Introduktion och handledning om programmerbar strömförsörjning !: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Om du någonsin har undrat om programmerbara nätaggregat, måste du gå igenom denna instruerbara för att få en komplett kunskap och praktiskt exempel på en programmerbar strömförsörjning.

Också alla som är intresserade av elektronik, gå igenom den här instruktören för att utforska några nya intressanta saker ….

Håll utkik !!

Steg 1: Vad är en programmerbar strömförsörjning och vad gör det annorlunda?

Det var ett tag sedan jag laddade upp någon ny instruerbar. Så jag tänkte snabbt ladda upp en ny instruerbar på ett mycket nödvändigt verktyg (för alla hobbyister/elektroniska entusiaster/proffs) som är en programmerbar strömförsörjning.

Så den första frågan uppstår här att vad är en programmerbar leverans?

En programmerbar strömförsörjning är en typ av linjär strömförsörjning som tillåter fullständig kontroll av enhetens utspänning och ström via digitalt gränssnitt/analogt/RS232.

Så vad skiljer det från en traditionell LM317/LM350/någon annan IC -baserad linjär strömförsörjning? Låt oss ta en titt på de viktigaste skillnaderna.

1) Den största stora skillnaden är kontrollen:

I allmänhet fungerar vår traditionella LM317/LM350/alla andra IC -baserade matningar på ett CV -läge (konstant spänning) där vi inte har någon kontroll över strömmen. Lasten drar strömmen efter behov där vi inte kan styra den. Men i en programmerbar matning, kan vi styra både spännings- och strömfältet individuellt.

2) Kontrollgränssnittet:

I vår LM317/LM350 -baserade matning vänder vi en kruka och utspänningen varierar därefter.

Som jämförelse kan vi i en programmerbar strömförsörjning antingen ställa in parametrarna med hjälp av ett numeriskt tangentbord eller så kan vi ändra det med en roterande kodare eller så kan vi fjärrstyra parametrarna via en dator.

3) Utgångsskyddet:

Om vi kortar utgången från vår traditionella strömförsörjning kommer det att sänka spänningen och leverera full ström. Så inom en kort spänning skadas styrchipet (LM317/LM350/någon annan) på grund av överhettning.

Men i jämförelse: I en programmerbar matning kan vi stänga utgången helt (om vi vill) när en kortslutning inträffar.

4) Användargränssnittet:

I allmänhet i en traditionell strömförsörjning måste vi ansluta en multimeter för att kontrollera utspänningen varje gång. Dessutom behövs en strömsensor/exakt klämmätare för att kontrollera utströmmen.

(OBS: Kontrollera min 3A variabel bänks strömförsörjning som kan instrueras här som består av inbyggd spänning och strömavläsning på en färgdisplay)

Bortsett från det, i en programmerbar matning, har den en inbyggd display som visar all nödvändig information som strömspänning/strömförstärkare/inställd spänning/inställd amp/driftläge och många fler parametrar.

5) Antal utgångar:

Antag att du vill köra en OP-AMP-baserad krets/ljudkrets där du behöver all Vcc, 0v & GND. Vår linjära strömförsörjning ger bara Vcc & GND (enkel kanalutgång) så att du inte kan köra den här typen av kretsar med hjälp av en linjär matning (du behöver två av dem seriekopplade).

Som jämförelse har en typisk programmerbar strömförsörjning minst två utgångar (vissa har tre) som är elektroniskt isolerade (inte sant för varje programmerbar matning) och du kan enkelt gå med dem i serie för att få din erforderliga Vcc, 0, GND.

Det finns också många skillnader, men det här är de viktigaste skillnaderna som jag beskrev. Förhoppningsvis får du en idé om vad en programmerbar strömförsörjning är.

I jämförelse med en SMPS har den programmerbara strömförsörjningen mycket lite brus (oönskade AC -komponenter/elektriska spikar/EMF etc) vid utgången (eftersom det är linjärt).

Låt oss nu gå vidare till nästa steg!

OBS: Du kan kolla min video om min Rigol DP832 programmerbara strömförsörjning här.

Steg 2: Vad är CV & CC -läge för någon strömförsörjning?

Det är väldigt förvirrande för många av oss när det gäller CV & CC. Vi känner till hela formen, men i många fall har vi inte rätt idé hur de fungerar. Låt oss ta en titt på båda lägena och göra en jämförelse om hur de skiljer sig från sitt arbetsperspektiv.

CV -läge (konstant spänning):

I CV -läge (vare sig det gäller strömförsörjning/batteriladdare/nästan vad som helst) har utrustningen i allmänhet en konstant utspänning vid utgången oberoende av den ström som dras från den.

Låt oss nu ta ett exempel.

Till exempel, jag har en 50w vit lysdiod som går på 32v och förbrukar 1.75A. Nu om vi ansluter lysdioden till strömförsörjningen i konstant spänningsläge och ställer in matningen till 32v, kommer strömförsörjningen att reglera utspänningen och bibehålla den överhuvudtaget vid 32v. Den övervakar inte strömmen som förbrukas av lysdioden.

Men

Denna typ av lysdioder drar mer ström när de blir varmare (dvs den drar mer ström än den angivna strömmen i databladet, dvs 1.75A & kan gå så högt som 3.5A. Om vi sätter strömförsörjningen till CV -läge för denna LED, det kommer inte att titta på strömmen och bara reglera utspänningen och därför kommer lysdioden att skadas så småningom på lång sikt på grund av överdriven strömförbrukning.

Här spelar CC -läget in !!

CC -läge (konstant ström/strömstyrning):

I CC -läge kan vi ställa in MAX -strömmen som dras av valfri belastning och vi kan reglera den.

Till exempel sätter vi spänningen på 32v och ställer in maxström till 1,75A och ansluter samma lysdiod till matningen. Vad händer nu? Så småningom blir lysdioden varmare och försöker dra mer ström från strömförsörjningen. Nu den här gången, kommer vår strömförsörjning att behålla samma förstärkare, dvs 1,75 vid utgången genom att sänka spänningen (enkel Ohms lag) och därmed kommer vår LED att sparas på lång sikt.

Detsamma gäller batteriladdningen när du laddar ett SLA/Li-ion/LI-po-batteri. I den första delen av laddningen måste vi reglera till ström med CC-läge.

Låt oss ta ett annat exempel där vi vill ladda ett 4,2v/1000mah batteri som är klassat till 1C (dvs vi kan ladda batteriet med en maxström på 1A), men för säkerhets skull kommer vi att reglera strömmen till max 0,5 C dvs 500mA.

Nu kommer vi att ställa in strömförsörjningen på 4,2v och ställa maxströmmen till 500mA och koppla batteriet till det. Nu försöker batteriet hämta mer ström ur strömförsörjningen för första laddningen men vår strömförsörjning kommer att reglera strömmen med sänka spänningen lite. Eftersom batterispänningen så småningom kommer att stiga, blir potentialskillnaden mindre mellan strömförsörjningen och batteriet och strömmen som dras av batteriet kommer att sänkas. Nu när laddningsströmmen (strömmen dras av batteriet) sjunker under 500mA, växlar strömförsörjningen till CV -läge och håller en konstant 4,2v vid utgången för att ladda batteriet för resten av tiden!

Intressant, eller hur?

Steg 3: Det finns så många där ute !!!

Många programmerbara strömförsörjningar är tillgängliga från olika leverantörer. Så om du fortfarande läser och är fast besluten att skaffa en, måste du först bestämma några parametrar !!

Varje och varje strömförsörjning skiljer sig från varandra när det gäller noggrannhet, antal utgångskanaler, total effekt, max spänning-ström/utgång etc.

Nu om du vill äga en, bestämmer du först vad som är den maximala utspänningen och strömmen du vanligtvis arbetar med för din dagliga användning! Välj sedan antalet utgångskanaler du behöver för att arbeta med olika kretsar åt gången. Därefter kommer den totala uteffekten dvs hur mycket maxeffekt du behöver (P = VxI -formel). Gå sedan till gränssnittet som antingen behöver du numerisk knappsats/roterande kodarstil eller så behöver du analogt gränssnitt etc.

Om du nu har bestämt dig, kommer slutligen den viktigaste faktorn, dvs prissättning. Välj en enligt din budget (och uppenbarligen kontrollera att om de tekniska parametrarna som nämns ovan är tillgängliga inom den).

Och sist men inte minst, uppenbarligen titta på leverantören. Jag skulle rekommendera dig att köpa från en välrenommerad leverantör och glöm inte att kontrollera feedbacken (ges av andra kunder).

Låt oss nu ta ett exempel:

Jag arbetar vanligtvis med digitala logikkretsar/mikrokontrollerrelaterade kretsar som i allmänhet behöver 5v/max 2A (om jag använder några motorer och sånt).

Ibland arbetar jag också med ljudkretsar som behöver så högt som 30v/3A och även dubbla matningar. Så jag väljer en strömförsörjning som kan ge max 30v/3A och har dubbla elektroniskt isolerade kanaler. (Dvs varje kanal kan leverera 30v/3A och de kommer inte att ha någon gemensam GND -järnväg eller VCC -järnväg). Jag behöver inte i allmänhet något snyggt numeriskt tangentbord som det här! (Men det hjälper förstås mycket). Nu är min maxbudget 500 $. Så jag kommer att välja en strömförsörjning enligt mina ovan nämnda kriterier …

Steg 4: Min strömförsörjning …. Rigol DP832

Så enligt mina behov är Rigol DP832 en perfekt utrustning för min användning (IGEN, STARKT I MITT MENING).

Låt oss nu ta en snabb titt på den. Den har tre olika kanaler. CH1 & Ch2/3 är elektroniskt isolerade. Ch1 & Ch2 kan båda ge max 30v/3A. Du kan ansluta dem i serie för att få så mycket som 60v (maxström kommer att vara 3A). Du kan också ansluta dem parallellt för att få max 6A (maxspänning kommer att vara 30v). Ch2 & Ch3 har en gemensam grund. CH3 kan ge max 5v/3A som är lämplig för digitala kretsar. Den totala uteffekten för alla tre kanalerna tillsammans är 195W. Det kostade mig cirka 639 $ i Indien (Här i Indien är det lite dyrt jämfört med Rigols webbplats där det nämns till 473 $ på grund av importavgifter och skatter..)

Du kan välja olika kanaler genom att trycka på 1/2/3 -knappen för att välja motsvarande kanal. Varje enskild kanal kan vara på/av med motsvarande omkopplare. Du kan också slå på/av alla på en gång via en annan dedikerad switch som heter Alla På/av. Kontrollgränssnittet är helt digitalt. Det ger en numerisk knappsats för direkt inmatning av en given spänning/ström. Det finns också en roterande kodare via vilken du gradvis kan öka/minska en given parameter.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp - fyra dedikerade tangenter finns för att mata in önskad enhet. Dessa knappar kan också användas för att flytta markören uppåt/nedtill/höger/vänster.

Det finns fem knappar under displayen som fungerar enligt texten som visas i displayen ovanför omkopplarna. Till exempel, om jag vill slå på OVP (överspänningsskydd), måste jag trycka på den tredje omkopplaren från vänster för att slå på OVP.

Strömförsörjningen har ett OVP (överspänningsskydd) och OCP (överströmskydd) för varje kanal.

Antag att jag vill köra en krets (som tål max 5v) där jag gradvis kommer att öka spänningen från 3,3v till 5v. Nu Om jag av misstag sätter spänning mer än 5v genom att vrida på ratten och inte titta på displayen, kretsen kommer att stekas. Nu i det här fallet kommer OVP: n att gå till. lasten.

Detsamma gäller OCP. Om jag ställer in ett visst OCP -värde (för säg 1A), kommer utgången att stängas av när strömmen som dras av lasten når denna gräns.

Detta är en mycket användbar funktion för att skydda din värdefulla design.

Det finns också många fler funktioner som jag inte kommer att förklara nu. För att säga, det finns timer med vilken du kan skapa en viss vågform som kvadrat/sågtand etc. Du kan också slå på/av vilken utgång som helst efter en viss tid.

Jag har modellen med lägre upplösning som stöder återläsning av spänning/ström upp till två decimaler. Ex: Om du ställer in den till 5v och slår på utgången visar displayen dig 5,00 och samma gäller för strömmen.

Steg 5: Nog med att prata, låt oss slå på lite (även CV/CC -läge återbesökt!)

Nu är det dags att ansluta en last och slå på den.

Titta på den första bilden där jag har anslutit min hemlagade dummy -belastning till kanal 2 på strömförsörjningen.

Vad är en Dummy -belastning:

Dummy -belastning är i grunden en elektrisk belastning som drar ström från valfri strömkälla. Men i en verklig last (som en lampa/motor) är strömförbrukningen fast för den specifika lampan/motorn. Men vid en Dummy -last kan vi justera strömmen som belastningen dras av en kruka, dvs vi kan öka/minska strömförbrukningen enligt våra behov.

Nu kan du tydligt se att lasten (trälåda till höger) drar 0,50A från strömförsörjningen. Låt oss nu ta en titt på strömförsörjningens display. Du kan se att kanal 2 är på och resten av kanalerna är avstängda (Den gröna rutan är runt kanal 2 och alla utmatningsparametrar som spänning, ström, effekt som försvinner av lasten visas). Det visar spänning som 5v, ström som 0,53A (vilket är korrekt & min dummy -belastning läser är lite mindre dvs. 0,50A) och den totala effekten som försvinner av lasten, dvs 2,650W.

Låt oss nu ta en titt på strömförsörjningens display på den andra bilden ((zoomad bild på displayen). Jag har ställt in spänningen på 5v och maxströmmen är inställd på 1A. Tillförseln ger en stabil 5v vid utgången. Vid denna punkt, belastningen drar 0,53A vilket är mindre än den inställda strömmen 1A så att strömförsörjningen inte begränsar strömmen och läget är CV -läge.

Nu, om strömmen som dras av lasten når 1A, går matningen till CC -läge och sänker spänningen för att behålla en konstant 1A -ström vid utgången.

Kontrollera nu den tredje bilden. Här kan du se att dummy -belastningen drar 0.99A. Så i denna situation bör strömförsörjningen sänka spänningen och göra en stabil 1A -ström vid utgången.

Låt oss ta en titt på den fjärde bilden (zoomad bild på displayen) där du kan se att läget har ändrats till CC. Strömförsörjningen har minskat spänningen till 0,28v för att behålla lastströmmen vid 1 A. Återigen vinner ohms lag !!!!

Steg 6: Låt oss ha kul …. Tid att testa noggrannheten !

Nu kommer här den viktigaste delen av någon strömförsörjning, dvs noggrannheten. Så i den här delen kommer vi att kontrollera hur exakt denna typ av programmerbara strömförsörjningar verkligen är !!

Spänningsnoggrannhetstest:

På den första bilden har jag ställt in strömförsörjningen till 5v och du kan se att min nyligen kalibrerade Fluke 87v multimeter läser 5.002v.

Låt oss nu ta en titt på databladet på den andra bilden.

Spänningsnoggrannheten för Ch1/Ch2 kommer att ligga inom intervallet som beskrivs nedan:

Ställ in spänning +/- (.02% av inställd spänning + 2mv). I vårt fall har jag anslutit multimetern till Ch1 och den inställda spänningen är 5v.

Så den övre gränsen för utspänningen kommer att vara:

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

& den nedre gränsen för utspänningen kommer att vara:

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

Min nyligen kalibrerade Fluke 87v industriell standardmultimeter visar 5.002v som ligger inom det angivna intervallet som vi beräknade ovan. Ett mycket bra resultat måste jag säga !!

Nuvarande noggrannhetstest:

Ta en titt på databladet för den aktuella noggrannheten. Såsom beskrivs kommer strömnoggrannheten för alla tre kanalerna att vara:

Ställ in ström +/- (.05% av inställd ström + 2mA).

Låt oss nu ta en titt på den tredje bilden där jag har satt maxström till 20mA (strömförsörjningen går till CC -läge och försöker behålla 20mA när jag ska ansluta multimetern) och min multimeter läser 20,48mA.

Låt oss nu beräkna intervallet först.

Den övre gränsen för utströmmen kommer att vara:

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

Den nedre gränsen för utströmmen kommer att vara:

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

Min pålitliga Fluke läser 20,48mA och återigen ligger värdet inom det beräknade intervallet. Återigen fick vi ett bra resultat för vårt aktuella noggrannhetstest. Strömförsörjningen misslyckades oss ….

Steg 7: Den slutliga domen …

Nu har vi kommit till den sista delen …

Förhoppningsvis kan jag ge dig en liten idé om vad som är programmerbara nätaggregat och hur de fungerar.

Om du är seriös med elektronik och gör några seriösa konstruktioner, tror jag att alla typer av programmerbar strömförsörjning bör finnas i din arsenal eftersom vi bokstavligen inte gillar att steka våra dyrbara mönster på grund av oavsiktlig överspänning/överström/kortslutning.

Inte bara det, utan också med denna typ av försörjning, vi kan exakt ladda alla typer av Li-po/Li-ion/SLA-batterier utan rädsla för att fatta eld/någon speciell laddare (Eftersom Li-po/Li-ion-batterier är benägen att fatta eld om rätt laddningsparametrar inte uppfyller!).

Nu är det dags att säga hejdå!

Om du tror att den här instruktionsboken rensar något av våra tvivel och om du har lärt dig något av det, vänligen ge tummen upp och glöm inte att prenumerera! Ta också en titt på min nyligen öppnade youtube -kanal och ge dina värdefulla åsikter!

Lycka till ….

Adios !!