Uvod in vadnica o programabilnem napajanju!: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Če ste se kdaj vprašali o programibilnih napajalnikih, morate skozi to navodilo pridobiti popolno znanje in praktičen primer programabilnega napajalnika.

Tudi vse, ki vas zanima elektronika, pojdite skozi to navodilo in raziščite nekaj novih zanimivosti …

Ostani na vezi!!

1. korak: Kaj je programabilno napajanje in kaj ga razlikuje?

Minilo je že kar nekaj časa, odkar sem naložil nove instruktorje, zato sem mislil, da bom hitro naložil novo navodilo na zelo potrebno orodje (za vse ljubitelje/ljubitelje elektronike/profesionalce), ki je programabilno napajanje.

Zato se tu poraja prvo vprašanje, kaj je programirljiva oskrba?

Programabilni napajalnik je vrsta linearnega napajanja, ki omogoča popoln nadzor nad izhodno napetostjo in tokom enote preko digitalnega vmesnika/analognega/RS232.

Kaj se torej razlikuje od tradicionalnega LM317/LM350/katerega koli drugega linearnega napajalnika na osnovi IC? Oglejmo si ključne razlike.

1) Glavna velika razlika je nadzor:

Na splošno naša tradicionalna LM317/LM350/katera koli druga napajalna enota, ki temelji na IC, deluje v načinu CV (konstantna napetost), kjer nimamo nadzora nad tokom. Obremenitev črpa tok glede na njegovo potrebo, kjer je ne moremo nadzorovati. programabilno napajanje, lahko individualno nadzorujemo tako napetostna kot trenutna polja.

2) Nadzorni vmesnik:

V naši oskrbi z LM317/LM350 obrnemo lonec in izhodna napetost se ustrezno spreminja.

Za primerjavo: v programabilnem napajalniku lahko nastavimo parametre s številsko tipkovnico ali pa jih spremenimo z vrtljivim dajalnikom ali pa lahko parametre nadziramo prek računalnika na daljavo.

3) Izhodna zaščita:

Če skrajšamo izhod naše tradicionalne oskrbe, bo znižala napetost in napajala polni tok. Tako se v kratkem razponu krmilni čip (LM317/LM350/kateri koli drug) poškoduje zaradi pregrevanja.

Za primerjavo: V programibilnem napajanju lahko izhod popolnoma zapremo (če želimo), ko pride do kratkega stika.

4) Uporabniški vmesnik:

Na splošno moramo pri tradicionalnem napajanju priključiti multimeter, da vsakič preverimo izhodno napetost. Poleg tega je za preverjanje izhodnega toka potreben tudi senzor toka/natančen števec vpenjal.

(Opomba: Prosimo, preverite moj napajalnik s spremenljivo klopjo 3A, ki ga lahko naročite tukaj, ki je sestavljen iz vgrajenih odčitkov napetosti in toka na barvnem zaslonu)

Poleg tega ima v programabilnem napajanju vgrajen zaslon, ki prikazuje vse potrebne informacije, kot so trenutna napetost/trenutni ojačevalnik/nastavljena napetost/nastavljeni ojačevalnik/način delovanja in številni drugi parametri.

5) Št. Izhodov:

Predpostavimo, da želite zagnati vezje/zvočno vezje, ki temelji na OP-AMP, kjer potrebujete vse Vcc, 0v in GND. Naše linearno napajanje bo dalo samo Vcc & GND (enokanalni izhod), zato ne morete zagnati te vrste vezja z uporabo linearnega napajanja (potrebovali boste dva zaporedno povezana).

Za primerjavo, tipičen programabilni napajalnik ima najmanj dva izhoda (nekateri imajo tri), ki sta elektronsko izolirana (ne velja za vsak programirljiv vir) in jih lahko preprosto priključite v niz, da dobite zahtevane Vcc, 0, GND.

Obstaja tudi veliko razlik, vendar so to glavne ključne razlike, ki sem jih opisal. Upajmo, da boste dobili predstavo o tem, kaj je programibilno napajanje.

Tudi v primerjavi s SMPS ima programabilni napajalnik na izhodu zelo malo hrupa (nezaželene komponente AC/električni konici/EMF itd.) (Ker je linearen).

Zdaj pa pojdimo na naslednji korak!

Opomba: Moj videoposnetek o mojem programabilnem napajalniku Rigol DP832 si lahko ogledate tukaj.

2. korak: Kaj je način CV in CC katerega koli napajalnika?

Kar zadeva življenjepis in CC, je za mnoge od nas zelo zmedeno. Poznamo celotno obliko, vendar v mnogih primerih nimamo prave predstave o tem, kako delujejo. Poglejmo oba načina in primerjajte, kako se razlikujejo od svojega delovnega vidika.

Način CV (konstantna napetost):

V načinu CV (ne glede na napajanje/polnilnik baterij/skoraj vse, kar ga ima) oprema običajno vzdržuje konstantno izhodno napetost na izhodu, neodvisno od toka, ki ga črpa iz nje.

Zdaj pa vzemimo primer.

Recimo, imam 50 W belo LED, ki deluje na 32v in porabi 1,75 A. Zdaj, če LED priklopimo na napajalnik v načinu konstantne napetosti in nastavimo napajanje na 32v, bo napajanje reguliralo izhodno napetost in ohranilo pri 32v. Ne bo spremljal toka, ki ga porabi LED.

Ampak

Tovrstne LED diode črpajo večji tok, ko se segrejejo (to pomeni, da bo v podatkovnem listu vlekel večji tok, kot je določen tok, tj. 1,75 A in lahko doseže 3,5 A. Če napajanje za to LED nastavimo na način CV, ne bo gledal porabljenega toka in samo reguliral izhodno napetost, zato se bo LED zaradi dolgotrajne porabe sčasoma poškodovala.

Tu nastopi način CC !!

Način CC (stalen tok/nadzor toka):

V načinu CC lahko nastavimo največji tok, ki ga črpa vsaka obremenitev, in ga lahko reguliramo.

Recimo, nastavimo napetost na 32v in nastavimo največji tok na 1,75A in priklopimo isto LED na napajanje. Kaj se bo zgodilo? Na koncu se bo LED segrela in poskušala potegniti več toka iz napajanja. Zdaj pa tokrat, bo naš napajalnik ohranil isti ojačevalnik, tj. 1,75 na izhodu, tako da bo znižal napetost (preprost Ohmov zakon), zato bo naša LED dolgoročno shranjena.

Enako velja za polnjenje baterije, ko napolnite katero koli baterijo SLA/Li-ion/LI-po. V prvem delu polnjenja se moramo prilagoditi toku s pomočjo načina CC.

Vzemimo še en primer, kjer želimo napolniti baterijo 4,2 V/1000 mAh, ki je ocenjena na 1C (tj. Baterijo lahko napolnimo z največjim tokom 1A). Toda zaradi varnosti bomo tok uravnali na največ 0,5 C, tj. 500 mA.

Zdaj bomo napajalnik nastavili na 4,2 V, največji tok pa na 500 mA in nanj priklopili baterijo. Zdaj bo baterija poskušala pridobiti več toka iz napajanja za prvo polnjenje, vendar bo naš napajalnik reguliral tok tako, da bo rahlo znižanje napetosti. Ker se bo napetost akumulatorja sčasoma povečala, bo potencialna razlika med napajanjem in baterijo manjša, tok, ki ga črpa baterija, pa se bo znižal. Zdaj, ko se polnilni tok (tok, ki ga črpa baterija) pade pod 500 mA, bo napajanje preklopilo v način CV in ohranilo stalnih 4,2 V na izhodu, da napolni baterijo do konca časa!

Zanimivo, kajne?

3. korak: Tam jih je toliko !!!

Številni programibilni napajalniki so na voljo pri različnih dobaviteljih. Če torej še berete in ste odločeni, da jih boste dobili, se morate najprej odločiti za nekatere parametre !!

Vsak in vsak napajalnik se med seboj razlikujeta glede na natančnost, brez izhodnih kanalov, skupno izhodno moč, največji napetost-tok/izhod itd.

Zdaj, če želite imeti enega, se najprej odločite, kakšna je največja izhodna napetost in tok, s katerim običajno delate za vsakodnevno uporabo! Nato izberite število izhodnih kanalov, ki jih potrebujete za delo z različnimi vezji hkrati. Nato prihaja skupna izhodna moč, tj. Koliko največje moči potrebujete (formula P = VxI). Nato pojdite na vmesnik, na primer bodisi potrebujete slog številske tipkovnice/rotacijskega dajalnika ali potrebujete vmesnik analognega tipa itd.

Zdaj, če ste se odločili, potem končno prihaja glavni pomemben dejavnik, tj. Cene. Izberite enega glede na vaš proračun (in očitno preverite, ali so v njem na voljo zgoraj omenjeni tehnični parametri).

In nenazadnje, očitno poglejte dobavitelja. Priporočam vam, da kupite pri cenjenem dobavitelju in ne pozabite preveriti povratnih informacij (ki so jih podale druge stranke).

Zdaj pa vzemimo primer:

Na splošno delam z digitalnimi logičnimi vezji/vezji, povezanimi z mikrokrmilnikom, ki na splošno potrebujejo 5v/max 2A (če uporabljam takšne motorje in podobno).

Včasih delam tudi na zvočnih vezjih, ki potrebujejo kar 30v/3A in tudi dvojno napajanje. 30v/3A in ne bodo imeli nobenega skupnega GND vodila ali VCC tirnice). Na splošno ne potrebujem nobene elegantne numerične tipkovnice, podobne stvari! (Seveda pa veliko pomagajo). Zdaj je moj največji proračun 500 $. bo izbral napajalnik po mojih zgoraj navedenih merilih …

Korak: Moj napajalnik…. Rigol DP832

Torej je glede na moje potrebe Rigol DP832 popolna oprema za mojo uporabo (ZNOVO, MOČNO PO MENI).

Zdaj pa si ga na hitro poglejmo. Ima tri različne kanale. Ch1 in Ch2/3 sta elektronsko izolirana. Chh & Ch2 lahko oba data največ 30v/3A. Lahko jih povežete zaporedno, da dobite kar 60v (največji tok bo 3A). Tudi jih lahko vzporedno povežete, da dobite največ 6A (največja napetost bo 30v). Ch2 in Ch3 imata skupno ozemljitev. CH3 lahko daje največ 5v/3A, kar je primerno za digitalna vezja Skupna izhodna moč vseh treh kanalov skupaj je 195 W. V Indiji me je stalo okoli 639 USD (Tu v Indiji je nekoliko dražje v primerjavi s spletnim mestom Rigol, kjer je zaradi uvoznih dajatev omenjeno na 473 USD). in davki …)

Izberete lahko različne kanale s pritiskom na gumb 1/2/3, da izberete ustrezen kanal. Vsak posamezen kanal lahko vklopite/izklopite s pomočjo ustreznih stikal. Prav tako jih lahko vklopite/izklopite naenkrat prek drugega namenskega stikala, imenovanega Vse vklop/izklop. Upravljalni vmesnik je popolnoma digitalni. Omogoča številsko tipkovnico za neposreden vnos katere koli dane napetosti/toka. Tudi obstaja vrtljiv dajalnik, s katerim lahko postopoma povečate/zmanjšate kateri koli parameter.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp - za vnos želene entitete so na voljo štiri namenske tipke, ki jih lahko uporabite tudi za premikanje kurzorja zgoraj/spodaj/desno/levo.

Pod zaslonom je pet tipk, ki delujejo v skladu z besedilom, ki je prikazano na zaslonu nad stikali. Na primer, če želim vklopiti OVP (zaščita pred prenapetostjo), moram pritisniti tretje stikalo z leve strani. za vklop OVP.

Napajalnik ima OVP (zaščita pred prenapetostjo) in OCP (zaščita pred pretokom) za vsak kanal.

Recimo, da želim zagnati vezje (ki lahko prenese največ 5V), kjer bom postopoma povečeval napetost s 3,3 V na 5 V. Zdaj, če sem pomotoma dal napetost več kot 5 V z obračanjem gumba in ne gledam v zaslon, vezje bo ocvrto. Zdaj v tem primeru začne delovati OVP. Nastavil bom OVP na 5v. Zdaj bom postopoma povečeval napetost s 3,3 V in ko bo dosežena meja 5 V, se bo kanal izklopil zaradi zaščite obremenitev.

Enako velja za OCP. Če nastavim določeno vrednost OCP (na primer 1A), se izhod izklopi, kadar tok, ki ga črpa obremenitev, doseže to mejo.

To je zelo uporabna funkcija za zaščito vašega dragocenega dizajna.

Prav tako je še veliko drugih funkcij, ki jih zdaj ne bom razlagal. Na primer, obstaja časovnik, s katerim lahko ustvarite določeno valovno obliko, kot je kvadrat/žaga itd. Prav tako lahko vklopite/izklopite kateri koli izhod po določenem času.

Imam model z nižjo ločljivostjo, ki podpira ponovno branje katere koli napetosti/toka do dveh decimalk.

5. korak: Dovolj govora, okrepimo nekaj stvari (tudi CV/CC način znova!)

Zdaj je čas, da priključite obremenitev in jo vklopite.

Poglejte prvo sliko, na kateri sem svojo domačo lažno obremenitev priključil na kanal 2 napajalnika.

Kaj je lažna obremenitev:

Lažna obremenitev je v bistvu električna obremenitev, ki črpa tok iz katerega koli vira energije. Toda v realni obremenitvi (kot je žarnica/motor) je poraba toka določena za določeno žarnico/motor. Toda v primeru lažne obremenitve lahko prilagodite tok, ki ga porabi obremenitev v loncu, tj. lahko povečamo/zmanjšamo porabo energije glede na naše potrebe.

Zdaj lahko jasno vidite, da obremenitev (lesena škatla na desni) črpa 0,50A iz napajanja. Zdaj pa poglejmo zaslon napajalnika. Vidite, da je kanal 2 vklopljen, ostali kanali pa izklopljeni (Zeleni kvadrat je okrog kanala 2 in prikazani so vsi izhodni parametri, kot so napetost, tok, moč, ki jih odvaja obremenitev). Prikazuje napetost kot 5 V, tok kot 0,53 A (kar je pravilno in moja lažna obremenitev bere malo manj, tj. 0,50A) in skupna moč, ki jo razprši obremenitev, tj. 2,650W.

Zdaj pa poglejmo prikaz napajalnika na drugi sliki ((povečana slika zaslona). Nastavil sem napetost 5v in največji tok je nastavljen na 1A. Napajanje daje stalnih 5v na izhodu. na tej točki obremenitev črpa 0,53A, kar je manj od nastavljenega toka 1A, zato napajanje ne omejuje toka, način pa je v načinu CV.

Zdaj, če tok, ki ga črpa obremenitev, doseže 1A, bo napajanje prešlo v način CC in znižalo napetost, da bi ohranilo konstanten tok 1A na izhodu.

Zdaj pa preverite tretjo sliko. Tukaj lahko vidite, da lažna obremenitev vleče 0,99 A. Torej bi v tem primeru napajalnik moral znižati napetost in na izhodu narediti stabilen tok 1A.

Oglejmo si četrto sliko (povečana slika zaslona), kjer lahko vidite, da je način spremenjen v CC. Napajanje je zmanjšalo napetost na 0,28 V, da ohrani tok obremenitve pri 1 A. Znova zmaga ohmov zakon !!!!

6. korak: Zabavajmo se … Čas je, da preizkusimo natančnost !

Zdaj prihaja najpomembnejši del katerega koli napajalnika, to je natančnost, zato bomo v tem delu preverili, kako natančne so te vrste programibilnih napajalnikov v resnici !!

Preskus natančnosti napetosti:

Na prvi sliki sem nastavil napajanje na 5v in vidite, da moj nedavno umerjeni multimeter Fluke 87v bere 5.002v.

Zdaj pa poglejmo podatkovni list na drugi sliki.

Napetost napetosti za Ch1/Ch2 bo v razponu, kot je opisano spodaj:

Nastavljena napetost +/- (0,02% nastavljene napetosti + 2mv). V našem primeru sem multimeter priključil na Ch1 in nastavljena napetost je 5v.

Torej bo zgornja meja izhodne napetosti:

5v + (.02% od 5v +.002v), to je 5.003v.

& spodnja meja izhodne napetosti bo:

5v - (.02% od 5v +.002v), to je 4.997.

Moj nedavno umerjeni industrijski standardni multimeter Fluke 87v prikazuje 5.002v, ki je v določenem območju, kot smo izračunali zgoraj. Moram reči, da je zelo dober rezultat !!

Trenutni test natančnosti:

Ponovno si oglejte podatkovni list za trenutno točnost. Kot je opisano, bo trenutna natančnost za vse tri kanale:

Nastavite tok +/- (0,05% nastavljenega toka + 2 mA).

Zdaj pa poglejmo tretjo sliko, kjer sem nastavil največji tok na 20 mA (napajalnik bo prešel v način CC in poskusil ohraniti 20 mA, ko bom priključil multimeter), moj multimeter pa bere 20,48 mA.

Zdaj pa najprej izračunajmo obseg.

Zgornja meja izhodnega toka bo:

20 mA + (0,05% od 20 mA + 2 mA), to je 22,01 mA.

Spodnja meja izhodnega toka bo:

20mA - (.05% od 20mA + 2mA), to je 17.99mA.

Moj zaupanja vreden Fluke bere 20,48 mA in spet je vrednost v zgornjem izračunanem območju. Spet smo dobili dober rezultat za naš trenutni test natančnosti. Napajanje nam ni spodletelo….

7. korak: Končna razsodba….

Zdaj smo prišli do zadnjega dela …

Upam, da bi vam lahko dal malo ideje o tem, kaj so programabilni napajalniki in kako delujejo.

Če se resno ukvarjate z elektroniko in se resno ukvarjate z načrtovanjem, menim, da bi morala biti v vašem arzenalu prisotna katera koli vrsta programabilnega napajanja, ker dobesedno ne maramo cvrtiti naših dragocenih modelov zaradi naključne prenapetosti/pretoka/kratkega stika.

Ne samo to, ampak tudi s to vrsto napajanja lahko natančno napolnimo katero koli vrsto Li-po/Li-ion/SLA baterije brez strahu pred vžigom/katerim koli posebnim polnilnikom (Ker so Li-po/Li-ionske baterije se lahko vname, če ustrezni parametri polnjenja ne ustrezajo!).

Zdaj je čas, da se poslovimo!

Če menite, da ta Instructable odpravlja naše dvome, in če ste se iz tega kaj naučili, prosim, dajte palec gor in se ne pozabite naročiti! Oglejte si tudi moj nedavno odprti youtube kanal in podajte svoja dragocena mnenja!

Veselo učenje….

Adios !!