Intro & Tutorial over programmeerbare voeding! - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Als je je ooit hebt afgevraagd over programmeerbare voedingen, dan moet je deze instructable doorlopen om een volledige kennis en praktisch voorbeeld van een programmeerbare voeding te krijgen.

Ook iedereen die geïnteresseerd is in elektronica, ga door dit instructable om een aantal nieuwe interessante dingen te ontdekken….

Blijf kijken!!

Stap 1: Wat is een programmeerbare voeding en wat maakt het anders?

Het is een tijdje geleden dat ik een nieuwe instructable heb geüpload. Dus ik dacht snel een nieuwe instructable te uploaden op een zeer noodzakelijke tool (voor hobbyisten/elektronische liefhebbers/professionals), een programmeerbare voeding.

Dus de eerste vraag rijst hier wat een programmeerbare voeding is?

Een programmeerbare voeding is een type lineaire voeding die de volledige controle van de uitgangsspanning en stroom van de unit mogelijk maakt via een digitale interface/analoog/RS232.

Dus wat maakt het anders dan een traditionele LM317/LM350/een andere op IC gebaseerde lineaire voeding? Laten we eens kijken naar de belangrijkste verschillen.

1) Het belangrijkste grote verschil is de besturing:

Over het algemeen werkt onze traditionele LM317/LM350/elke andere op IC gebaseerde voeding in een CV-modus (constante spanning) waar we geen controle hebben over de stroom. De belasting trekt de stroom naar behoefte waar we deze niet kunnen regelen. programmeerbare voeding, we kunnen zowel de spannings- als de stroomvelden afzonderlijk regelen.

2) De besturingsinterface:

In onze op LM317/LM350 gebaseerde voeding draaien we een pot en de uitgangsspanning varieert dienovereenkomstig.

Ter vergelijking: in een programmeerbare voeding kunnen we de parameters instellen met behulp van het numerieke toetsenbord of we kunnen deze wijzigen met behulp van een roterende encoder of we kunnen de parameters zelfs op afstand bedienen via een pc.

3) De uitgangsbescherming:

Als we de uitgang van onze traditionele voeding kortsluiten, zal deze de spanning verlagen en de volledige stroom leveren. Dus binnen een korte tijdspanne raakt de besturingschip (LM317/LM350/een andere) beschadigd door oververhitting.

Maar ter vergelijking: in een programmeerbare voeding kunnen we de uitgang volledig sluiten (als we dat willen) wanneer er een kortsluiting optreedt.

4) De gebruikersinterface:

Over het algemeen moeten we bij een traditionele voeding een multimeter aansluiten om de uitgangsspanning elke keer te controleren. Daarnaast is er ook een stroomsensor/precieze stroomtang nodig om de uitgangsstroom te controleren.

(NB: controleer hier mijn 3A variabele bankvoeding die bestaat uit ingebouwde spanning en stroomuitlezing op een kleurendisplay)

Afgezien daarvan heeft het, in een programmeerbare voeding, een ingebouwd display dat alle benodigde informatie toont, zoals huidige spanning/stroomversterker/ingestelde spanning/ingestelde versterker/werkingsmodus en nog veel meer parameters.

5) Aantal uitgangen:

Stel dat je een OP-AMP-gebaseerd circuit/audiocircuit wilt gebruiken waar je alle Vcc, 0v & GND nodig hebt. Onze lineaire voeding geeft alleen Vcc & GND (uitgang met één kanaal), dus je kunt dit type circuit niet gebruiken met behulp van een lineaire voeding (u hebt er twee nodig die in serie zijn geschakeld).

Ter vergelijking: een typische programmeerbare voeding heeft minimaal twee uitgangen (sommige hebben er drie) die elektronisch geïsoleerd zijn (niet waar voor elke programmeerbare voeding) en u kunt ze eenvoudig in serie aansluiten om uw vereiste Vcc, 0, GND te krijgen.

Er zijn ook veel verschillen, maar dit zijn de belangrijkste verschillen die ik heb beschreven. Hopelijk krijg je een idee van wat een programmeerbare voeding is.

Ook heeft de programmeerbare voeding, in vergelijking met een SMPS, heel weinig ruis (ongewenste AC-componenten / elektrische pieken / EMF enz.) Aan de uitgang (omdat deze lineair is).

Laten we nu naar de volgende stap gaan!

NB: Je kunt mijn video over mijn Rigol DP832 programmeerbare voeding hier bekijken.

Stap 2: Wat is de CV- en CC-modus van elke voeding?

Het is voor velen van ons erg verwarrend als het gaat om CV & CC. We kennen de volledige vorm, maar in veel gevallen hebben we niet het juiste idee hoe ze werken. Laten we eens kijken naar beide modi en een vergelijking maken over hoe ze verschillen vanuit hun werkperspectief.

CV (constante spanning) modus:

In CV-modus (of het nu gaat om een voeding/acculader/bijna alles wat deze heeft), handhaaft de apparatuur over het algemeen een constante uitgangsspanning aan de uitgang, onafhankelijk van de stroom die eruit wordt getrokken.

Laten we nu een voorbeeld nemen.

Bijvoorbeeld, ik heb een 50w witte LED die op 32v werkt en 1,75A verbruikt. Als we nu de LED op de voeding aansluiten in constante spanningsmodus en de voeding instellen op 32v, zal de voeding de uitgangsspanning regelen en behouden het op 32v hoe dan ook. Het zal de stroom die door de LED wordt verbruikt niet controleren.

Maar

Dit type LED's trekt meer stroom wanneer ze heter worden (dwz het zal meer stroom trekken dan de gespecificeerde stroom in de datasheet, dwz 1,75 A en kan oplopen tot 3,5 A. Als we de voeding voor deze LED in de CV-modus zetten, het kijkt niet naar de stroom die wordt getrokken en regelt alleen de uitgangsspanning en dus zal de LED uiteindelijk op de lange termijn worden beschadigd als gevolg van overmatig stroomverbruik.

Hier komt de CC-modus om de hoek kijken!!

CC (constante stroom/stroomregeling) modus:

In de CC-modus kunnen we de MAX-stroom instellen die door elke belasting wordt getrokken en we kunnen deze regelen.

Laten we zeggen, we stellen de spanning in op 32v en stellen de maximale stroom in op 1,75A en bevestigen dezelfde LED aan de voeding. Wat gebeurt er nu? Uiteindelijk zal de LED heter worden en proberen meer stroom uit de voeding te halen. Nu deze keer, onze voeding zal dezelfde versterker behouden, dwz 1,75 aan de uitgang door DE SPANNING (eenvoudige wet van Ohm) te VERLAGEN en dus zal onze LED op de lange termijn worden bespaard.

Hetzelfde geldt voor het opladen van de batterij wanneer u een SLA/Li-ion/LI-po-batterij oplaadt. In het eerste deel van het opladen moeten we de stroom regelen met behulp van de CC-modus.

Laten we nog een voorbeeld nemen waarbij we een 4,2v/1000mah-batterij willen opladen met een vermogen van 1C (dwz we kunnen de batterij opladen met een maximale stroomsterkte van 1A). Maar om veiligheidsredenen zullen we de stroom regelen tot een maximum van 0,5 C dwz 500mA.

Nu zullen we de voeding instellen op 4.2v en de maximale stroomsterkte instellen op 500mA en de batterij eraan bevestigen. Nu zal de batterij proberen meer stroom uit de voeding te halen voor het eerste opladen, maar onze voeding zal de stroom regelen door de spanning een beetje verlagen. Aangezien de batterijspanning uiteindelijk zal stijgen, zal het potentiaalverschil tussen de voeding en de batterij kleiner zijn en zal de stroom die door de batterij wordt getrokken worden verlaagd. Nu wanneer de laadstroom (stroom getrokken door de batterij) zakt onder 500mA, schakelt de voeding over naar de CV-modus en behoudt een constante 4,2 V aan de uitgang om de batterij voor de rest van de tijd op te laden!

Interessant, niet?

Stap 3: Er zijn er zoveel!!

Er zijn veel programmeerbare voedingen verkrijgbaar bij verschillende leveranciers. Dus als u nu nog steeds aan het lezen bent en vastbesloten bent er een te kopen, moet u eerst een aantal parameters bepalen!!

Elke en elke voeding verschilt van elkaar wat betreft nauwkeurigheid, aantal uitgangskanalen, totaal uitgangsvermogen, maximale spanningsstroom/uitgang enz.

Als u er nu een wilt hebben, beslis dan eerst wat de maximale uitgangsspanning en -stroom is waarmee u over het algemeen werkt voor uw dagelijks gebruik! Selecteer vervolgens het aantal uitgangskanalen dat u nodig hebt om met verschillende circuits tegelijk te werken. Dan komt het totale uitgangsvermogen, dat wil zeggen hoeveel maximaal vermogen je nodig hebt (P = VxI-formule). Ga dan voor de interface, zoals je een numeriek toetsenbord / roterende encoder-stijl nodig hebt of je hebt een analoge interface nodig, enz.

Als je nu hebt besloten, komt eindelijk de belangrijkste belangrijke factor, namelijk de prijs. Kies er een op basis van je budget (en controleer uiteraard of de hierboven genoemde technische parameters beschikbaar zijn).

En last but not least, kijk natuurlijk naar de leverancier. Ik zou je aanraden om bij een gerenommeerde leverancier te kopen en vergeet niet om de feedback (gegeven door andere klanten) te controleren.

Laten we nu een voorbeeld nemen:

Ik werk over het algemeen met digitale logische circuits / microcontroller-gerelateerde circuits die over het algemeen 5v / max 2A nodig hebben (als ik sommige motoren en dergelijke dingen gebruik).

Soms werk ik ook aan audiocircuits die tot 30v / 3A en ook dubbele voeding nodig hebben. Dus ik zal een voeding kiezen die maximaal 30v / 3A kan geven en dubbele elektronisch geïsoleerde kanalen hebben. (dwz elk kanaal kan leveren 30v / 3A en ze hebben geen gemeenschappelijke GND-rail of VCC-rail). Ik heb over het algemeen geen fancy numeriek toetsenbord nodig! (Maar ze helpen natuurlijk veel). Nu is mijn maximale budget $ 500. Dus ik zal een voeding kiezen volgens mijn bovengenoemde criteria…

Stap 4: Mijn voeding…. Rigol DP832

Dus volgens mijn behoeften is Rigol DP832 een perfecte uitrusting voor mijn gebruik (OPNIEUW, STERK NAAR MIJN MENING).

Laten we er nu snel naar kijken. Het heeft drie verschillende kanalen. Ch1 & Ch2/3 zijn elektronisch geïsoleerd. Ch1 & Ch2 kunnen beide maximaal 30v/3A geven. Je kunt ze in serie aansluiten om maar liefst 60v te krijgen (max. stroom zal 3A zijn). U kunt ze ook parallel aansluiten om een maximum van 6A te krijgen (max. spanning zal 30v zijn). Ch2 & Ch3 hebben een gemeenschappelijke aarde. Ch3 kan een maximum van 5v/3A geven, wat geschikt is voor digitale circuits Het totale uitgangsvermogen van alle drie de kanalen samen is 195w. Het kostte me ongeveer 639 $ in India (hier in India is het een beetje prijzig in vergelijking met de Rigol-site waar het wordt genoemd voor 473 $ vanwege invoerheffingen en belastingen..)

Je kunt verschillende kanalen selecteren door op de 1/2/3 knop te drukken om het corresponderende kanaal te selecteren. aan/uit. De bedieningsinterface is volledig digitaal. Het biedt een numeriek toetsenbord voor directe invoer van een bepaalde spanning/stroom. Er is ook een roterende encoder waarmee u een bepaalde parameter geleidelijk kunt verhogen/verlagen.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp - er zijn vier speciale toetsen om de gewenste entiteit in te voeren. Deze toetsen kunnen ook worden gebruikt om de cursor naar boven/onder/rechts/links te verplaatsen.

Er zijn vijf toetsen onder het display die werken volgens de tekst die op het display boven de schakelaars wordt weergegeven. Als ik bijvoorbeeld OVP (overspanningsbeveiliging) wil inschakelen, moet ik op de derde schakelaar van links drukken OVP in te schakelen.

De voeding heeft een OVP (overspanningsbeveiliging) en OCP (overstroombeveiliging) voor elk kanaal.

Stel dat ik een circuit wil gebruiken (dat maximaal 5v kan verdragen) waar ik de spanning geleidelijk zal verhogen van 3,3v naar 5v. Als ik nu per ongeluk een spanning van meer dan 5v zet door aan de knop te draaien en niet naar het display te kijken, het circuit zal worden gebakken. In dit geval komt de OVP in actie. Ik zal de OVP instellen op 5v. Nu zal ik de spanning geleidelijk verhogen van 3,3v en wanneer de 5v-limiet is bereikt, wordt het kanaal uitgeschakeld om te beschermen de lading.

Hetzelfde geldt voor de OCP. Als ik een bepaalde OCP-waarde instel (bijvoorbeeld 1A), wordt de uitgang uitgeschakeld wanneer de stroom die door de belasting wordt getrokken die limiet bereikt.

Dit is een zeer handige functie om uw waardevolle ontwerp te beschermen.

Er zijn ook veel meer functies die ik nu niet zal uitleggen. Er is bijvoorbeeld een timer waarmee je een bepaalde golfvorm kunt maken, zoals vierkant / zaagtand enz. Je kunt ook elke uitvoer na een bepaalde tijd in- of uitschakelen.

Ik heb het model met een lagere resolutie dat het teruglezen van spanning/stroom tot twee decimalen ondersteunt. Bijvoorbeeld: als u het instelt op 5v en de uitgang inschakelt, toont het display u 5.00 en hetzelfde geldt voor de stroom.

Stap 5: Genoeg gepraat, laten we iets aan de praat krijgen (ook CV/CC-modus opnieuw bezocht!)

Nu is het tijd om een belasting aan te sluiten en op te laden.

Kijk naar de eerste foto waar ik mijn zelfgemaakte dummy load heb aangesloten op kanaal 2 van de voeding.

Wat is een dummyload:

Dummy-belasting is in feite een elektrische belasting die stroom trekt van elke stroombron. Maar in een echte belasting (zoals een lamp/motor) is het stroomverbruik vast voor de specifieke lamp/motor. Maar in het geval van een dummy-belasting kunnen we pas de stroom die door de belasting wordt getrokken door een pot aan, dwz we kunnen het stroomverbruik volgens onze behoeften verhogen / verlagen.

Nu kun je duidelijk zien dat de belasting (houten kist aan de rechterkant) 0,50 A van de voeding trekt. Laten we nu eens kijken naar het display van de voeding. Je kunt zien dat kanaal 2 is ingeschakeld en de rest van de kanalen is uitgeschakeld (Het groene vierkant bevindt zich rond kanaal 2 en alle uitgangsparameters zoals spanning, stroom, vermogen gedissipeerd door de belasting worden weergegeven). Het toont spanning als 5v, stroom als 0,53A (wat correct is en mijn dummy-belasting leest is iets minder, dwz 0,50A) & het totale vermogen dat door de belasting wordt gedissipeerd, dwz 2.650W.

Laten we nu eens kijken naar het display van de voeding op de tweede foto ((gezoomde foto van het display). Ik heb een spanning van 5v ingesteld en de maximale stroom is ingesteld op 1A. De voeding geeft een constante 5v aan de uitgang. op dit punt trekt de belasting 0,53 A, wat minder is dan de ingestelde stroom 1A, dus de voeding beperkt de stroom niet en de modus is de CV-modus.

Als de stroom die door de belasting wordt getrokken nu 1A bereikt, gaat de voeding in de CC-modus en verlaagt de spanning om een constante 1A-stroom aan de uitgang te behouden.

Controleer nu de derde foto. Hier kunt u zien dat de dummy-belasting 0,99 A trekt. Dus in deze situatie moet de voeding de spanning verlagen en een stabiele 1A-stroom aan de uitgang maken.

Laten we eens kijken naar de 4e foto (ingezoomde foto van het display) waar u kunt zien dat de modus is gewijzigd in CC. De voeding heeft de spanning verlaagd tot 0,28v om de belastingsstroom op 1A te houden. Nogmaals, de wet van ohm wint !!!!

Stap 6: Laten we wat plezier hebben … Tijd om de nauwkeurigheid te testen

Nu komt hier het belangrijkste onderdeel van elke voeding, namelijk de nauwkeurigheid. Dus in dit deel zullen we controleren hoe nauwkeurig dit soort programmeerbare voedingen werkelijk zijn!!

Spanningsnauwkeurigheidstest:

Op de eerste foto heb ik de voeding ingesteld op 5v en je kunt zien dat mijn onlangs gekalibreerde Fluke 87v-multimeter 5.002v aangeeft.

Laten we nu eens kijken naar de datasheet op de tweede foto.

De spanningsnauwkeurigheid voor Ch1/Ch2 zal binnen het bereik liggen zoals hieronder beschreven:

Ingestelde spanning +/- (0,02% van ingestelde spanning + 2mv). In ons geval heb ik de multimeter aangesloten op Ch1 en de ingestelde spanning is 5v.

Dus de bovengrens van de uitgangsspanning zal zijn:

5v + (.02% van 5v +.002v) d.w.z. 5.003v.

& de ondergrens voor de uitgangsspanning zal zijn:

5v - (.02% van 5v +.002v) d.w.z. 4.997.

Mijn recent gekalibreerde Fluke 87v industriële standaard multimeter geeft 5.002v aan, wat binnen het gespecificeerde bereik valt zoals we hierboven hebben berekend. Een zeer goed resultaat moet ik zeggen!!

Huidige nauwkeurigheidstest:

Bekijk nogmaals de datasheet voor de huidige nauwkeurigheid. Zoals beschreven, zal de huidige nauwkeurigheid voor alle drie de kanalen zijn:

Ingestelde stroom +/- (0,05% van ingestelde stroom + 2mA).

Laten we nu eens kijken naar de derde foto waar ik de maximale stroom heb ingesteld op 20 mA (de voeding gaat in de CC-modus en probeert 20 mA te behouden wanneer ik de multimeter aansluit) en mijn multimeter leest 20,48 mA.

Laten we nu eerst het bereik berekenen.

De bovengrens van de uitgangsstroom zal zijn:

20mA + (0,05% van 20mA + 2mA) d.w.z. 22,01mA.

De ondergrens van de uitgangsstroom zal zijn:

20mA - (0,05% van 20mA + 2mA) d.w.z. 17,99mA.

Mijn vertrouwde Fluke meet 20,48 mA en opnieuw ligt de waarde binnen het hierboven berekende bereik. Wederom hebben we een goed resultaat behaald voor onze huidige nauwkeurigheidstest. De voeding heeft ons niet in de steek gelaten….

Stap 7: Het eindoordeel…

Nu zijn we bij het laatste deel aangekomen…

Hopelijk kan ik je een idee geven over wat programmeerbare voedingen zijn en hoe ze werken.

Als je serieus bent over elektronica en serieuze ontwerpen maakt, denk ik dat elk type programmeerbare voeding in je arsenaal aanwezig moet zijn, omdat we onze kostbare ontwerpen letterlijk niet willen braden vanwege een toevallige overspanning / overstroom / kortsluiting.

Niet alleen dat, maar ook met dit type voeding kunnen we elk type Li-po / Li-ion / SLA-batterij nauwkeurig opladen zonder angst om vlam te vatten / een speciale oplader (omdat Li-po / Li-ion-batterijen vatbaar voor vlam als de juiste laadparameters niet voldoen!).

Nu is het tijd om afscheid te nemen!

Als je denkt dat dit Instructable al onze twijfels wegneemt en als je er iets van hebt geleerd, geef dan een duim omhoog en vergeet niet te abonneren! Neem ook een kijkje op mijn onlangs geopende YouTube-kanaal en geef je kostbare mening!

Veel plezier met leren….

Adios!!