Einführung und Tutorial zur programmierbaren Stromversorgung! - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Wenn Sie sich jemals über programmierbare Netzteile gewundert haben, müssen Sie diese Anleitung durchgehen, um ein umfassendes Wissen und ein praktisches Beispiel für ein programmierbares Netzteil zu erhalten.

Auch jeder, der sich für Elektronik interessiert, geht bitte durch dieses anweisbare, um einige neue interessante Dinge zu erkunden….

Bleiben Sie dran!!

Schritt 1: Was ist ein programmierbares Netzteil und was unterscheidet es?

Es ist eine Weile her, seit ich ein neues instructable hochgeladen habe. Also dachte ich, schnell ein neues instructable auf ein sehr notwendiges Werkzeug (für alle Bastler / Elektronikenthusiasten / Profis) hochzuladen, das ein programmierbares Netzteil ist.

Hier stellt sich also die erste Frage, was ist eine programmierbare Versorgung?

Ein programmierbares Netzteil ist eine Art lineares Netzteil, das die vollständige Steuerung der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms des Geräts über eine digitale Schnittstelle/analog/RS232 ermöglicht.

Was unterscheidet es also von einem herkömmlichen LM317/LM350/einem anderen IC-basierten linearen Netzteil? Werfen wir einen Blick auf die wichtigsten Unterschiede.

1) Der Hauptunterschied ist die Steuerung:

Im Allgemeinen arbeitet unser traditioneller LM317 / LM350 / jede andere IC-basierte Versorgung im CV-Modus (Konstantspannung), in dem wir keine Kontrolle über den Strom haben. Die Last zieht den Strom nach Bedarf, wo wir ihn nicht kontrollieren können programmierbare Versorgung können wir sowohl das Spannungs- als auch das Stromfeld individuell steuern.

2) Die Steuerschnittstelle:

In unserem auf LM317/LM350 basierenden Netzteil drehen wir einen Topf und die Ausgangsspannung variiert entsprechend.

Im Vergleich dazu können wir bei einem programmierbaren Netzteil die Parameter entweder über die Zifferntastatur einstellen oder über einen Drehgeber ändern oder sogar die Parameter über einen PC aus der Ferne steuern.

3) Der Ausgangsschutz:

Wenn wir den Ausgang unserer herkömmlichen Stromversorgung kurzschließen, wird die Spannung gesenkt und der volle Strom geliefert. Innerhalb einer kurzen Zeitspanne wird der Steuerchip (LM317 / LM350 / andere) aufgrund von Überhitzung beschädigt.

Aber im Vergleich dazu können wir in einer programmierbaren Versorgung den Ausgang vollständig schließen (wenn wir wollen), wenn ein Kurzschluss auftritt.

4) Die Benutzeroberfläche:

Im Allgemeinen müssen wir bei einer herkömmlichen Stromversorgung jedes Mal ein Multimeter anschließen, um die Ausgangsspannung zu überprüfen. Außerdem wird ein Stromsensor / eine präzise Stromzange benötigt, um den Ausgangsstrom zu überprüfen.

(NB: Bitte überprüfen Sie mein 3A variables Tischnetzteil, das hier anweisbar ist und aus einer eingebauten Spannungs- und Stromanzeige auf einem Farbdisplay besteht)

Darüber hinaus verfügt es in einem programmierbaren Netzteil über ein eingebautes Display, das alle notwendigen Informationen wie aktuelle Spannung/Stromstärke/Sollspannung/Sollstärke/Betriebsart und viele weitere Parameter anzeigt.

5)Anzahl der Ausgänge:

Angenommen, Sie möchten eine OP-AMP-basierte Schaltung / Audioschaltung betreiben, bei der Sie alle Vcc, 0v & GND benötigen. Unsere lineare Versorgung liefert nur Vcc & GND (Einkanalausgang), sodass Sie diese Art von Schaltung nicht betreiben können mit einer linearen Versorgung (Sie benötigen zwei in Reihe geschaltet).

Im Vergleich dazu hat eine typische programmierbare Versorgung mindestens zwei Ausgänge (einige haben drei), die elektronisch isoliert sind (nicht für jede programmierbare Versorgung) und Sie können sie einfach in Reihe schalten, um die erforderliche Vcc, 0, GND zu erhalten.

Es gibt auch viele Unterschiede, aber dies sind die wichtigsten Unterschiede, die ich beschrieben habe. Hoffentlich bekommen Sie eine Vorstellung davon, was ein programmierbares Netzteil ist.

Außerdem hat das programmierbare Netzteil im Vergleich zu einem SMPS ein sehr geringes Rauschen (unerwünschte AC-Komponenten / elektrische Spitzen / EMF usw.) am Ausgang (da es linear ist).

Kommen wir nun zum nächsten Schritt!

Hinweis: Sie können mein Video zu meinem programmierbaren Netzteil Rigol DP832 hier ansehen.

Schritt 2: Was ist der CV- und CC-Modus eines Netzteils?

Es ist für viele von uns sehr verwirrend, wenn es um CV & CC geht. Wir kennen die vollständige Form, aber in vielen Fällen haben wir nicht die richtige Idee, wie sie funktionieren. Schauen wir uns beide Modi an und vergleichen, wie sie sich aus ihrer Arbeitsperspektive unterscheiden.

CV (konstante Spannung) Modus:

Im CV-Modus (ob bei einem Netzteil/Akkuladegerät/fast allem, was es hat) hält das Gerät im Allgemeinen eine konstante Ausgangsspannung am Ausgang, unabhängig von der Stromaufnahme.

Nehmen wir nun ein Beispiel.

Zum Beispiel habe ich eine weiße 50-W-LED, die mit 32 V betrieben wird und 1,75 A verbraucht. Wenn wir nun die LED im Konstantspannungsmodus an das Netzteil anschließen und die Versorgung auf 32 V einstellen, regelt das Netzteil die Ausgangsspannung und hält sie aufrecht es bei 32 V sowieso. Es wird den von der LED verbrauchten Strom nicht überwachen.

Aber

Diese Art von LEDs zieht mehr Strom, wenn sie heißer werden (dh sie zieht mehr Strom als der angegebene Strom im Datenblatt, dh 1,75 A und kann bis zu 3,5 A betragen. Wenn wir die Stromversorgung für diese LED in den CV-Modus schalten, es wird nicht auf den aufgenommenen Strom geachtet und nur die Ausgangsspannung geregelt, und somit wird die LED auf lange Sicht aufgrund übermäßiger Stromaufnahme beschädigt.

Hier kommt der CC-Modus ins Spiel!!

CC-Modus (Konstantstrom / Stromsteuerung):

Im CC-Modus können wir den von jeder Last gezogenen MAX-Strom einstellen und regulieren.

Zum Beispiel stellen wir die Spannung auf 32 V und den maximalen Strom auf 1,75 A ein und schließen die gleiche LED an die Stromversorgung an. Was passiert nun? Irgendwann wird die LED heißer und versuchen, mehr Strom aus der Stromversorgung zu ziehen. Jetzt diesmal, wird unser Netzteil den gleichen Ampere, dh 1,75 am Ausgang durch SENKEN DER SPANNUNG (einfaches Ohmsches Gesetz) beibehalten und somit wird unsere LED auf lange Sicht geschont.

Gleiches gilt für das Laden des Akkus, wenn Sie einen SLA / Li-Ion / LI-Po-Akku laden. Im ersten Teil des Ladevorgangs müssen wir im CC-Modus auf Strom regulieren.

Nehmen wir ein anderes Beispiel, bei dem wir einen 4,2 V / 1000 mAh-Akku mit einer Nennleistung von 1 C aufladen möchten (dh wir können den Akku mit einem maximalen Strom von 1 A aufladen). Aus Sicherheitsgründen werden wir den Strom jedoch auf maximal 0,5 regulieren C dh 500mA.

Jetzt werden wir das Netzteil auf 4,2 V und den maximalen Strom auf 500 mA einstellen und den Akku daran anschließen. Jetzt versucht der Akku, mehr Strom aus dem Netzteil für das erste Laden zu ziehen, aber unser Netzteil regelt den Strom um Senken Sie die Spannung ein wenig. Da die Batteriespannung schließlich ansteigt, wird die Potenzialdifferenz zwischen der Stromversorgung und der Batterie geringer und der von der Batterie aufgenommene Strom wird gesenkt. Jetzt, wann immer der Ladestrom (von der Batterie aufgenommener Strom) unter 500mA sinkt, schaltet die Versorgung in den CV-Modus und hält am Ausgang konstant 4,2 V, um die Batterie für den Rest der Zeit aufzuladen!

Interessant, nicht wahr?

Schritt 3: Es gibt so viele da draußen !!

Es gibt viele programmierbare Netzteile von verschiedenen Anbietern. Wenn Sie also jetzt noch lesen und entschlossen sind, sich eines zu besorgen, müssen Sie zuerst einige Parameter festlegen!

Jedes Netzteil unterscheidet sich in Bezug auf Genauigkeit, Anzahl der Ausgangskanäle, Gesamtleistung, Max. Spannung-Strom / Ausgang usw.

Wenn Sie nun einen besitzen möchten, entscheiden Sie zuerst, mit welcher maximalen Ausgangsspannung und -stromstärke Sie im Allgemeinen für Ihren täglichen Gebrauch arbeiten! Wählen Sie dann die Anzahl der Ausgangskanäle aus, die Sie benötigen, um mit verschiedenen Schaltungen gleichzeitig zu arbeiten. Dann kommt die Gesamtleistungsabgabe, dh wie viel maximale Leistung Sie benötigen (P = VxI-Formel). Dann gehen Sie für die Schnittstelle, als ob Sie entweder eine numerische Tastatur / einen Drehgeber oder eine analoge Schnittstelle usw. benötigen.

Jetzt, wenn Sie sich entschieden haben, kommt schließlich der wichtigste Faktor, dh die Preisgestaltung. Wählen Sie einen entsprechend Ihrem Budget (und überprüfen Sie natürlich, ob die oben genannten technischen Parameter darin verfügbar sind).

Und zu guter Letzt, schauen Sie sich natürlich den Lieferanten an. Ich würde Ihnen empfehlen, bei einem renommierten Lieferanten zu kaufen und vergessen Sie nicht, das Feedback (von anderen Kunden) zu überprüfen.

Nehmen wir nun ein Beispiel:

Ich arbeite im Allgemeinen mit digitalen Logikschaltungen / Mikrocontroller-bezogenen Schaltungen, die im Allgemeinen 5 V / max 2 A benötigen (wenn ich einige Motoren und solche Sachen verwende).

Manchmal arbeite ich auch an Audioschaltungen, die bis zu 30 V / 3 A und auch eine doppelte Versorgung benötigen. Daher wähle ich eine Versorgung, die maximal 30 V / 3 A liefern kann und zwei elektronisch isolierte Kanäle hat 30 V / 3 A und sie werden keine gemeinsame GND- oder VCC-Schiene haben. Ich brauche im Allgemeinen keine ausgefallenen Zifferntasten! (Aber natürlich helfen sie sehr). Jetzt beträgt mein maximales Budget 500 $ werde ein Netzteil nach meinen oben genannten Kriterien wählen…

Schritt 4: Mein Netzteil … Rigol DP832

Nach meinen Bedürfnissen ist Rigol DP832 also ein perfektes Gerät für meinen Einsatz (WIEDER, MEINE MEINUNG STARK).

Werfen wir nun einen kurzen Blick darauf. Es hat drei verschiedene Kanäle. Ch1 & Ch2/3 sind elektronisch isoliert. Ch1 & Ch2 können beide maximal 30 V / 3 A liefern. Sie können sie in Reihe schalten, um bis zu 60 V zu erhalten (Der maximale Strom beträgt 3 A). Sie können sie auch parallel schalten, um maximal 6 A zu erhalten (maximale Spannung beträgt 30 V). Ch2 & Ch3 haben eine gemeinsame Masse. Ch3 kann maximal 5 V / 3 A liefern, was für digitale Schaltungen geeignet ist. Die Gesamtausgangsleistung aller drei Kanäle kombiniert ist 195w. It mich in Indien um 639 $ gekostet (hier in Indien ist es ein wenig teuer wie auf der Website Rigol verglichen, bei denen es wegen der Einfuhrabgaben bei 473 $ erwähnt wird und Steuern..)

Sie können verschiedene Kanäle auswählen, indem Sie die 1/2/3-Taste drücken, um den entsprechenden Kanal auszuwählen on/off. Die Steuerschnittstelle ist vollständig digital. Sie bietet eine numerische Tastatur zur direkten Eingabe einer beliebigen Spannung/Stromstärke. Außerdem gibt es einen Drehgeber, über den Sie jeden Parameter schrittweise erhöhen/verringern können.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp – vier dedizierte Tasten sind da, um die gewünschte Einheit einzugeben. Diese Tasten können auch verwendet werden, um den Cursor nach oben/unten/rechts/links zu bewegen.

Unter dem Display befinden sich fünf Tasten, die gemäß dem Text handeln, der im Display über den Schaltern angezeigt wird. Zum Beispiel, wenn ich OVP (Überspannungsschutz) einschalten möchte, muss ich den dritten Schalter von links drücken um OVP einzuschalten.

Das Netzteil verfügt über einen OVP (Überspannungsschutz) & OCP (Überstromschutz) für jeden Kanal.

Angenommen, ich möchte eine Schaltung betreiben (die maximal 5 V tolerieren kann), in der ich die Spannung schrittweise von 3,3 V auf 5 V erhöhe. der Stromkreis wird gebraten. In diesem Fall tritt der OVP in Aktion. Ich werde den OVP auf 5V einstellen. Jetzt werde ich die Spannung allmählich von 3,3V erhöhen und wenn die 5V-Grenze erreicht wird, wird der Kanal zum Schutz abgeschaltet die Ladung.

Gleiches gilt für den OCP. Wenn ich einen bestimmten OCP-Wert (z. B. 1A) einstelle, wird der Ausgang immer dann ausgeschaltet, wenn der von der Last gezogene Strom diesen Grenzwert erreicht.

Dies ist eine sehr nützliche Funktion, um Ihr wertvolles Design zu schützen.

Außerdem gibt es viele weitere Funktionen, die ich jetzt nicht erklären werde. Zum Beispiel gibt es einen Timer, mit dem Sie eine bestimmte Wellenform wie Rechteck / Sägezahn usw. erstellen können. Außerdem können Sie jeden Ausgang nach einer bestimmten Zeit ein- / ausschalten.

Ich habe das Modell mit niedrigerer Auflösung, das das Lesen von Spannungen / Strömen bis zu zwei Dezimalstellen unterstützt. Zum Beispiel: Wenn Sie es auf 5 V einstellen und den Ausgang einschalten, zeigt das Display 5,00 an und das gleiche gilt für den Strom.

Schritt 5: Genug geredet, lass uns etwas hochfahren (auch CV / CC-Modus erneut besucht!)

Jetzt ist es an der Zeit, eine Last anzuschließen und hochzufahren.

Schauen Sie sich das erste Bild an, wo ich meine selbstgebaute Dummy-Last an den Kanal 2 des Netzteils angeschlossen habe.

Was ist eine Dummy-Last:

Dummy Load ist im Grunde eine elektrische Last, die Strom aus einer beliebigen Stromquelle bezieht. Aber bei einer echten Last (wie einer Glühbirne / einem Motor) ist die Stromaufnahme für die jeweilige Glühbirne / den jeweiligen Motor festgelegt. Aber im Falle einer Dummy-Last können wir Passen Sie den von der Last aufgenommenen Strom durch einen Topf an, dh wir können den Stromverbrauch nach unseren Bedürfnissen erhöhen / verringern.

Jetzt können Sie deutlich sehen, dass die Last (Holzkiste rechts) 0,50 A aus der Versorgung zieht. Werfen wir nun einen Blick auf das Display des Netzteils. Sie können sehen, dass Kanal 2 eingeschaltet ist und der Rest der Kanäle ausgeschaltet ist (Das grüne Quadrat ist um Kanal 2 herum und alle Ausgangsparameter wie Spannung, Strom, Verlustleistung der Last werden angezeigt. Es zeigt Spannung als 5 V, Strom als 0,53 A an (was richtig ist und meine Dummy-Last liest etwas weniger, dh 0,50A) und die Gesamtverlustleistung der Last, dh 2,650W.

Werfen wir nun einen Blick auf das Display des Netzteils im zweiten Bild ((vergrößertes Bild des Displays). Ich habe eine Spannung von 5 V eingestellt und der maximale Strom ist auf 1 A eingestellt. Die Versorgung liefert am Ausgang konstant 5 V. At An diesem Punkt zieht die Last 0,53 A, was weniger als der eingestellte Strom von 1 A ist, so dass die Stromversorgung den Strom nicht begrenzt und der Modus im CV-Modus ist.

Wenn nun der von der Last gezogene Strom 1 A erreicht, wechselt die Versorgung in den CC-Modus und senkt die Spannung, um einen konstanten Strom von 1 A am Ausgang aufrechtzuerhalten.

Überprüfen Sie nun das dritte Bild. Hier können Sie sehen, dass die Dummy-Last 0,99 A zieht. In dieser Situation sollte das Netzteil die Spannung senken und am Ausgang einen stabilen Strom von 1 A erzeugen.

Werfen wir einen Blick auf das 4. Bild (vergrößertes Bild des Displays), auf dem Sie sehen können, dass der Modus auf CC geändert wurde. Das Netzteil hat die Spannung auf 0,28 V gesenkt, um den Laststrom bei 1 A zu halten. Auch hier gewinnt das Ohmsche Gesetz !!!!

Schritt 6: Lassen Sie uns etwas Spaß haben …. Zeit, die Genauigkeit zu testen

Jetzt kommt der wichtigste Teil eines jeden Netzteils, nämlich die Genauigkeit. In diesem Teil werden wir also überprüfen, wie genau diese Art von programmierbaren Netzteilen wirklich sind!

Spannungsgenauigkeitstest:

Im ersten Bild habe ich die Stromversorgung auf 5 V eingestellt und Sie können sehen, dass mein kürzlich kalibriertes Fluke 87 V-Multimeter 5.002 V anzeigt.

Werfen wir nun einen Blick auf das Datenblatt auf dem zweiten Bild.

Die Spannungsgenauigkeit für Ch1/Ch2 liegt innerhalb des unten beschriebenen Bereichs:

Setspannung +/- (0,02% der Setspannung + 2mv). In unserem Fall habe ich das Multimeter an Ch1 angeschlossen und die eingestellte Spannung beträgt 5V.

Die Obergrenze der Ausgangsspannung ist also:

5v + (.02 % von 5v +.002v), d.h. 5.003v.

& die untere Grenze für die Ausgangsspannung ist:

5v - (0,02% von 5v + 0,002v), d.h. 4,997.

Mein kürzlich kalibriertes Fluke 87v Industriestandard-Multimeter zeigt 5.002 V an, was innerhalb des angegebenen Bereichs liegt, wie wir oben berechnet haben. Ein sehr gutes Ergebnis, muss ich sagen!

Aktueller Genauigkeitstest:

Werfen Sie noch einmal einen Blick auf das Datenblatt für die aktuelle Genauigkeit. Wie beschrieben beträgt die aktuelle Genauigkeit für alle drei Kanäle:

Einstellstrom +/- (0,05% des Einstellstroms + 2mA).

Werfen wir nun einen Blick auf das dritte Bild, in dem ich den maximalen Strom auf 20 mA eingestellt habe (das Netzteil geht in den CC-Modus und versucht, 20 mA aufrechtzuerhalten, wenn ich das Multimeter anschließe) und mein Multimeter liest 20,48 mA.

Jetzt berechnen wir zuerst die Reichweite.

Die Obergrenze des Ausgangsstroms ist:

20mA + (.05 % von 20mA + 2mA) d.h. 22,01mA.

Die untere Grenze des Ausgangsstroms ist:

20mA - (0,05% von 20mA + 2mA) d.h. 17,99mA.

Mein vertrauter Fluke misst 20,48mA & wieder liegt der Wert im oben berechneten Bereich. Wieder haben wir ein gutes Ergebnis für unseren aktuellen Genauigkeitstest erhalten. Das Netzteil hat uns nicht versagt….

Schritt 7: Das endgültige Urteil…

Nun sind wir zum letzten Teil gekommen…

Hoffentlich konnte ich Ihnen eine kleine Vorstellung davon geben, was programmierbare Netzteile sind und wie sie funktionieren.

Wenn Sie es mit Elektronik ernst meinen und ernsthafte Designs erstellen, sollte meiner Meinung nach jede Art von programmierbarem Netzteil in Ihrem Arsenal vorhanden sein, da wir unsere kostbaren Designs buchstäblich nicht wegen versehentlicher Überspannung / Überstrom / Kurzschluss braten möchten.

Nicht nur das, sondern auch mit dieser Art der Versorgung können wir jede Art von Li-Po/Li-Ion/SLA-Akkus präzise aufladen, ohne Angst vor einem Brand / jedem speziellen Ladegerät haben zu müssen (Weil Li-Po/Li-Ion-Akkus anfällig für Feuer, wenn die richtigen Ladeparameter nicht erfüllt sind!).

Jetzt heißt es Abschied nehmen!

Wenn Sie der Meinung sind, dass dieses Instructable einen unserer Zweifel ausräumt und wenn Sie etwas daraus gelernt haben, geben Sie bitte einen Daumen hoch und vergessen Sie nicht, zu abonnieren! Bitte werfen Sie auch einen Blick auf meinen kürzlich geöffneten YouTube-Kanal und geben Sie Ihre wertvollen Meinungen ab!

Viel Spaß beim Lernen….

Adios!!