Introduksjon og opplæring om programmerbar strømforsyning !: 7 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Hvis du noen gang har lurt på programmerbare strømforsyninger, må du gå gjennom denne instruksen for å få en komplett kunnskap og praktisk eksempel på en programmerbar strømforsyning.

Også alle som er interessert i elektronikk, kan du gå gjennom denne instruksen for å utforske noen nye interessante ting ….

Følg med!!

Trinn 1: Hva er en programmerbar strømforsyning og hva gjør det annerledes?

Det har vært en stund siden jeg lastet opp noen nye instrukserbare. Så jeg tenkte å raskt laste opp en ny instruerbar på et veldig nødvendig verktøy (for alle hobbyister/elektroniske entusiaster/profesjonelle) som er en programmerbar strømforsyning.

Så det første spørsmålet oppstår her at hva er en programmerbar forsyning?

En programmerbar strømforsyning er en type lineær strømforsyning som tillater full kontroll over enhetens utgangsspenning og strøm gjennom digitalt grensesnitt/analogt/RS232.

Så hva skiller den fra en tradisjonell LM317/LM350/annen IC -basert lineær strømforsyning? La oss ta en titt på de viktigste forskjellene.

1) Den største forskjellen er kontrollen:

Vanligvis opererer vår tradisjonelle LM317/LM350/annen IC -basert forsyning på en CV -modus (konstant spenning) der vi ikke har kontroll over strømmen. Lasten trekker strømmen etter behov der vi ikke kan kontrollere den. Men i en programmerbar forsyning, kan vi kontrollere både spennings- og strømfeltene individuelt.

2) Kontrollgrensesnittet:

I vår LM317/LM350 -baserte forsyning snur vi en gryte og utgangsspenningen varierer deretter.

Til sammenligning kan vi i en programmerbar strømforsyning enten angi parametrene ved hjelp av det numeriske tastaturet, eller vi kan endre det ved hjelp av en roterende encoder eller så kan vi styre parametrene via en PC eksternt.

3) Utgangsbeskyttelsen:

Hvis vi kortere utgangen fra vår tradisjonelle forsyning, vil den senke spenningen og levere full strøm. Så innen kort tid vil kontrollbrikken (LM317/LM350/hvilken som helst annen) bli skadet på grunn av overoppheting.

Men til sammenligning kan vi i en programmerbar forsyning stenge utgangen helt (hvis vi vil) når det oppstår en kortslutning.

4) Brukergrensesnittet:

Vanligvis i en tradisjonell forsyning må vi koble til et multimeter for å kontrollere utgangsspenningen hver gang. I tillegg er det nødvendig med en nåværende sensor/presis klemmåler for å kontrollere utgangsstrømmen.

(NB: Vennligst sjekk min 3A variable benk strømforsyning som kan instrueres her, som består av innebygd spenning og strømavlesning på et fargedisplay)

Bortsett fra det, i en programmerbar forsyning, har den et innebygd display som viser all nødvendig informasjon som strømspenning/strømforsterker/settspenning/settforsterker/driftsmodus og mange flere parametere.

5) Antall utganger:

Anta at du vil kjøre en OP-AMP-basert krets/lydkrets hvor du trenger all Vcc, 0v & GND. Vår lineære forsyning vil bare gi Vcc & GND (enkelt kanalutgang), slik at du ikke kan kjøre denne typen krets ved hjelp av en lineær forsyning (du trenger to av dem seriekoblet).

Til sammenligning har en typisk programmerbar forsyning minst to utganger (noen har tre) som er elektronisk isolert (ikke sant for hver programmerbar forsyning), og du kan enkelt koble dem i serie for å få den nødvendige Vcc, 0, GND.

Det er også mange forskjeller, men dette er de viktigste nøkkelforskjellene som jeg beskrev. Forhåpentligvis får du en ide om hva en programmerbar strømforsyning er.

I sammenligning med en SMPS har den programmerbare strømforsyningen svært lite støy (uønskede AC -komponenter/elektriske pigger/EMF osv.) Ved utgangen (Siden den er lineær).

La oss nå gå videre til neste trinn!

NB: Du kan sjekke videoen min om min Rigol DP832 programmerbare strømforsyning her.

Trinn 2: Hva er CV og CC -modus for en hvilken som helst strømforsyning?

Det er veldig forvirrende for mange av oss når det gjelder CV og CC. Vi kjenner hele skjemaet, men i mange tilfeller har vi ikke den riktige ideen om hvordan de fungerer. La oss ta en titt på begge modusene og gjøre en sammenligning om hvordan de er forskjellige fra sitt arbeidsperspektiv.

CV -modus (konstant spenning):

I CV -modus (enten det er strømforsyning/batterilader/nesten alt som har det), opprettholder utstyret vanligvis en konstant utgangsspenning ved utgangen uavhengig av strømmen som trekkes fra den.

La oss ta et eksempel.

For eksempel, jeg har en 50w hvit LED som går på 32v og bruker 1,75A. Nå hvis vi kobler LED til strømforsyningen i konstant spenningsmodus og setter forsyningen til 32v, vil strømforsyningen regulere utgangsspenningen og vil opprettholde Den vil uansett overvåke strømmen som forbrukes av LED -en.

Men

Denne typen lysdioder trekker mer strøm når de blir varmere (dvs. den vil trekke mer strøm enn den angitte strømmen i databladet, dvs. 1,75A, og kan gå så høyt som 3,5A. Hvis vi setter strømforsyningen til CV -modus for denne LED -en, det vil ikke se på strømmen som trekkes og bare regulere utgangsspenningen, og dermed vil LED -en til slutt bli skadet på sikt på grunn av overdreven strømforbruk.

Her spiller CC -modus inn !!

CC -modus (konstant strøm/strømstyring):

I CC -modus kan vi angi MAX -strømmen som trekkes av hvilken som helst belastning, og vi kan regulere den.

For eksempel, vi setter spenningen til 32v og setter maksstrømmen til 1,75A og kobler den samme lysdioden til forsyningen. Nå Hva vil skje? Til slutt vil LED -en bli varmere og prøve å trekke mer strøm fra forsyningen. Nå denne gangen, vår strømforsyning vil opprettholde den samme forsterkeren, dvs. 1,75 ved utgangen ved å senke spenningen (enkel Ohms lov), og dermed vil LED -en vår bli lagret i det lange løp.

Det samme gjelder batteriladingen når du lader et SLA/Li-ion/LI-po-batteri. I den første delen av ladingen må vi regulere til strøm ved å bruke CC-modus.

La oss ta et annet eksempel der vi ønsker å lade et 4,2v/1000mah batteri som er vurdert til 1C (dvs. vi kan lade batteriet med en maksimal strøm på 1A), men for sikkerhets skyld vil vi regulere strømmen til maks på 0,5 C dvs. 500mA.

Nå setter vi strømforsyningen til 4,2v og setter maksstrømmen til 500mA og kobler batteriet til den. Nå vil batteriet prøve å hente mer strøm ut av forsyningen for første lading, men strømforsyningen vil regulere strømmen med å senke spenningen litt. ettersom batterispenningen til slutt vil stige, vil potensialforskjellen være mindre mellom strømforsyningen og batteriet, og strømmen som trekkes av batteriet vil bli senket. nå når ladestrømmen (strøm som trekkes av batteriet) faller under 500mA, vil strømforsyningen bytte til CV -modus og opprettholde en jevn 4.2v på utgangen for å lade batteriet for resten av tiden!

Interessant, ikke sant?

Trinn 3: Det er så mange der ute !!

Mange programmerbare strømforsyninger er tilgjengelige fra forskjellige leverandører. Så hvis du fortsatt leser nå og er fast bestemt på å skaffe deg en, må du først bestemme noen parametere !!

Hver og hver strømforsyning er forskjellig fra hverandre når det gjelder nøyaktighet, antall utgangskanaler, total effekt, maks spenningsstrøm/utgang osv.

Hvis du vil eie en, bestemmer du først hva som er maks utgangsspenning og strøm du vanligvis jobber med for daglig bruk! Velg deretter antall utgangskanaler du trenger for å jobbe med forskjellige kretser om gangen. Da kommer den totale utgangseffekten, dvs. hvor mye maksimal effekt du trenger (P = VxI -formel). Gå deretter til grensesnittet som enten du trenger numerisk tastatur/roterende encoder -stil eller du trenger analogt grensesnitt etc.

Nå, hvis du har bestemt deg, kommer endelig den viktigste viktige faktoren, dvs. priser. Velg en i henhold til budsjettet ditt (og sjekk selvsagt at hvis de tekniske parameterne nevnt ovenfor er tilgjengelige innenfor den).

Og sist, men ikke minst, åpenbart se på leverandøren. Jeg vil anbefale deg å kjøpe fra en anerkjent leverandør, og ikke glem å sjekke tilbakemeldingen (gitt av andre kunder).

La oss ta et eksempel:

Jeg jobber vanligvis med digitale logikkretser/mikrokontrollerrelaterte kretser som vanligvis trenger 5v/maks 2A (hvis jeg bruker noen motorer og slike ting).

Noen ganger jobber jeg også med lydkretser som trenger så høyt som 30v/3A og også dobbel forsyning. Så jeg vil velge en forsyning som kan gi maks 30v/3A og ha to elektronisk isolerte kanaler. (Dvs. hver kanal kan levere 30v/3A, og de vil ikke ha noen felles GND -skinne eller VCC -skinne). Jeg trenger vanligvis ikke noe fancy numerisk tastatur som dette! (Men selvfølgelig hjelper de mye). Nå er maksbudsjettet mitt 500 $. Så jeg vil velge en strømforsyning i henhold til mine ovennevnte kriterier …

Trinn 4: Min strømforsyning ….. Rigol DP832

Så i henhold til mine behov er Rigol DP832 et perfekt utstyr for mitt bruk (IGJEN, STERKT I MIN MENING).

La oss ta en rask titt på den. Den har tre forskjellige kanaler. CH1 og Ch2/3 er elektronisk isolert. Ch1 og Ch2 kan begge gi maks 30v/3A. Du kan koble dem i serie for å få så mye som 60v (maks strøm vil være 3A). Du kan også koble dem parallelt for å få maks 6A (maks spenning vil være 30v). Ch2 & Ch3 har en felles grunn. CH3 kan gi maks 5v/3A som er egnet for digitale kretser. Den totale utgangseffekten for alle de tre kanalene tilsammen er 195w. Det kostet meg rundt 639 $ i India (Her i India er det litt dyrt sammenlignet med Rigols nettsted der det er nevnt til 473 $ på grunn av importavgifter og skatt..)

Du kan velge forskjellige kanaler ved å trykke på 1/2/3 -knappen for å velge tilsvarende kanal. Hver enkelt kanal kan være på/av ved hjelp av de tilhørende bryterne. Du kan også slå dem på/av på en gang via en annen dedikert bryter kalt Alle på/av. Kontrollgrensesnittet er helt digitalt. Det gir et numerisk tastatur for direkte oppføring av en gitt spenning/strøm. Det er også en roterende encoder som du gradvis kan øke/redusere en gitt parameter.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp - fire dedikerte taster er der for å legge inn ønsket enhet. Disse tastene kan også brukes til å flytte markøren Topp/Bunn/Høyre/Venstre.

Det er fem taster under displayet som fungerer i henhold til teksten som vises i displayet over bryterne. For si: Hvis jeg vil slå på OVP (overspenningsbeskyttelse), må jeg trykke den tredje bryteren fra venstre for å slå på OVP.

Strømforsyningen har OVP (overspenningsbeskyttelse) og OCP (overstrømsvern) for hver kanal.

Anta at jeg vil kjøre en krets (som tåler maks 5v) hvor jeg gradvis vil øke spenningen fra 3,3v til 5v. Nå Hvis jeg ved et uhell setter spenning mer enn 5v ved å vri på knappen og ikke se på displayet, kretsen vil bli stekt. Nå i dette tilfellet kommer OVP til handling. Jeg vil sette OVP til 5v. Nå vil jeg gradvis øke spenningen fra 3,3v, og når 5v -grensen er nådd, vil kanalen bli slått av for å beskytte lasten.

Det samme gjelder OCP. Hvis jeg angir en viss OCP -verdi (for si 1A), når strømmen som trekkes av lasten når denne grensen, blir utgangen slått av.

Dette er en veldig nyttig funksjon for å beskytte din verdifulle design.

Det er også mange flere funksjoner som jeg ikke vil forklare nå. For si det er timer som du kan lage en bestemt bølgeform som firkantet/sagetann osv. I tillegg kan du slå på/av hvilken som helst utgang etter en viss periode.

Jeg har modellen med lavere oppløsning som støtter tilbakestilling av spenning/strøm opptil to desimaler. For eksempel: Hvis du setter den til 5v og slår på utgangen, viser displayet deg 5,00 og det samme gjelder strømmen.

Trinn 5: Nok snakk, la oss gjøre noe (også CV/CC -modus revidert!)

Nå er det på tide å koble til en last og slå den på.

Se på det første bildet der jeg har koblet min hjemmelagde dummy -last til kanalen 2 på strømforsyningen.

Hva er en dummy -belastning:

Dummy -belastning er i utgangspunktet en elektrisk last som trekker strøm fra enhver strømkilde. Men i en ekte last (som en pære/motor), er strømforbruket fast for den bestemte pæren/motoren. Men i tilfelle en Dummy -last, kan vi juster strømmen trukket av lasten av en pott, dvs. vi kan øke/redusere strømforbruket i henhold til våre behov.

Nå kan du tydelig se at lasten (trekasse til høyre) trekker 0,50A fra strømforsyningen. La oss nå se på strømforsyningens display. Du kan se at kanal 2 er på og resten av kanalene er slått av (Den grønne firkanten er rundt kanal 2, og alle utgangsparametere som spenning, strøm, strøm spredt av lasten er vist). Den viser spenning som 5v, strøm som 0,53A (som er riktig, og min dummy -last leser er litt mindre dvs. 0,50A) og den totale effekten som spres av lasten, dvs. 2,650W.

La oss ta en titt på strømforsyningens display på det andre bildet ((zoomet bilde av displayet). Jeg har angitt spenning på 5v og maksstrømmen er satt til 1A. Forsyningen gir en jevn 5v ved utgangen. Ved dette punktet, belastningen tegner 0,53A som er mindre enn den innstilte strømmen 1A, så strømforsyningen begrenser ikke strømmen og modusen er CV -modus.

Nå, hvis strømmen trukket av lasten når 1A, går forsyningen i CC -modus og senker spenningen for å opprettholde en konstant 1A -strøm ved utgangen.

Sjekk nå det tredje bildet. Her kan du se at dummy -belastningen tegner 0.99A. Så i denne situasjonen bør strømforsyningen senke spenningen og lage en stabil 1A -strøm ved utgangen.

La oss ta en titt på det fjerde bildet (zoomet bilde av displayet) hvor du kan se at modusen er endret til CC. Strømforsyningen har redusert spenningen til 0,28v for å opprettholde laststrømmen ved 1A. Og, ohm's law vinner !!!!

Trinn 6: La oss ha det gøy …. Tid til å teste nøyaktigheten

Nå, her kommer den viktigste delen av enhver strømforsyning, det vil si nøyaktigheten. Så i denne delen skal vi sjekke hvor nøyaktig denne typen programmerbare strømforsyninger egentlig er!

Spenningsnøyaktighetstest:

På det første bildet har jeg satt strømforsyningen til 5v, og du kan se at det nylig kalibrerte Fluke 87v -multimeteret mitt leser 5.002v.

La oss nå se på databladet på det andre bildet.

Spenningsnøyaktigheten for Ch1/Ch2 vil ligge innenfor området som beskrevet nedenfor:

Sett spenning +/- (.02% av innstilt spenning + 2mv). I vårt tilfelle har jeg koblet multimeteret til Ch1 og den innstilte spenningen er 5v.

Så den øvre grensen for utgangsspenningen vil være:

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

& den nedre grensen for utgangsspenningen vil være:

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

Mitt nylig kalibrerte Fluke 87v Industrial Standard Multimeter viser 5.002v som er innenfor det angitte området som vi beregnet ovenfor. Et veldig godt resultat må jeg si !!

Gjeldende nøyaktighetstest:

Ta en titt på databladet for gjeldende nøyaktighet. Som beskrevet vil gjeldende nøyaktighet for alle de tre kanalene være:

Still nåværende +/- (.05% av innstilt strøm + 2mA).

La oss ta en titt på det tredje bildet der jeg har satt maksstrømmen til 20mA (strømforsyningen går til CC -modus og prøver å opprettholde 20mA når jeg skal koble til multimeteret) og multimeteret mitt leser 20.48mA.

La oss nå beregne området først.

Den øvre grensen for utgangsstrømmen vil være:

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

Den nedre grensen for utgangsstrømmen vil være:

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

Min pålitelige Fluke leser 20,48 mA og igjen er verdien innenfor det beregnede området ovenfor. Igjen fikk vi et godt resultat for vår nåværende nøyaktighetstest. Strømforsyningen sviktet oss ikke ….

Trinn 7: Den endelige dommen …

Nå har vi kommet til den siste delen …

Forhåpentligvis kan jeg gi deg en liten ide om hva som er programmerbare strømforsyninger og hvordan de fungerer.

Hvis du er seriøs med elektronikk og gjør noen seriøse design, tror jeg at enhver form for programmerbar strømforsyning bør være tilstede i arsenalet ditt fordi vi bokstavelig talt ikke liker å steke våre dyrebare design på grunn av tilfeldig overspenning/overstrøm/kortslutning.

Ikke bare det, men også med denne typen forsyninger, kan vi nøyaktig lade alle typer Li-po/Li-ion/SLA-batterier uten frykt for å ta fyr/noen spesiell lader (Fordi Li-po/Li-ion-batterier er utsatt for brann hvis riktige ladeparametere ikke oppfyller!).

Nå er det på tide å si farvel!

Hvis du tror at denne instruksen fjerner noen av våre tvil, og hvis du har lært noe ut av det, vennligst gi tommelen opp, og ikke glem å abonnere! Ta en titt på min nylig åpnede youtube -kanal og gi dine dyrebare meninger!

God læring….

Adios !!