Introduktion og vejledning om programmerbar strømforsyning !: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Hvis du nogensinde har spekuleret over programmerbare strømforsyninger, skal du gennemgå denne instruks for at få en komplet viden og praktisk eksempel på en programmerbar strømforsyning.

Også alle, der er interesseret i elektronik, skal gennemgå denne instruktive for at udforske nogle nye interessante ting ….

Bliv hængende!!

Trin 1: Hvad er en programmerbar strømforsyning, og hvad gør den anderledes?

Det er et stykke tid siden, jeg uploadede nogen ny instruerbar. Så jeg tænkte hurtigt at uploade en ny instruerbar på et meget nødvendigt værktøj (for enhver hobby/elektronisk entusiast/professionel), som er en programmerbar strømforsyning.

Så det første spørgsmål opstår her, at hvad er en programmerbar forsyning?

En programmerbar strømforsyning er en type lineær strømforsyning, der tillader fuld kontrol af enhedens udgangsspænding og strøm via digital interface/analog/RS232.

Så hvad gør det anderledes end en traditionel LM317/LM350/enhver anden IC -baseret lineær strømforsyning? Lad os se på de vigtigste forskelle.

1) Den største store forskel er kontrollen:

Generelt fungerer vores traditionelle LM317/LM350/enhver anden IC -baseret forsyning på en CV (konstant spænding) -tilstand, hvor vi ikke har kontrol over strømmen. Lasten trækker strømmen efter behov, hvor vi ikke kan kontrollere den. Men i en programmerbar forsyning, kan vi styre både spændings- og strømfelterne individuelt.

2) Kontrolgrænsefladen:

I vores LM317/LM350 -baserede forsyning drejer vi en gryde, og udgangsspændingen varierer i overensstemmelse hermed.

Til sammenligning kan vi i en programmerbar strømforsyning enten indstille parametrene ved hjælp af det numeriske tastatur, eller vi kan ændre det ved hjælp af en roterende encoder, eller endda kan vi styre parametrene via en pc eksternt.

3) Udgangsbeskyttelsen:

Hvis vi kortslutter udgangen af vores traditionelle forsyning, vil det sænke spændingen og levere den fulde strøm. Så inden for et kort spænd bliver kontrolchippen (LM317/LM350/enhver anden) beskadiget på grund af overophedning.

Men til sammenligning kan vi i en programmerbar forsyning lukke output helt (hvis vi vil), når der opstår en kortslutning.

4) Brugergrænsefladen:

Generelt i en traditionel forsyning skal vi vedhæfte et multimeter for at kontrollere udgangsspændingen hver gang. Derudover er en strømføler/præcis klemmåler nødvendig for at kontrollere udgangsstrømmen.

(NB: Kontroller venligst min 3A variable bænkstrømforsyning, der kan instrueres her, som består af indbygget spænding og strømaflæsning på et farvedisplay)

Bortset fra det har den i en programmerbar forsyning et indbygget display, der viser alle de nødvendige oplysninger som strømspænding/strømforstærker/sætspænding/sætforstærker/driftsmåde og mange flere parametre.

5) Antal udgange:

Antag, at du vil køre et OP-AMP-baseret kredsløb/lydkredsløb, hvor du skal bruge alt Vcc, 0v & GND. Vores lineære forsyning giver kun Vcc & GND (enkelt kanaludgang), så du ikke kan køre denne type kredsløb ved hjælp af en lineær forsyning (du skal bruge to af dem forbundet i serie).

Til sammenligning har en typisk programmerbar forsyning mindst to udgange (nogle har tre), som er elektronisk isolerede (ikke sandt for hver programmerbar forsyning), og du kan nemt slutte sig til dem i serie for at få din nødvendige Vcc, 0, GND.

Der er også mange forskelle, men det er de vigtigste vigtige forskelle, som jeg beskrev. Forhåbentlig får du en idé om, hvad en programmerbar strømforsyning er.

I sammenligning med en SMPS har den programmerbare strømforsyning også meget lidt støj (uønskede AC -komponenter/elektriske pigge/EMF osv.) Ved udgangen (da den er lineær).

Lad os nu gå videre til det næste trin!

NB: Du kan tjekke min video vedrørende min Rigol DP832 programmerbare strømforsyning her.

Trin 2: Hvad er CV & CC -tilstand for enhver strømforsyning?

Det er meget forvirrende for mange af os, når det kommer til spørgsmålet om CV og CC. Vi kender den fulde form, men i mange tilfælde har vi ikke den rigtige idé om, hvordan de fungerer. Lad os se på begge tilstande og foretage en sammenligning af, hvordan de er forskellige fra deres arbejdsperspektiv.

CV -tilstand (konstant spænding):

I CV -tilstand (uanset om der er tale om strømforsyning/batterioplader/næsten alt, hvad der har det), opretholder udstyret generelt en konstant udgangsspænding ved udgangen uafhængigt af den strøm, der trækkes fra den.

Lad os nu tage et eksempel.

For eksempel, jeg har en 50w hvid LED, der kører på 32v og bruger 1.75A. Nu hvis vi tilslutter LED'en til strømforsyningen i konstant spændingstilstand og sætter forsyningen til 32v, regulerer strømforsyningen udgangsspændingen og vil opretholde det ved 32v alligevel. Det vil ikke overvåge den strøm, der forbruges af LED'en.

Men

Denne type LED'er trækker mere strøm, når de bliver varmere (dvs. den vil trække mere strøm end den angivne strøm på databladet, dvs. 1,75A & kan gå så højt som 3,5A. Hvis vi sætter strømforsyningen til CV -tilstand for denne LED, det vil ikke se på den trukne strøm og kun regulere udgangsspændingen, og LED'en vil i sidste ende blive beskadiget på lang sigt på grund af et for stort strømforbrug.

Her kommer CC -tilstanden i spil !!

CC -tilstand (konstant strøm/strømstyring):

I CC -tilstand kan vi indstille MAX -strømmen trukket af enhver belastning, og vi kan regulere den.

For eksempel, vi indstiller spændingen til 32v og sætter maks. Strøm til 1,75A og tilslutter den samme LED til forsyningen. Hvad sker der nu? Til sidst bliver LED'en varmere og forsøger at trække mere strøm fra forsyningen. Nu denne gang, vil vores strømforsyning opretholde den samme forstærker, dvs. 1,75 ved udgangen ved at sænke spændingen (simpel Ohms lov), og dermed vil vores LED blive gemt i det lange løb.

Det samme gælder batteriopladningen, når du oplader et SLA/Li-ion/LI-po-batteri. I den første del af opladningen skal vi regulere til strøm ved hjælp af CC-tilstand.

Lad os tage et andet eksempel, hvor vi vil oplade et 4,2v/1000mah batteri, der er klassificeret til 1C (dvs. vi kan oplade batteriet med en maksimal strøm på 1A). Men for sikkerheds skyld regulerer vi strømmen til et maksimum på 0,5 C dvs. 500mA.

Nu vil vi indstille strømforsyningen til 4,2v og indstille maks. Strøm til 500mA og vil tilslutte batteriet til det. Nu vil batteriet forsøge at hente mere strøm ud af forsyningen til første opladning, men vores strømforsyning vil regulere strømmen ved at sænke spændingen en lille smule. Da batterispændingen til sidst vil stige, vil potentialeforskellen være mindre mellem forsyningen og batteriet, og strømmen, der trækkes af batteriet, vil blive sænket. Nu når ladestrømmen (strøm trukket af batteriet) falder til under 500mA, skifter forsyningen til CV -tilstand og opretholder en konstant 4,2v ved udgangen for at oplade batteriet i resten af tiden!

Interessant, ikke sandt?

Trin 3: Der er så mange derude !!

Mange programmerbare strømforsyninger er tilgængelige fra forskellige leverandører. Så hvis du stadig læser nu og er fast besluttet på at få en, skal du først beslutte nogle parametre !!

Hver og hver strømforsyning er forskellig fra hinanden med hensyn til nøjagtighed, antal udgangskanaler, total effekt, maks. Spænding-strøm/output osv.

Hvis du nu vil eje en, beslutter du først, hvad der er den maksimale udgangsspænding og strøm, du generelt arbejder med til din daglige brug! Vælg derefter antallet af udgangskanaler, du har brug for for at arbejde med forskellige kredsløb ad gangen. Derefter kommer den samlede effekt, dvs. hvor meget maksimal effekt du har brug for (P = VxI -formel). Gå derefter til grænsefladen, som enten har du brug for numerisk tastatur/roterende encoder -stil, eller du har brug for analog type interface osv.

Nu, hvis du har besluttet, så kommer endelig den vigtigste vigtige faktor, dvs. prissætning. Vælg en i henhold til dit budget (og kontroller naturligvis, at hvis de ovennævnte tekniske parametre er tilgængelige inden for den).

Og sidst, men ikke mindst, skal du naturligvis se på leverandøren. Jeg vil anbefale dig at købe fra en velrenommeret leverandør, og glem ikke at tjekke feedbacken (givet af andre kunder).

Lad os nu tage et eksempel:

Jeg arbejder generelt med digitale logiske kredsløb/mikrocontroller -relaterede kredsløb, der generelt har brug for 5v/max 2A (hvis jeg bruger nogle motorer og sådan noget).

Nogle gange arbejder jeg også på lydkredsløb, der har brug for så højt som 30v/3A og også dobbelt forsyning. Så jeg vil vælge en forsyning, der kan give maks. 30v/3A og have en dobbelt elektronisk isolerede kanaler. (Dvs. hver kanal kan levere 30v/3A, og de vil ikke have nogen fælles GND -skinne eller VCC -skinne). Jeg har generelt ikke brug for noget smart numerisk tastatur som noget! (Men selvfølgelig hjælper de meget). Nu er mit maksimale budget 500 $. Så jeg vil vælge en strømforsyning i henhold til mine ovennævnte kriterier …

Trin 4: Min strømforsyning ….. Rigol DP832

Så ifølge mine behov er Rigol DP832 et perfekt udstyr til mit brug (IGEN, STÆRKT I MIT MENING).

Lad os nu tage et hurtigt kig på det. Det har tre forskellige kanaler. Ch1 & Ch2/3 er elektronisk isoleret. Ch1 & Ch2 kan begge give et maksimum på 30v/3A. Du kan forbinde dem i serie for at få så meget som 60v (maks. strøm vil være 3A). Du kan også parallelt forbinde dem for at få et maksimum på 6A (maks. spænding vil være 30v). Ch2 & Ch3 har en fælles vej. CH3 kan give et maksimum på 5v/3A, som er egnet til digitale kredsløb. Den samlede udgangseffekt for alle de tre kanaler tilsammen er 195w. Det kostede mig omkring 639 $ i Indien (Her i Indien er det lidt dyrt i forhold til Rigols websted, hvor det er nævnt til 473 $ på grund af importafgifter og skat..)

Du kan vælge forskellige kanaler ved at trykke på 1/2/3 knappen for at vælge den tilsvarende kanal. Hver enkelt kanal kan være tændt/slukket ved hjælp af de tilsvarende switches. Du kan også tænde/slukke dem på én gang via en anden dedikeret switch kaldet Alle til/fra. Kontrolinterfacet er helt digitalt. Det giver et numerisk tastatur til direkte indtastning af en given spænding/strøm. Der er også en roterende encoder, hvorigennem du gradvist kan øge/reducere en given parameter.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp - fire dedikerede taster er der for at indtaste den ønskede enhed. Disse taster kan også bruges til at flytte markøren Top/bund/højre/venstre.

Der er fem taster under displayet, der fungerer i henhold til teksten, der vises i displayet over kontakterne. For at sige: Hvis jeg vil tænde OVP (overspændingsbeskyttelse), skal jeg trykke på den tredje kontakt fra venstre for at tænde OVP.

Strømforsyningen har en OVP (overspændingsbeskyttelse) og OCP (overstrømsbeskyttelse) for hver kanal.

Antag, at jeg vil køre et kredsløb (som kan tåle max 5v), hvor jeg gradvist vil øge spændingen fra 3,3v til 5v. Nu Hvis jeg ved et uheld sætter spænding mere end 5v ved at dreje på knappen og ikke se på displayet, kredsløbet vil blive stegt. nu i dette tilfælde kommer OVP'en i aktion. belastningen.

Det samme gælder for OCP. Hvis jeg indstiller en bestemt OCP -værdi (for f.eks. 1A), vil output, når strømmen trukket af belastningen når denne grænse, blive slukket.

Dette er en meget nyttig funktion til at beskytte dit værdifulde design.

Der er også mange flere funktioner, som jeg ikke vil forklare nu. For eksempel er der en timer, som du kan oprette en bestemt bølgeform som firkantet/savtand osv. Også kan du tænde/slukke for ethvert output efter et bestemt tidsrum.

Jeg har den lavere opløsningsmodel, der understøtter genlæsning af enhver spænding/strøm op til to decimaler. For eksempel: Hvis du indstiller den til 5v og tænder udgangen, viser displayet dig 5,00 og det samme gælder for strømmen.

Trin 5: Nok snak, lad os tænde noget (også CV/CC -tilstand revideret!)

Nu er det tid til at tilslutte en belastning og tænde den.

Se på det første billede, hvor jeg har tilsluttet min hjemmelavede dummy -belastning til kanal 2 på strømforsyningen.

Hvad er en dummy -belastning:

Dummy -belastning er dybest set en elektrisk belastning, der trækker strøm fra enhver strømkilde. Men i en reel belastning (som en pære/motor) er strømforbruget fastlagt for den pågældende pære/motor. Men i tilfælde af en Dummy -belastning kan vi justere strømmen trukket af belastningen af en gryde, dvs. vi kan øge/reducere strømforbruget i henhold til vores behov.

Nu kan du tydeligt se, at belastningen (trækasse til højre) trækker 0,50A fra forsyningen. Lad os nu se på strømforsyningens display. Du kan se, at kanal 2 er tændt, og resten af kanalerne er slukket (Den grønne firkant er omkring kanal 2, og alle outputparametre som spænding, strøm, strøm, der spredes af belastningen, vises). Det viser spænding som 5v, strøm som 0,53A (hvilket er korrekt, og min dummy -belastning læser er lidt mindre dvs. 0.50A) og den samlede effekt, der spredes af belastningen, dvs. 2.650W.

Lad os nu se på strømforsyningens display på det andet billede ((zoomet billede af displayet). Jeg har indstillet spænding på 5v & maks. Strøm er indstillet til 1A. Forsyningen giver en stabil 5v ved udgangen. Ved dette punkt tegner belastningen 0,53A, hvilket er mindre end den indstillede strøm 1A, så strømforsyningen begrænser ikke strømmen, og tilstanden er CV -tilstand.

Nu, hvis strømmen trukket af belastningen når 1A, går forsyningen i CC -tilstand og sænker spændingen for at opretholde en konstant 1A -strøm ved udgangen.

Kontroller nu det tredje billede. Her kan du se, at dummy -belastningen tegner 0.99A. Så i denne situation skal strømforsyningen sænke spændingen og lave en stabil 1A -strøm ved udgangen.

Lad os tage et kig på det fjerde billede (zoomet billede af displayet), hvor du kan se, at tilstanden er ændret til CC. Strømforsyningen har reduceret spændingen til 0,28v for at opretholde belastningsstrømmen ved 1A. Igen vinder Ohms lov !!!!

Trin 6: Lad os have det sjovt …. Tid til at teste nøjagtigheden

Nu kommer her den vigtigste del af enhver strømforsyning, dvs. nøjagtigheden, så i denne del vil vi kontrollere, hvor præcise denne type programmerbare strømforsyninger virkelig er !!

Spændingsnøjagtighedstest:

På det første billede har jeg indstillet strømforsyningen til 5v, og du kan se, at mit nyligt kalibrerede Fluke 87v -multimeter læser 5.002v.

Lad os nu se på databladet på det andet billede.

Spændingsnøjagtigheden for Ch1/Ch2 vil ligge inden for området som beskrevet nedenfor:

Indstil spænding +/- (.02% af indstillet spænding + 2mv). I vores tilfælde har jeg tilsluttet multimeteret til Ch1, og den indstillede spænding er 5v.

Så den øvre grænse for udgangsspændingen vil være:

5v + (.02% af 5v +.002v) dvs. 5.003v.

& den nedre grænse for udgangsspændingen vil være:

5v - (.02% af 5v +.002v) dvs. 4.997.

Mit nyligt kalibrerede Fluke 87v Industrial Standard Multimeter viser 5.002v, som ligger inden for det angivne område, som vi har beregnet ovenfor. Et meget godt resultat må jeg sige !!

Nuværende nøjagtighedstest:

Tag igen et kig på databladet for den aktuelle nøjagtighed. Som beskrevet vil den nuværende nøjagtighed for alle de tre kanaler være:

Indstil strøm +/- (.05% af indstillet strøm + 2mA).

Lad os nu se på det tredje billede, hvor jeg har indstillet maks. Strøm til 20mA (strømforsyningen går i CC -tilstand og forsøger at opretholde 20mA, når jeg vil tilslutte multimeteret), og mit multimeter læser 20.48mA.

Lad os nu beregne området først.

Den øvre grænse for udgangsstrømmen vil være:

20mA + (0,05% af 20mA + 2mA) dvs. 22,01mA.

Den nedre grænse for udgangsstrømmen vil være:

20mA - (.05% af 20mA + 2mA) dvs. 17,99mA.

Min pålidelige Fluke læser 20,48 mA & igen ligger værdien inden for det beregnede område. Vi fik igen et godt resultat for vores nuværende nøjagtighedstest. Strømforsyningen svigtede os ikke ….

Trin 7: Den endelige dom …

Nu er vi kommet til den sidste del …

Forhåbentlig kunne jeg give dig en lille idé om, hvad der er programmerbare strømforsyninger, og hvordan de fungerer.

Hvis du er seriøs omkring elektronik og laver nogle seriøse designs, tror jeg, at enhver form for programmerbar strømforsyning bør være til stede i dit arsenal, fordi vi bogstaveligt talt ikke kan lide at stege vores dyrebare designs på grund af utilsigtet overspænding/overstrøm/kortslutning.

Ikke kun det, men også med denne type forsyning, kan vi præcist oplade enhver type Li-po/Li-ion/SLA-batteri uden frygt for at tage ild/nogen særlig oplader (Fordi Li-po/Li-ion-batterier er tilbøjelige til at tage ild, hvis korrekte opladningsparametre ikke opfylder!).

Nu er det tid til at sige farvel!

Hvis du synes, at denne instruks rydder nogen af vores tvivl, og hvis du har lært noget ud af det, skal du give tommelfingeren op og glem ikke at abonnere! Tag også et kig på min nyligt åbnede youtube -kanal og giv dine dyrebare meninger!

God fornøjelse….

Adios !!