Introducció i tutorial sobre la font d'alimentació programable: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Si alguna vegada us heu preguntat sobre les fonts d'alimentació programables, heu de passar per aquesta instrucció per obtenir un coneixement complet i un exemple pràctic d'una font d'alimentació programable.

També qualsevol persona que estigui interessada en l'electrònica, si us plau, seguiu aquesta instrucció per explorar algunes coses interessants noves …

Estigueu atents !!

Pas 1: Què és una font d'alimentació programable i què el fa diferent?

Fa temps que no vaig penjar cap instructable nou, de manera que vaig pensar a carregar ràpidament un instructable nou en una eina molt necessària (per a qualsevol aficionat / entusiasta de l’electrònica / professional) que sigui una font d’alimentació programable.

Per tant, aquí sorgeix la primera pregunta sobre què és un subministrament programable?

Una font d'alimentació programable és un tipus d'alimentació lineal que permet controlar completament la tensió i el corrent de sortida de la unitat a través de la interfície digital / analògica / RS232.

Què fa que sigui diferent d'una font d'alimentació lineal basada en IC tradicional LM317 / LM350 / qualsevol altra? Vegem les diferències clau.

1) La gran diferència principal és el control:

En general, el nostre tradicional LM317 / LM350 / qualsevol altre subministrament basat en IC funciona en un mode CV (tensió constant) on no tenim control sobre el corrent. subministrament programable, podem controlar tant el camp de tensió com el de corrent individualment.

2) La interfície de control:

Al nostre subministrament basat en LM317 / LM350, girem un pot i el voltatge de sortida varia en conseqüència.

En comparació, en una font d’alimentació programable, podem establir els paràmetres mitjançant un teclat numèric o el podem canviar mitjançant un codificador rotatiu o fins i tot podem controlar els paràmetres a través d’un PC remotament.

3) La protecció de sortida:

Si reduïm la sortida del nostre subministrament tradicional, reduirà la tensió i subministrarà tota la intensitat. Per tant, en un curt període de temps, el xip de control (LM317 / LM350 / qualsevol altre) es danyarà a causa d’un sobreescalfament.

Però en comparació, en un subministrament programable, podem tancar la sortida totalment (si volem) quan es produeix un curtcircuit.

4) La interfície d'usuari:

Generalment, en un subministrament tradicional, hem de connectar un multímetre per comprovar la tensió de sortida cada vegada. A més, es necessita un sensor de corrent / pinça precisa per comprovar el corrent de sortida.

(NB: Si us plau, comproveu la meva font d'alimentació de banc variable 3A que es pot instruir aquí, que consisteix en una lectura incorporada de tensió i corrent en una pantalla en color)

A part d'això, en un subministrament programable, té una pantalla integrada que mostra totes les informacions necessàries com ara tensió actual / amplificador de corrent / tensió ajustada / amplificador configurat / mode de funcionament i molts paràmetres més.

5) Nombre de sortides:

Suposem que voleu executar un circuit / àudio basat en OP-AMP on necessiteu tots els Vcc, 0v i GND. El nostre subministrament lineal només us proporcionarà Vcc i GND (sortida d’un sol canal), de manera que no pugueu executar aquest tipus de circuit mitjançant un subministrament lineal (en necessitareu dos connectats en sèrie).

En comparació, un subministrament programable típic té un mínim de dues sortides (algunes tenen tres) que estan aïllades electrònicament (no és cert per a cada subministrament programable) i podeu unir-les fàcilment en sèrie per obtenir el vostre Vcc, 0, GND requerit.

També hi ha moltes diferències, però aquestes són les principals diferències clau que he descrit. Esperem que tingueu una idea del que és una font d’alimentació programable.

A més, en comparació amb un SMPS, la font d'alimentació programable té molt poc soroll (components de CA alternatius no desitjats / pics elèctrics / CEM, etc.) a la sortida (ja que és lineal).

Ara passem al següent pas.

NB: Podeu consultar el meu vídeo sobre la meva font d'alimentació programable Rigol DP832 aquí.

Pas 2: Què és el mode CV i CC de qualsevol font d'alimentació?

És molt confús per a molts de nosaltres pel que fa a CV i CC. Coneixem la forma completa, però en molts casos no tenim la idea adequada de com funcionen. Vegem els dos modes i feu una comparació de com són diferents de la seva perspectiva de treball.

Mode CV (tensió constant):

En mode CV (ja sigui en cas d'alguna font d'alimentació / carregador de bateria / gairebé qualsevol cosa que en tingui), l'equip manté una tensió de sortida constant a la sortida independent del corrent que se'n deriva.

Prenguem un exemple.

Per exemple, tinc un LED blanc de 50w que funciona a 32v i consumeix 1,75 A. Ara, si connectem el LED a la font d'alimentació en mode de tensió constant i configurem la font a 32v, la font d'alimentació regularà la tensió de sortida i mantindrà a 32v de totes maneres. No controlarà el corrent consumit pel LED.

Però

Aquest tipus de LEDs treuen més corrent quan s’escalfen (és a dir, traurà més corrent que el corrent especificat a la fitxa tècnica, és a dir, 1,75 A i pot arribar a 3,5 A. Si posem la font d’alimentació en mode CV d’aquest LED, no mirarà el corrent extret i només regularà la tensió de sortida i, per tant, el LED es danyarà eventualment a la llarga a causa d'un consum de corrent excessiu.

Aquí entra en joc el mode CC !!

Mode CC (control de corrent / corrent constant):

En el mode CC, podem configurar el corrent MAX extret per qualsevol càrrega i el podem regular.

Per exemple, establim el voltatge a 32v i fixem el corrent màxim a 1,75A i connectem el mateix LED al subministrament. Ara què passarà? Finalment, el LED s’escalfarà i intentarà treure més corrent del subministrament. Ara, aquesta vegada, la nostra font d'alimentació mantindrà el mateix amplificador, és a dir, 1,75 a la sortida BAIXANT LA TENSIÓ (simple llei d'Ohm) i, per tant, el nostre LED es guardarà a la llarga.

El mateix passa amb la càrrega de la bateria quan carregueu qualsevol bateria SLA / Li-ion / LI-po. A la primera part de la càrrega, hem de regular el corrent mitjançant el mode CC.

Posem un altre exemple en què volem carregar una bateria de 4,2v / 1000mah que té una classificació de 1C (és a dir, podem carregar la bateria amb un corrent màxim d’1A), però per seguretat, regularem el corrent fins a un màxim de 0,5 C és a dir, 500mA.

Ara establirem la font d’alimentació a 4,2 v i fixarem el corrent màxim a 500 mA i hi connectarem la bateria. Ara la bateria intentarà obtenir més corrent del subministrament per a la primera càrrega, però la nostra font d’alimentació regularà el corrent per A mesura que la tensió de la bateria augmentarà eventualment, la diferència de potencial serà menor entre el subministrament i la bateria i es reduirà el corrent generat per la bateria. cau per sota de 500 mA, el subministrament canviarà al mode CV i mantindrà un 4.2v constant a la sortida per carregar la bateria la resta del temps.

Interessant, oi?

Pas 3: n’hi ha tantes com !!

Hi ha moltes fonts d’alimentació programables disponibles a diferents proveïdors. Per tant, si encara esteu llegint i esteu decidit a obtenir-ne un, primer heu de decidir alguns paràmetres.

Totes les fonts d'alimentació són diferents entre si pel que fa a la precisió, el nombre de canals de sortida, la potència total, la tensió-corrent / sortida màxima, etc.

Ara, si en voleu posseir un, primer decidiu quin és el voltatge i el corrent de sortida màxims amb què treballeu normalment per al vostre ús diari. A continuació, seleccioneu el número de canals de sortida que necessiteu per treballar amb diferents circuits alhora. Després apareix la potència total de sortida, és a dir, quanta potència màxima necessiteu (fórmula P = VxI). A continuació, aneu per la interfície com si necessiteu un teclat numèric / estil de codificador rotatiu o bé que necessiteu una interfície de tipus analògic, etc.

Ara, si ho heu decidit, finalment apareix el principal factor important, és a dir, el preu: trieu-ne un d’acord amb el vostre pressupost (i, evidentment, comproveu si hi ha disponibles els paràmetres tècnics esmentats anteriorment).

I, finalment, però no per això menys important, mireu evidentment el proveïdor. Us recomanaria que compréssiu a un proveïdor de bona reputació i no oblideu comprovar els comentaris (donats per altres clients).

Prenem ara un exemple:

Normalment treballo amb circuits lògics digitals / circuits relacionats amb el microcontrolador que necessiten generalment 5 V / 2A màx (si faig servir alguns motors i coses semblants).

De vegades també treballo en circuits d'àudio que necessiten fins a 30v / 3A i també doble subministrament. Així que triaré un subministrament que pugui donar un màxim de 30v / 3A i que tingui un doble canal aïllat electrònicament. 30v / 3A i no tindran cap ferrocarril GND ni VCC). Normalment no necessito cap teclat numèric fantàstic (però, per descomptat, ajuda molt). Ara el meu pressupost màxim és de 500 $. triaré una font d’alimentació d’acord amb els meus criteris esmentats anteriorment …

Pas 4: la meva font d'alimentació…. Rigol DP832

Així doncs, segons les meves necessitats, Rigol DP832 és un equip perfecte per al meu ús (DE NOU, EN FORMA EN LA MEVA OPINIÓ).

Ara fem una ullada ràpida: té tres canals diferents: Ch1 i Ch2 / 3 estan aïllats electrònicament. Els dos Ch1 i Ch2 poden donar un màxim de 30v / 3A. Podeu connectar-los en sèrie per arribar fins a 60v (El corrent màxim serà de 3A). També podeu connectar-los paral·lelament per obtenir un màxim de 6A (el voltatge màxim serà de 30v). Ch2 i Ch3 tenen una base comuna. La potència total de sortida de tots els tres canals combinats és de 195 w. Em va costar uns 639 $ a l’Índia (aquí a l’Índia és una mica car en comparació amb el lloc de Rigol, on s’esmenta a 473 $ a causa dels càrrecs d’importació i impostos..)

Podeu seleccionar diferents canals prement el botó 1/2/3 per seleccionar el canal corresponent. Cada canal individual pot estar activat / desactivat mitjançant els commutadors corresponents. També podeu activar-los / desactivar-los alhora alhora mitjançant un altre commutador dedicat anomenat Tots encès / apagat. La interfície de control és totalment digital. Proporciona un teclat numèric per a l'entrada directa de qualsevol voltatge / corrent. També hi ha un codificador rotatiu mitjançant el qual podeu augmentar / disminuir gradualment qualsevol paràmetre donat.

Volt / Milivolt / Amp / Miliamp: hi ha quatre tecles dedicades per introduir l’entitat desitjada. També es poden utilitzar per moure el cursor dalt / baix / dreta / esquerra.

A la pantalla hi ha cinc tecles que actuen d’acord amb el text que es mostra a la pantalla a sobre dels commutadors. Per exemple, si vull activar l’OVP (protecció contra sobretensió), he de prémer el tercer interruptor de l’esquerra per activar OVP.

La font d'alimentació té un OVP (protecció contra sobretensió) i OCP (protecció contra sobrecorrent) per a cada canal.

Suposem que vull executar un circuit (que pugui tolerar un màxim de 5v) on aniré augmentant gradualment la tensió de 3,3v a 5v. el circuit es fregirà. Ara, en aquest cas, l’OVP entra en acció. Establiré l’OVP a 5 V. Ara augmentaré gradualment la tensió de 3,3 v i sempre que s’arribi al límit de 5 v, el canal s’aturarà per protegir-lo la càrrega.

El mateix passa amb l’OCP. Si estableixo un determinat valor OCP (per exemple 1A), sempre que el corrent extret per la càrrega assoleixi aquest límit, la sortida s’apagarà.

Aquesta és una característica molt útil per protegir el vostre valuós disseny.

També hi ha moltes més funcions que no explicaré ara, per exemple, hi ha un temporitzador mitjançant el qual podeu crear una forma d’ona determinada, com ara quadrat / dents de serra, etc. També podeu activar / desactivar qualsevol sortida després d’un determinat període de temps.

Tinc el model de resolució més baixa que admet la lectura de qualsevol tensió / corrent fins a dos decimals. Per exemple: si el configureu a 5v i activeu la sortida, la pantalla us mostrarà 5,00 i el mateix passa amb el corrent.

Pas 5: N'hi ha prou de parlar, potenciem alguna cosa (també, el mode CV / CC es revisa)

Ara toca connectar una càrrega i engegar-la.

Mireu la primera imatge on he connectat la meva càrrega fictícia casolana al canal 2 de la font d'alimentació.

Què és una càrrega fictícia:

La càrrega fictícia és bàsicament una càrrega elèctrica que treu corrent de qualsevol font d’energia, però en una càrrega real (com una bombeta / motor), el consum de corrent es fixa per a la bombeta / motor en particular. Però en cas de càrrega fictícia, podem ajusteu el corrent generat per la càrrega per una olla, és a dir, podem augmentar / disminuir el consum d’energia segons les nostres necessitats.

Ara podeu veure clarament que la càrrega (caixa de fusta a la dreta) treu 0,50 A. del subministrament. Ara fem una ullada a la pantalla de la font d'alimentació. Podeu veure que el canal 2 està activat i la resta de canals estan apagats (El quadrat verd és al voltant del canal 2 i es mostren tots els paràmetres de sortida com el voltatge, el corrent, la potència dissipada per la càrrega). Mostra un voltatge de 5v, un corrent de 0,53A (que és correcte i la meva càrrega fictícia està llegint poc menys, és a dir, 0,50A) i la potència total dissipada per la càrrega, és a dir, 2.650W.

Ara fem una ullada a la pantalla de la font d'alimentació a la segona imatge ((imatge ampliada de la pantalla). He establert un voltatge de 5v i el corrent màxim s'estableix a 1A. El subministrament està donant un 5v constant a la sortida. en aquest punt, la càrrega està dibuixant 0,53A, que és inferior al corrent establert 1A, de manera que la font d'alimentació no limita el corrent i el mode és el mode CV.

Ara, si el corrent generat per la càrrega arriba a 1A, el subministrament passarà al mode CC i reduirà la tensió per mantenir un corrent constant de 1A a la sortida.

Ara, comproveu la tercera imatge. Aquí podeu veure que la càrrega fictícia està dibuixant 0,99 A. Així que, en aquesta situació, la font d'alimentació hauria de reduir la tensió i generar un corrent de 1A a la sortida.

Fem una ullada a la quarta imatge (imatge ampliada de la pantalla), on es pot veure que el mode canvia a CC. !!!!

Pas 6: Divertim-nos … És hora de provar la precisió

Ara, aquí ve la part més important de qualsevol font d’alimentació, és a dir, la precisió. Així, en aquesta part comprovarem la precisió d’aquest tipus de fonts d’alimentació programables.

Prova de precisió de tensió:

A la primera foto, he establert la font d'alimentació a 5v i podeu veure que el meu multímetre Fluke 87v recentment calibrat està llegint 5.002v.

Ara fem una ullada al full de dades de la segona imatge.

La precisió de tensió per a Ch1 / Ch2 estarà dins del rang que es descriu a continuació:

Estableix la tensió +/- (0,02% de la tensió establerta + 2mv). En el nostre cas, he connectat el multímetre a Ch1 i la tensió establerta és de 5v.

Per tant, el límit superior de la tensió de sortida serà:

5v + (, 0,02% de 5v +, 002v) és a dir, 5,003v.

& El límit inferior per a la tensió de sortida serà:

5v - (0,02% de 5v +, 002v) és a dir, 4.997.

El meu multímetre estàndard industrial recentment calibrat Fluke 87v mostra 5.002v, que es troba dins de l’interval especificat tal com hem calculat més amunt.

Prova de precisió actual:

Torneu a mirar el full de dades per obtenir la precisió actual. Tal com es descriu, la precisió actual dels tres canals serà:

Estableix el corrent +/- (0,05% del corrent definit + 2 mA).

Ara fem una ullada a la Tercera foto, on he establert el corrent màxim a 20 mA (la font d'alimentació passarà al mode CC i intentaré mantenir 20 mA quan connecti el multímetre) i el meu multímetre està llegint 20,48 mA.

Ara calculem primer l’interval.

El límit superior del corrent de sortida serà:

20 mA + (0,05% de 20 mA + 2 mA), és a dir, 22,01 mA.

El límit inferior del corrent de sortida serà:

20 mA - (0,05% de 20 mA + 2 mA), és a dir, 17,99 mA.

El meu Fluke de confiança està llegint 20,48 mA i, de nou, el valor està dins de l’interval calculat anteriorment. De nou, hem obtingut un bon resultat per a la nostra prova de precisió actual. La font d’alimentació no ens ha fallat …

Pas 7: El veredicte final …

Ara hem arribat a la darrera part …

Tant de bo us pugui donar una petita idea sobre què són les fonts d'alimentació programables i com funcionen.

Si sou seriós de l’electrònica i feu alguns dissenys seriosos, crec que qualsevol tipus de font d’alimentació programable hauria d’estar present al vostre arsenal perquè literalment no ens agrada fregir els nostres preciosos dissenys a causa d’alguna sobretensió / sobrecorrent / curtcircuit accidentals.

No només això, sinó també amb aquest tipus de subministrament, podem carregar amb precisió qualsevol tipus de bateria Li-po / Li-ion / SLA sense la por a prendre foc / cap carregador especial (perquè les bateries Li-po / Li-ion són propens a prendre foc si els paràmetres de càrrega adequats no compleixen!).

Ara toca acomiadar-nos!

Si creieu que aquest Instructable aclareix algun dels nostres dubtes i si n’heu après alguna cosa, si us plau, doneu un cop d’ull i no us oblideu de subscriure-us. Mireu també el canal de youtube que heu obert recentment i doneu les vostres precioses opinions.

Feliç aprenentatge …

Adios !!