Введение и Учебник по программируемым питанию !: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Если вы когда-нибудь задумывались о программируемых источниках питания, то вы должны пройти через это руководство, чтобы получить полные знания и практический пример программируемого источника питания.

Также всем, кто интересуется электроникой, пожалуйста, прочтите это руководство, чтобы изучить некоторые новые интересные вещи….

Будьте на связи!!

Шаг 1. Что такое программируемый источник питания и чем он отличается?

Это было время, так как я загрузил любой новый instructable. So я думал, чтобы быстро загрузить новую instructable на очень необходимый инструмент (для любых аквариумистов / электронные энтузиастов / профессиональные), который представляет собой программируемый источник питания.

Итак, здесь возникает первый вопрос: что такое программируемое питание?

Программируемый источник питания - это тип линейного источника питания, который позволяет полностью контролировать выходное напряжение и ток устройства через цифровой / аналоговый / RS232.

Так чем же он отличается от традиционного линейного источника питания на базе LM317 / LM350 / любого другого ИС? Давайте рассмотрим основные отличия.

1) Главное большое отличие - это управление:

Как правило, наш традиционный LM317 / LM350 / любой другой источник питания на базе микросхем работает в режиме CV (постоянное напряжение), в котором мы не можем контролировать ток. Нагрузка потребляет ток в соответствии с потребностями, когда мы не можем его контролировать. программируемый источник питания, мы можем управлять полями как напряжения, так и тока по отдельности.

2) Интерфейс управления:

В нашем источнике питания на базе LM317 / LM350 мы поворачиваем потенциометр, и выходное напряжение изменяется соответственно.

Для сравнения, в программируемом источнике питания мы можем либо установить параметры с помощью цифровой клавиатуры, либо изменить их с помощью поворотного энкодера, либо даже мы можем управлять параметрами с помощью ПК удаленно.

3) Защита выхода:

Если мы закоротим выход нашего традиционного источника питания, он снизит напряжение и подаст полный ток, поэтому за короткий промежуток времени управляющая микросхема (LM317 / LM350 / любой другой) будет повреждена из-за перегрева.

Но для сравнения: в программируемом источнике питания мы можем полностью отключить выход (если захотим) при возникновении короткого замыкания.

4) Пользовательский интерфейс:

Обычно в традиционных источниках питания мы должны подключать мультиметр для проверки выходного напряжения каждый раз. Кроме того, для проверки выходного тока необходимы датчик тока / точные клещи.

(NB: пожалуйста, проверьте мой настольный источник питания с переменным током 3A, инструктируемый здесь, который состоит из встроенного считывания напряжения и тока на цветном дисплее)

Кроме того, в программируемом питании, он имеет дисплей, который показывает встроенный любую необходимую информацию, как текущее напряжение / ток / усилитель заданного напряжение / множество усилителей / режим работы и многие других параметры.

5) Количество выходов:

Предположим, вы хотите запустить схему / аудиосхему на основе OP-AMP, где вам понадобятся все Vcc, 0 В и GND. Наш линейный источник питания будет давать только Vcc и GND (одноканальный выход), поэтому вы не можете запустить этот тип схемы с помощью линейного источника питания (вам понадобятся два из них, подключенные последовательно).

Для сравнения, типичный программируемый источник питания имеет минимум два выхода (у некоторых есть три), которые изолированы электронно (не для всех программируемых источников питания), и вы можете легко соединить их последовательно, чтобы получить требуемые Vcc, 0, GND.

Также есть много отличий, но это основные ключевые отличия, которые я описал. Надеюсь, вы получите представление о том, что такое программируемый источник питания.

Кроме того, по сравнению с SMPS, программируемый источник питания имеет очень низкий уровень шума (нежелательные компоненты переменного тока / электрические выбросы / ЭДС и т. Д.) На выходе (поскольку он линейен).

А теперь перейдем к следующему шагу!

NB: Вы можете посмотреть мое видео о моем программируемом блоке питания Rigol DP832 здесь.

Шаг 2: Что такое режим CV и CC любого источника питания?

Это очень запутанная для многих из нас, когда дело доходит до вопроса CV & CC. We знать полную форму, но во многих случаях мы не имеем правильную идею, как они works. Let посмотрят на обоих режимах и сделать сравнение о том, как они отличаются от их рабочей точки.

Режим CV (постоянное напряжение):

В режиме CV (будь то источник питания / зарядное устройство / почти все, что имеет его), оборудование обычно поддерживает постоянное выходное напряжение на выходе независимо от тока, потребляемого от него.

Теперь возьмем пример.

Для говорят, у меня есть белый светодиод 50w, который работает на 32v и истребляют 1.75A. Now если мы прикрепляем светодиода к источнику питания в режиме постоянного напряжения и установить подачу в 32v, источник питания будет регулировать выходное напряжение и будет поддерживать в любом случае он на 32 В. Он не будет контролировать ток, потребляемый светодиодом.

Но

Эти типы светодиодов потребляют больше тока, когда они становятся более горячими (то есть они будут потреблять больше тока, чем указано в таблице данных, то есть 1,75 А, и может достигать 3,5 А. Если мы переведем источник питания в режим CV для этого светодиода, он не будет смотреть на потребляемый ток и будет регулировать только выходное напряжение, и, таким образом, светодиод в конечном итоге будет поврежден из-за чрезмерного потребления тока.

Здесь в игру вступает режим CC !!

Режим CC (постоянный ток / контроль тока):

В режиме CC мы можем установить МАКСИМАЛЬНЫЙ ток, потребляемый любой нагрузкой, и мы можем его регулировать.

Например, мы устанавливаем напряжение 32 В и максимальный ток 1,75 А и подключаем тот же светодиод к источнику питания. Что же произойдет? В конце концов, светодиод станет горячее и попытается потребить больше тока от источника., наш блок питания будет поддерживать тот же усилитель, то есть 1,75 на выходе, за счет СНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ (простой закон Ома), и, таким образом, наш светодиод будет сохранен в долгосрочной перспективе.

То же самое касается зарядки аккумулятора, когда вы заряжаете любую батарею SLA / Li-ion / LI-po. В первой части зарядки мы должны регулировать ток в режиме CC.

Давайте возьмем другой пример, в котором мы хотим зарядить аккумулятор 4,2 В / 1000 мАч, который рассчитан на 1С (то есть мы можем заряжать аккумулятор с максимальным током 1 А). Но в целях безопасности мы будем регулировать ток до максимального значения 0,5. C то есть 500 мА.

Теперь мы установим источник питания на 4,2 В и максимальный ток на 500 мА и подключим к нему аккумулятор. Теперь аккумулятор будет пытаться получить больше тока из источника для первой зарядки, но наш источник питания будет регулировать ток с помощью Так как напряжение батареи в конечном итоге будет расти, разница потенциалов между источником питания и батареей будет меньше, и ток, потребляемый батареей, будет уменьшаться. Теперь всякий раз, когда зарядный ток (ток, потребляемый батареей) упадет ниже 500 мА, источник питания переключится в режим CV и будет поддерживать постоянное напряжение 4,2 В на выходе для зарядки аккумулятора в остальное время!

Интересно, правда?

Шаг 3: Их так много !!

Многие программируемые блоки питания доступны от разных поставщиков, поэтому, если вы все еще читаете и полны решимости приобрести один, то сначала вам нужно определить некоторые параметры !!

Все блоки питания отличаются друг от друга по точности, количеству выходных каналов, общей выходной мощности, максимальному напряжению-току / выходу и т. Д. И т. Д.

Теперь, если вы хотите иметь один, то сначала вы решаете, с каким максимальным выходным напряжением и током вы обычно работаете для повседневного использования! Затем выберите количество выходных каналов, которые вам нужны, чтобы работать с разными цепями одновременно.. Затем идет общая выходная мощность, т.е. какая максимальная мощность вам нужна (формула P = VxI). Затем перейдите к интерфейсу, например, вам нужна цифровая клавиатура / поворотный энкодер или вам нужен интерфейс аналогового типа и т. Д.

Теперь, если вы определились, то, наконец, наступает главный важный фактор, то есть ценообразование. Выберите тот, который соответствует вашему бюджету (и, очевидно, проверьте, доступны ли в нем упомянутые выше технические параметры).

И последнее, но не менее важное: очевидно, посмотрите на поставщика. Я бы порекомендовал вам покупать у известного поставщика и не забывать проверять отзывы (предоставленные другими клиентами).

Теперь возьмем пример:

Я обычно работаю с цифровыми логическими схемами / схемами, связанными с микроконтроллерами, которым обычно требуется 5 В / макс 2 А (если я использую некоторые двигатели и подобные вещи).

Кроме того, иногда я работаю над аудиосхемами, которые требуют высокого напряжения до 30 В / 3 А, а также с двойным питанием. Поэтому я выберу источник питания, который может выдавать максимум 30 В / 3 А и имеет два канала с электронной изоляцией (т.е. каждый канал может обеспечивать питание). 30 В / 3 А, и у них не будет общей шины GND или шины VCC). Мне обычно не нужна какая-либо модная цифровая клавиатура, как вещь! (Но, конечно, они очень помогают). Теперь мой максимальный бюджет составляет 500 долларов. выберу блок питания по вышеперечисленным мною критериям…

Шаг 4: Мой блок питания…. Rigol DP832

Таким образом, согласно моим потребностям, Rigol DP832 - идеальное оборудование для моего использования (СНОВА, НАСТОЯТЕЛЬНО НА МОЕ МНЕНИЕ).

Теперь давайте быстро взглянем на него. Он имеет три разных канала. Ch1 и Ch2 / 3 электрически изолированы. Ch1 и Ch2 могут выдавать максимум 30 В / 3 А. Вы можете соединить их последовательно, чтобы получить до 60 В (Максимальный ток будет 3А). Также вы можете подключить их параллельно, чтобы получить максимум 6А (максимальное напряжение будет 30В). Ч2 и Ч3 имеют общую землю. Ч3 может выдавать максимум 5В / 3А, что подходит для цифровых схем. Общая выходная мощность всех трех каналов вместе составляет 195 Вт. Это обошлось мне примерно в 639 долларов в Индии (здесь, в Индии, это немного дороговато по сравнению с сайтом Rigol, где он упоминается в 473 доллара из-за импортных сборов. и налоги..)

Вы можете выбрать разные каналы, нажав кнопку 1/2/3 для выбора соответствующего канала. Каждый отдельный канал может быть включен / выключен с помощью соответствующих переключателей. Также вы можете включить / выключить их все одновременно с помощью другого специального переключателя, называемого Все. Вкл / Выкл. Интерфейс управления полностью цифровой. Он обеспечивает цифровую клавиатуру для прямого ввода любого заданного напряжения / тока. Также имеется поворотный энкодер, с помощью которого вы можете постепенно увеличивать / уменьшать любой заданный параметр.

Volt / Milivolt / Amp / Miliamp - четыре специальных клавиши предназначены для ввода желаемого объекта. Эти клавиши также могут использоваться для перемещения курсора вверх / вниз / вправо / влево.

Под дисплеем находятся пять клавиш, которые действуют в соответствии с текстом, отображаемым на дисплее над переключателями. Например, если я хочу включить OVP (защиту от перенапряжения), то мне нужно нажать третий переключатель слева. включить OVP.

Блок питания имеет OVP (защита от перенапряжения) и OCP (защита от перегрузки по току) для каждого канала.

Предположим, я хочу запустить схему (которая может выдерживать максимум 5 В), в которой я буду постепенно увеличивать напряжение с 3,3 В до 5 В. Теперь, если я случайно поставил напряжение более 5 В, повернув ручку и не глядя на дисплей, цепь будет зажарена. Теперь в этом случае вступает в действие OVP. Я установлю OVP на 5 В. Теперь я буду постепенно увеличивать напряжение с 3,3 В, и всякий раз, когда будет достигнут предел 5 В, канал будет отключен для защиты Загрузка.

То же самое и с OCP: если я установлю определенное значение OCP (например, 1A), когда ток, потребляемый нагрузкой, достигнет этого предела, выход будет отключен.

Это очень полезная функция для защиты вашего ценного дизайна.

Также есть много других функций, которые я сейчас не буду объяснять. Например, есть таймер, с помощью которого вы можете создать определенную форму волны, такую как квадрат / пила и т. Д., А также вы можете включить / выключить любой выход через определенный период времени.

У меня модель с более низким разрешением, которая поддерживает считывание любого напряжения / тока с точностью до двух знаков после запятой. Например: если вы установите его на 5 В и включите выход, на дисплее отобразится 5,00, и то же самое касается тока.

Шаг 5: Хватит разговоров, давайте включим кое-что (также, пересмотр режима CV / CC!)

Пришло время подключить нагрузку и включить ее.

Посмотрите на первую картинку, где я подключил самодельную фиктивную нагрузку к каналу 2 источника питания.

Что такое фиктивная нагрузка:

Фактическая нагрузка - это электрическая нагрузка, которая потребляет ток от любого источника питания, но при реальной нагрузке (например, лампе / двигателе) потребление тока фиксировано для конкретной лампы / двигателя, но в случае фиктивной нагрузки мы можем отрегулируйте ток, потребляемый нагрузкой от горшка, т.е. мы можем увеличить / уменьшить потребление энергии в соответствии с нашими потребностями.

Теперь вы можете ясно видеть, что нагрузка (деревянный ящик справа) потребляет от источника питания 0,50 А. Теперь давайте взглянем на дисплей источника питания. Вы можете увидеть, что канал 2 включен, а остальные каналы выключены (Зеленый квадрат находится вокруг канала 2, и показаны все выходные параметры, такие как напряжение, ток, мощность, рассеиваемая нагрузкой). Он показывает напряжение как 5 В, ток как 0,53 А (что правильно, и моя фиктивная нагрузка показывает немного меньше, т. Е. 0,50 А) и общая мощность, рассеиваемая нагрузкой, т. Е. 2,650 Вт.

Теперь давайте посмотрим на дисплей блока питания на втором изображении ((увеличенное изображение дисплея). Я установил напряжение 5 В, а максимальный ток - 1 А. Источник выдает стабильные 5 В на выходе. В этот момент нагрузка потребляет 0,53 А, что меньше установленного тока 1 А, поэтому источник питания не ограничивает ток, а режим - режим CV.

Теперь, если ток, потребляемый нагрузкой, достигнет 1А, источник питания перейдет в режим CC и снизит напряжение, чтобы поддерживать постоянный ток 1А на выходе.

Теперь посмотрите на третий рисунок. Здесь вы можете увидеть, что фиктивная нагрузка потребляет 0,99 А. Таким образом, в этой ситуации блок питания должен снизить напряжение и создать на выходе постоянный ток 1 А.

Давайте посмотрим на 4-е изображение (увеличенное изображение дисплея), где вы можете увидеть, что режим изменен на CC. Источник питания снизил напряжение до 0,28 В, чтобы поддерживать ток нагрузки на уровне 1 А. И снова закон Ома побеждает. !!!!

Шаг 6: Давайте немного повеселимся…. Пора проверить точность

Теперь, вот самая важная часть любого источника питания, то есть точность. Итак, в этой части мы проверим, насколько точны эти типы программируемых источников питания на самом деле !!

Проверка точности напряжения:

На первом рисунке я установил источник питания на 5 В, и вы можете видеть, что мой недавно откалиброванный мультиметр Fluke 87 В показывает 5,002 В.

Теперь давайте посмотрим на таблицу на втором рисунке.

Точность напряжения для Ch1 / Ch2 будет в диапазоне, описанном ниже:

Установите напряжение +/- (0,02% от установленного напряжения + 2 мВ). В нашем случае я подключил мультиметр к каналу 1, и установленное напряжение составляет 5 В.

Таким образом, верхний предел выходного напряжения будет:

5v + (0,02% от 5v + 0,002v), то есть 5,003v.

& нижний предел выходного напряжения будет:

5v - (0,02% от 5v + 0,002v), т.е. 4,997.

Мой недавно откалиброванный промышленный стандартный мультиметр Fluke 87v показывает 5,002 В, что находится в пределах указанного диапазона, как мы рассчитали выше. Я должен сказать очень хороший результат !!

Текущий тест точности:

Снова взгляните на таблицу, чтобы узнать текущую точность. Как описано, текущая точность для всех трех каналов будет:

Установите ток +/- (0,05% установленного тока + 2 мА).

Теперь давайте посмотрим на третий рисунок, где я установил максимальный ток на 20 мА (источник питания перейдет в режим CC и попытается поддерживать 20 мА, когда я подключу мультиметр), и мой мультиметр показывает 20,48 мА.

Теперь давайте сначала вычислим диапазон.

Верхний предел выходного тока будет:

20 мА + (0,05% от 20 мА + 2 мА), т.е. 22,01 мА.

Нижний предел выходного тока будет:

20 мА - (0,05% от 20 мА + 2 мА), то есть 17,99 мА.

Мой проверенный Fluke показывает 20,48 мА, и снова значение находится в пределах указанного выше диапазона. И снова мы получили хороший результат для нашего текущего теста точности. Блок питания нас не подвел….

Шаг 7: Окончательный вердикт…

Теперь мы подошли к последней части …

Надеюсь, я смогу дать вам небольшое представление о том, что такое программируемые блоки питания и как они работают.

Если вы серьезно относитесь к электронике и делаете какие-то серьезные проекты, я думаю, что любой тип программируемого источника питания должен быть в вашем арсенале, потому что мы буквально не любим поджаривать наши драгоценные конструкции из-за случайного перенапряжения / перегрузки по току / короткого замыкания.

Кроме того, с этим типом источника питания мы можем точно заряжать любой тип Li-po / Li-ion / SLA аккумулятор, не опасаясь возгорания / какого-либо специального зарядного устройства (поскольку Li-po / Li-ion аккумуляторы являются склонны к возгоранию при несоблюдении надлежащих параметров зарядки!).

Пришло время прощаться!

Если вы считаете, что это руководство развеивает наши сомнения, и если вы узнали что-то из него, пожалуйста, поднимите палец вверх и не забудьте подписаться! Также, пожалуйста, взгляните на мой недавно открытый канал на YouTube и поделитесь своим драгоценным мнением!

Удачного обучения….

Прощай !!