybie CV (stałe napięcie), w którym nie mamy kontroli nad prądem. Obciążenie pobiera prąd zgodnie z potrzebami, gdzie nie możemy go kontrolować. programowalne zasilanie, możemy indywidualnie sterować zarówno polami napięcia jak i prądu.

2) Interfejs sterowania:

W naszym zasilaniu opartym na LM317/LM350 obracamy potencjometr, a napięcie wyjściowe odpowiednio się zmienia.

Dla porównania, w zasilaczu programowalnym możemy ustawiać parametry za pomocą klawiatury numerycznej lub zmieniać je za pomocą enkodera obrotowego, a nawet sterować parametrami zdalnie za pomocą komputera PC.

3) ochrona wyjścia:

Jeśli zmniejszymy wyjście naszego tradycyjnego zasilacza, obniży to napięcie i dostarczy pełny prąd. Tak więc w krótkim czasie układ sterujący (LM317/LM350/inny) zostanie uszkodzony z powodu przegrzania.

Ale w porównaniu z programowalnym zasilaniem możemy całkowicie zamknąć wyjście (jeśli chcemy), gdy wystąpi zwarcie.

4) Interfejs użytkownika:

Generalnie w tradycyjnym zasilaniu musimy dołączyć multimetr, aby każdorazowo sprawdzać napięcie wyjściowe. Ponadto do sprawdzenia prądu wyjściowego potrzebny jest również czujnik prądu/precyzyjny miernik cęgowy.

(Uwaga: proszę sprawdzić tutaj instruktażowy zasilacz stołowy 3A, który składa się z wbudowanego odczytu napięcia i prądu na kolorowym wyświetlaczu)

Poza tym, w zasilaczu programowalnym, posiada wbudowany wyświetlacz, na którym wyświetlane są wszystkie niezbędne informacje, takie jak aktualne napięcie/wzmacniacz prądu/zadane napięcie/ustawiony wzmacniacz/tryb pracy i wiele innych parametrów.

5)Liczba wyjść:

Załóżmy, że chcesz uruchomić obwód/obwód audio oparty na wzmacniaczu OP-AMP, w którym będziesz potrzebować wszystkich Vcc, 0 V i GND. Nasze zasilanie liniowe zapewni tylko Vcc i GND (wyjście jednokanałowe), więc nie możesz uruchomić tego typu obwodu za pomocą zasilania liniowego (potrzebne będą dwa z nich połączone szeregowo).

Dla porównania, typowe programowalne zasilanie ma co najmniej dwa wyjścia (niektóre mają trzy), które są elektronicznie izolowane (nie dotyczy każdego programowalnego zasilania) i można je łatwo połączyć szeregowo, aby uzyskać wymagane Vcc, 0, GND.

Jest też wiele różnic, ale są to główne kluczowe różnice, które opisałem. Mam nadzieję, że zrozumiesz, czym jest programowalny zasilacz.

Ponadto, w porównaniu z zasilaczem impulsowym, programowalny zasilacz ma bardzo niski poziom szumów (niepożądane komponenty AC / skoki elektryczne / EMF itp.) Na wyjściu (ponieważ jest liniowy).

Przejdźmy teraz do następnego kroku!

NB: Możesz obejrzeć mój film dotyczący mojego programowalnego zasilacza Rigol DP832 tutaj.

Krok 2: Co to jest tryb CV i CC dowolnego zasilacza?

Dla wielu z nas jest to bardzo mylące, jeśli chodzi o sprawę CV i CC. Znamy pełną formę, ale w wielu przypadkach nie mamy odpowiedniego pomysłu, jak one działają. Przyjrzyjmy się obu trybom i dokonać porównania, czym różnią się od ich perspektywy pracy.

Tryb CV (stałe napięcie):

W trybie CV (czy to w przypadku jakiegokolwiek zasilacza/ładowarki/prawie wszystkiego, co ją posiada), urządzenie generalnie utrzymuje stałe napięcie wyjściowe na wyjściu niezależnie od pobieranego z niego prądu.

Weźmy teraz przykład.

Na przykład mam białą diodę LED o mocy 50 W, która działa na 32 V i zużywa 1,75 A. Teraz, jeśli podłączymy diodę LED do zasilacza w trybie stałego napięcia i ustawimy zasilanie na 32 V, zasilacz będzie regulował napięcie wyjściowe i będzie się utrzymywać to i tak przy 32v. Nie będzie monitorować prądu pobieranego przez diodę LED.

Ale

Tego typu diody LED pobierają więcej prądu, gdy stają się cieplejsze (tzn. będą pobierać więcej prądu niż podano w arkuszu danych, tj. 1,75 A i może osiągnąć nawet 3,5 A. Jeśli przełączymy zasilacz w tryb CV dla tej diody, nie będzie patrzeć na pobierany prąd i tylko regulować napięcie wyjściowe, a tym samym dioda LED zostanie ostatecznie uszkodzona na dłuższą metę z powodu nadmiernego poboru prądu.

Tutaj do gry wchodzi tryb CC!!

Tryb CC (stały prąd/kontrola prądu):

W trybie CC możemy ustawić maksymalny prąd pobierany przez dowolne obciążenie i możemy go regulować.

Powiedzmy, że ustawiamy napięcie na 32 V i maksymalny prąd na 1,75 A i podłączamy tę samą diodę LED do zasilacza. Co się stanie? W końcu dioda LED się nagrzeje i spróbuje pobrać więcej prądu z zasilacza. Teraz tym razem, nasz zasilacz utrzyma ten sam wzmacniacz tj. 1,75 na wyjściu poprzez OBNIŻENIE NAPIĘCIA (proste prawo Ohma) i tym samym nasza dioda LED zostanie uratowana na dłuższą metę.

To samo dotyczy ładowania akumulatora podczas ładowania dowolnego akumulatora SLA/Li-ion/LI-po. W pierwszej części ładowania musimy regulować prąd za pomocą trybu CC.

Weźmy inny przykład, w którym chcemy naładować akumulator 4,2 V / 1000 mAh o wartości znamionowej 1 C (tj. Możemy ładować akumulator maksymalnym prądem 1 A). Ale ze względów bezpieczeństwa wyregulujemy prąd do maks. 0,5 C tj. 500mA.

Teraz ustawimy zasilanie na 4,2V i maksymalny prąd na 500mA i podłączymy do niego akumulator. Teraz akumulator spróbuje pobrać więcej prądu z zasilacza do pierwszego ładowania, ale nasz zasilacz wyreguluje prąd o obniżając nieco napięcie. Ponieważ napięcie akumulatora w końcu wzrośnie, różnica potencjałów między zasilaniem a akumulatorem będzie mniejsza, a prąd pobierany przez akumulator zostanie obniżony. Teraz, gdy prąd ładowania (prąd pobierany przez akumulator) spadnie poniżej 500mA, zasilacz przełączy się w tryb CV i utrzyma stałe napięcie 4,2 V na wyjściu, aby ładować akumulator przez resztę czasu!

Ciekawe, prawda?

Krok 3: Jest tam tak wielu!!

Wiele programowalnych zasilaczy jest dostępnych od różnych dostawców. Jeśli więc czytasz nadal i jesteś zdeterminowany, aby go zdobyć, najpierw musisz określić niektóre parametry!

Każdy zasilacz różni się od siebie dokładnością, liczbą kanałów wyjściowych, całkowitą mocą wyjściową, maksymalnym napięciem/prądem itp.

Teraz, jeśli chcesz go posiadać, najpierw zdecyduj, jakie jest maksymalne napięcie wyjściowe i prąd, z którymi zwykle pracujesz na co dzień! Następnie wybierz liczbę kanałów wyjściowych, których potrzebujesz, aby pracować z różnymi obwodami na raz Następnie pojawia się całkowita moc wyjściowa, tj. Ile maksymalnej mocy potrzebujesz (P = formuła VxI). Następnie przejdź do interfejsu, takiego jak potrzebujesz klawiatury numerycznej / stylu enkodera obrotowego lub potrzebujesz interfejsu typu analogowego itp.

Teraz, jeśli już zdecydowałeś, to w końcu nadchodzi główny ważny czynnik, czyli wycena. Wybierz taki, który odpowiada Twojemu budżetowi (i oczywiście sprawdź, czy parametry techniczne wymienione powyżej są w nim dostępne).

I na koniec, oczywiście spójrz na dostawcę. Poleciłbym ci zakup od renomowanego dostawcy i nie zapomnij sprawdzić opinii (podanej przez innych klientów).

Weźmy teraz przykład:

Generalnie pracuję z cyfrowymi obwodami logicznymi / obwodami związanymi z mikrokontrolerem, które wymagają ogólnie 5 V / maks. 2 A (jeśli używam niektórych silników i takich rzeczy).

Czasami pracuję nad obwodami audio, które wymagają tak wysokiego jak 30V/3A i również podwójnego zasilania. Więc wybiorę zasilanie, które może dać maksymalnie 30V/3A i ma podwójne elektronicznie izolowane kanały. (tj. każdy kanał może dostarczać 30v / 3A i nie będą miały żadnej wspólnej szyny GND ani szyny VCC). Zasadniczo nie potrzebuję żadnej fantazyjnej klawiatury numerycznej, takiej jak coś! (Ale oczywiście bardzo pomagają). Teraz mój maksymalny budżet to 500 $. Więc ja dobiorę zasilacz zgodnie z moimi wyżej wymienionymi kryteriami…

Krok 4: Mój zasilacz…. Rigol DP832

Tak więc zgodnie z moimi potrzebami Rigol DP832 jest idealnym sprzętem do mojego użytku (ZNOWU MOCNIE MOIM ZDANIEM).

Teraz rzućmy okiem na to. Ma trzy różne kanały. Kanały 1 i 2/3 są elektronicznie izolowane. Oba kanały 1 i 2 mogą dawać maksymalnie 30 V/3 A. Można je połączyć szeregowo, aby uzyskać nawet 60 V (maks. prąd wyniesie 3A). Można je również połączyć równolegle, aby uzyskać maks. 6A (maksymalne napięcie wyniesie 30V). Kanały 2 i 3 mają wspólną masę. Kanał 3 może dawać maks. 5 V/3 A, co jest odpowiednie dla obwodów cyfrowych Całkowita moc wyjściowa wszystkich trzech kanałów wynosi 195 W. Kosztowało mnie to około 639 $ w Indiach (tu w Indiach jest to trochę drogie w porównaniu do strony Rigola, gdzie jest wymieniona na 473 $ z powodu opłat importowych i podatki…)

Możesz wybrać różne kanały, naciskając przycisk 1/2/3, aby wybrać odpowiedni kanał. Każdy pojedynczy kanał można włączyć/wyłączyć za pomocą odpowiednich przełączników. Możesz także włączyć/wyłączyć je wszystkie naraz za pomocą innego dedykowanego przełącznika o nazwie Wszystkie on/off. Interfejs sterowania jest całkowicie cyfrowy. Zapewnia klawiaturę numeryczną do bezpośredniego wprowadzania dowolnego danego napięcia/prądu. Istnieje również enkoder obrotowy, za pomocą którego można stopniowo zwiększać/zmniejszać dowolny dany parametr.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp – cztery dedykowane klawisze służą do wprowadzania żądanej jednostki. Te klawisze mogą być również używane do przesuwania kursora Góra/Dół/Prawo/Lewo.

Pod wyświetlaczem znajduje się pięć klawiszy, które działają zgodnie z tekstem wyświetlanym na wyświetlaczu nad przełącznikami. Powiedzmy, że jeśli chcę włączyć OVP (ochronę przed przepięciem), muszę nacisnąć trzeci przełącznik od lewej aby włączyć OVP.

Zasilacz posiada OVP (zabezpieczenie nadnapięciowe) i OCP (zabezpieczenie nadprądowe) dla każdego kanału.

Załóżmy, że chcę uruchomić obwód (który może tolerować maksymalnie 5 V), w którym stopniowo będę zwiększał napięcie z 3,3 V do 5 V. Teraz, jeśli przypadkowo podniosę napięcie powyżej 5 V, obracając pokrętło i nie patrząc na wyświetlacz, obwód zostanie usmażony. Teraz w tym przypadku zaczyna działać OVP. Ustawię OVP na 5 V. Teraz stopniowo zwiększam napięcie z 3,3 V i za każdym razem, gdy zostanie osiągnięty limit 5 V, kanał zostanie wyłączony, aby chronić ładunek.

To samo dotyczy OCP. Jeśli ustawię pewną wartość OCP (powiedzmy 1A), ilekroć prąd pobierany przez obciążenie osiągnie ten limit, wyjście zostanie wyłączone.

Jest to bardzo przydatna funkcja, która chroni Twój cenny projekt.

Istnieje również wiele innych funkcji, których teraz nie wyjaśnię. Powiedzmy, że istnieje zegar, za pomocą którego można utworzyć określony przebieg, taki jak kwadrat / piła itp. Możesz także włączyć / wyłączyć dowolne wyjście po pewnym czasie.

Mam model o niższej rozdzielczości, który obsługuje odczyt dowolnego napięcia/prądu do dwóch miejsc po przecinku. Na przykład: jeśli ustawisz go na 5V i włączysz wyjście, wyświetlacz pokaże 5,00 i to samo dotyczy prądu.

Krok 5: Dość gadania, zwiększmy trochę mocy (również tryb CV/CC ponownie!)

Teraz nadszedł czas, aby podłączyć obciążenie i zasilić je.

Spójrz na pierwsze zdjęcie, na którym podłączyłem mój domowy atrapa obciążenia do kanału 2 zasilacza.

Co to jest obciążenie manekina:

Obciążenie pozorowane to w zasadzie obciążenie elektryczne, które pobiera prąd z dowolnego źródła zasilania. Ale w rzeczywistym obciążeniu (takim jak żarówka/silnik) pobór prądu jest ustalony dla konkretnej żarówki/silnika. dostosować prąd pobierany przez obciążenie przez potencjometr, tj. możemy zwiększyć/zmniejszyć pobór mocy zgodnie z naszymi potrzebami.

Teraz wyraźnie widać, że obciążenie (drewniana skrzynia po prawej) pobiera z zasilacza 0,50 A. Teraz spójrzmy na wyświetlacz zasilacza. Widać, że kanał 2 jest włączony, a reszta kanałów jest wyłączona (Zielony kwadrat znajduje się wokół kanału 2 i pokazane są wszystkie parametry wyjściowe, takie jak napięcie, prąd, moc rozpraszana przez obciążenie). 0.50A) i całkowita moc rozpraszana przez obciążenie tj. 2.650W.

Teraz spójrzmy na wyświetlacz zasilacza na drugim zdjęciu((zdjęcie w powiększeniu wyświetlacza). Ustawiłem napięcie 5V i maksymalny prąd jest ustawiony na 1A. Zasilacz podaje stałe 5V na wyjściu. w tym momencie obciążenie pobiera 0,53A, czyli mniej niż ustawiony prąd 1A, więc zasilacz nie ogranicza prądu i pracuje w trybie CV.

Teraz, jeśli prąd pobierany przez obciążenie osiągnie 1A, zasilacz przejdzie w tryb CC i obniży napięcie, aby utrzymać stały prąd 1A na wyjściu.

Teraz sprawdź trzecie zdjęcie. Tutaj widać, że obciążenie pozorowane pobiera 0,99A. W tej sytuacji zasilacz powinien obniżyć napięcie i generować stały prąd 1A na wyjściu.

Rzućmy okiem na 4 zdjęcie (zdjęcie w powiększeniu wyświetlacza), na którym widać, że tryb jest zmieniony na CC. Zasilacz obniżył napięcie do 0,28 V, aby utrzymać prąd obciążenia na poziomie 1 A. Znów wygrywa prawo omów !!!!

Krok 6: Pobawmy się…. Czas przetestować dokładność

Teraz najważniejsza część każdego zasilacza, czyli Dokładność. W tej części sprawdzimy, jak precyzyjne są naprawdę tego typu zasilacze programowalne!!

Test dokładności napięcia:

Na pierwszym zdjęciu ustawiłem zasilanie na 5v i widać, że ostatnio skalibrowany multimetr Fluke 87v odczytuje 5.002v.

Teraz spójrzmy na arkusz danych na drugim zdjęciu.

Dokładność napięcia dla Ch1/Ch2 będzie mieścić się w zakresie opisanym poniżej:

Ustaw napięcie +/- (0,02% ustawionego napięcia + 2mv). W naszym przypadku podłączyłem multimetr do Ch1 i ustawione napięcie wynosi 5V.

Zatem górna granica napięcia wyjściowego będzie wynosić:

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

a dolna granica napięcia wyjściowego będzie wynosić:

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

Mój niedawno skalibrowany przemysłowy multimetr Fluke 87v pokazuje wartość 5.002v, która mieści się w określonym zakresie, jak obliczyliśmy powyżej. Muszę powiedzieć, że bardzo dobry wynik!!

Aktualny test dokładności:

Ponownie spójrz na arkusz danych dla aktualnej dokładności. Jak opisano, aktualna dokładność dla wszystkich trzech kanałów będzie wynosić:

Ustaw prąd +/- (0,05% ustawionego prądu + 2mA).

Teraz spójrzmy na trzecie zdjęcie, na którym ustawiłem maksymalny prąd na 20mA (zasilacz przejdzie w tryb CC i spróbuję utrzymać 20mA, gdy podłączę multimetr) i mój multimetr odczytuje 20,48mA.

Teraz najpierw obliczmy zakres.

Górna granica prądu wyjściowego będzie wynosić:

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

Dolna granica prądu wyjściowego będzie wynosić:

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

Mój zaufany Fluke odczytuje 20,48mA i ponownie wartość mieści się w obliczonym powyżej zakresie. Ponownie otrzymaliśmy dobry wynik w naszym aktualnym teście dokładności. Zasilacz nas nie zawiódł….

Krok 7: Ostateczny werdykt…

Teraz doszliśmy do ostatniej części…

Mam nadzieję, że mógłbym dać ci jakieś pojęcie o tym, czym są programowalne zasilacze i jak działają.

Jeśli poważnie myślisz o elektronice i robisz poważne projekty, myślę, że każdy rodzaj programowalnego zasilacza powinien znaleźć się w twoim arsenale, ponieważ dosłownie nie lubimy smażyć naszych cennych projektów z powodu przypadkowego przepięcia / przetężenia / zwarcia.

Nie tylko to, ale także przy tego typu zasilaniu możemy precyzyjnie naładować każdy rodzaj akumulatora Li-po/Li-ion/SLA bez obawy o pożar/jakiekolwiek specjalną ładowarkę (Ponieważ akumulatory Li-po/Li-ion są podatne na zapalenie, jeśli nie spełniają odpowiednich parametrów ładowania!).

Teraz czas się pożegnać!

Jeśli uważasz, że ten Instruktaż rozwiewa nasze wątpliwości i jeśli czegoś się z niego nauczyłeś, połóż kciuki w górę i nie zapomnij zasubskrybować! Zajrzyj również na mój niedawno otwarty kanał na YouTube i podziel się cennymi opiniami!

Miłej nauki….

Adios!!