مقدمه و آموزش منبع تغذیه قابل برنامه ریزی!: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

اگر تا به حال در مورد منبع تغذیه قابل برنامه ریزی فکر کرده اید ، پس باید از این دستورالعمل برای کسب اطلاعات کامل و مثال عملی از منبع تغذیه قابل برنامه ریزی استفاده کنید.

همچنین هر کسی که به قطعات الکترونیکی علاقه دارد ، لطفاً این دستورالعمل را برای کشف چیزهای جالب جدید بررسی کنید….

گوش به زنگ باشید!!

مرحله 1: منبع تغذیه قابل برنامه ریزی چیست و چه چیزی آن را متفاوت می کند؟

مدتی است که هیچ دستورالعمل جدیدی را بارگذاری نکرده ام. بنابراین فکر کردم که یک دستورالعمل جدید را به سرعت روی یک ابزار بسیار ضروری (برای هر علاقمند/علاقمند به الکترونیک/حرفه ای) که منبع تغذیه قابل برنامه ریزی است بارگذاری کنم.

بنابراین ، اولین س hereال در اینجا مطرح می شود که منبع قابل برنامه ریزی چیست؟

منبع تغذیه قابل برنامه ریزی نوعی منبع تغذیه خطی است که امکان کنترل کامل ولتاژ و جریان خروجی واحد را از طریق رابط دیجیتال/آنالوگ/RS232 فراهم می کند.

بنابراین چه چیزی آن را از منبع تغذیه خطی مبتنی بر LM317/LM350/دیگر متمایز می کند؟ اجازه دهید نگاهی به تفاوت های کلیدی بیندازیم.

1) تفاوت اصلی اصلی در کنترل است:

به طور کلی LM317/LM350 سنتی ما/هر منبع دیگر مبتنی بر IC در حالت CV (ولتاژ ثابت) عمل می کند که در آن کنترلی بر جریان نداریم. بار جریان را بر اساس نیاز خود در جایی که نمی توانیم آن را کنترل کنیم ، می کشد. اما در منبع قابل برنامه ریزی ، ما می توانیم هر دو زمینه ولتاژ و جریان را به صورت جداگانه کنترل کنیم.

2) رابط کنترل:

در منبع تغذیه مبتنی بر LM317/LM350 ، یک گلدان را می چرخانیم و ولتاژ خروجی بر این اساس متفاوت است.

در مقایسه ، در منبع تغذیه قابل برنامه ریزی ، می توانیم پارامترها را با استفاده از صفحه کلید عددی تنظیم کنیم یا می توانیم آن را با استفاده از رمزگذار چرخشی تغییر دهیم یا حتی می توانیم پارامترها را از طریق رایانه از راه دور کنترل کنیم.

3) حفاظت خروجی:

اگر خروجی منبع سنتی خود را کوتاه کنیم ، ولتاژ را کاهش می دهد و جریان کامل را تأمین می کند. بنابراین در یک بازه کوتاه ، تراشه کنترل (LM317/LM350/سایر موارد) به دلیل داغ شدن بیش از حد آسیب می بیند.

اما در مقایسه ، در یک منبع قابل برنامه ریزی ، می توانیم خروجی را به طور کامل (در صورت تمایل) در صورت اتصال کوتاه قطع کنیم.

4) رابط کاربری:

به طور کلی در منبع سنتی ، ما باید یک مولتی متر وصل کنیم تا ولتاژ خروجی را هر بار بررسی کنیم. همچنین برای بررسی جریان خروجی ، یک سنسور جریان/گیره سنج دقیق مورد نیاز است.

(توجه: لطفاً منبع تغذیه نیمکت متغیر 3A را که در اینجا قابل آموزش است شامل ولتاژ داخلی و بازخوانی فعلی روی صفحه نمایش رنگی بررسی کنید)

علاوه بر این ، در منبع قابل برنامه ریزی ، دارای یک صفحه نمایش داخلی است که تمام اطلاعات لازم مانند ولتاژ فعلی/آمپر فعلی/تنظیم ولتاژ/تنظیم آمپر/حالت عملکرد و بسیاری پارامترهای دیگر را نشان می دهد.

5) تعداد خروجی:

فرض کنید می خواهید یک مدار/مدار صوتی مبتنی بر OP-AMP اجرا کنید که در آن به تمام Vcc ، 0v & GND نیاز دارید. منبع خطی ما فقط Vcc & GND (خروجی تک کانالی) را ارائه می دهد ، بنابراین نمی توانید این نوع مدارها را اجرا کنید با استفاده از منبع خطی (به دو مورد از آنها به صورت سری وصل خواهید شد).

در مقایسه ، یک منبع قابل برنامه ریزی معمولی دارای حداقل دو خروجی (برخی دارای سه خروجی) است که به صورت الکترونیکی جدا شده اند (در مورد هر منبع قابل برنامه ریزی صادق نیست) و شما می توانید به راحتی آنها را به صورت سری به هم متصل کنید تا Vcc ، 0 ، GND مورد نیاز خود را دریافت کنید.

تفاوتهای زیادی نیز وجود دارد ، اما اینها تفاوتهای اصلی اصلی هستند که من توضیح دادم. امیدوارم شما ایده ای از منبع تغذیه قابل برنامه ریزی دریافت کنید.

همچنین ، در مقایسه با SMPS ، منبع تغذیه قابل برنامه ریزی دارای نویز بسیار کمی (اجزای ناخواسته AC/برش های الکتریکی/EMF و غیره) در خروجی (به صورت خطی) است.

حالا بیایید به مرحله بعدی برویم!

نکته: می توانید ویدئوی من را در مورد منبع تغذیه قابل برنامه ریزی Rigol DP832 من در اینجا بررسی کنید.

مرحله 2: حالت CV و CC هر منبع تغذیه چیست؟

وقتی صحبت از CV & CC می شود ، برای بسیاری از ما گیج کننده است. ما فرم کامل آن را می دانیم ، اما در بسیاری از موارد ، ایده مناسبی برای نحوه کار آنها نداریم. بیایید نگاهی به هر دو حالت و مقایسه آنها با دیدگاه کاری آنها متفاوت است.

حالت CV (ولتاژ ثابت):

در حالت CV (چه در مورد منبع تغذیه/شارژر باتری/تقریبا هر چیزی که دارای آن است) ، تجهیزات به طور کلی ولتاژ خروجی ثابت را در خروجی مستقل از جریان خروجی از آن حفظ می کنند.

حالا بیایید یک مثال بزنیم.

به عنوان مثال ، من یک LED سفید 50 واتی دارم که روی 32 ولت کار می کند و 1.75A مصرف می کند. حالا اگر LED را در حالت ولتاژ ثابت به منبع تغذیه متصل کنیم و منبع تغذیه را روی 32 ولت تنظیم کنیم ، منبع تغذیه ولتاژ خروجی را تنظیم می کند و حفظ می کند به هر حال در 32 ولت. جریان مصرف شده توسط LED را کنترل نمی کند.

ولی

این نوع LED ها وقتی داغتر می شوند جریان بیشتری را جذب می کنند (یعنی جریان بیشتری از جریان مشخص شده در برگه داده یعنی 1.75A دارد و می تواند تا 3.5A نیز برسد. اگر منبع تغذیه را برای این LED در حالت CV قرار دهیم ، به جریان کشیده شده نگاه نمی کند و فقط ولتاژ خروجی را تنظیم می کند و بنابراین ، LED در نهایت در طولانی مدت به دلیل مصرف زیاد جریان آسیب می بیند.

در اینجا حالت CC وارد بازی می شود !!

حالت CC (کنترل جریان/جریان ثابت):

در حالت CC ، ما می توانیم MAX جریان کشیده شده توسط هر بار را تنظیم کنیم و می توانیم آن را تنظیم کنیم.

به عنوان مثال ، ما ولتاژ را در 32v تنظیم می کنیم و حداکثر جریان را روی 1.75A تنظیم می کنیم و همان LED را به منبع وصل می کنیم. حالا چه اتفاقی می افتد؟ در نهایت LED داغ تر می شود و سعی می کند جریان بیشتری از منبع تغذیه بکشد. حالا این بار ، منبع تغذیه ما با کاهش ولتاژ (قانون اهم ساده) همان آمپر یعنی 1.75 را در خروجی حفظ می کند و بنابراین ، LED ما در دراز مدت ذخیره می شود.

شارژ باتری هنگام شارژ هر باتری SLA/Li-ion/LI-po نیز صدق می کند. در قسمت اول شارژ ، ما باید با استفاده از حالت CC به جریان تنظیم کنیم.

بیایید یک مثال دیگر را در نظر بگیریم که می خواهیم یک باتری 4.2 ولت/1000 میلی آمپر را که دارای درجه 1C است شارژ کنیم (یعنی ما می توانیم باتری را با حداکثر جریان 1 آمپر شارژ کنیم). اما به خاطر ایمنی ، ما جریان را حداکثر تا 0.5 تنظیم می کنیم C یعنی 500 میلی آمپر

اکنون منبع تغذیه را روی 4.2 ولت تنظیم می کنیم و حداکثر جریان را روی 500 میلی آمپر تنظیم می کنیم و باتری را به آن متصل می کنیم. در حال حاضر باتری سعی می کند برای اولین بار شارژ را از منبع خارج کند اما منبع تغذیه ما جریان را توسط کاهش ولتاژ کمی. با افزایش ولتاژ باتری در نهایت ، اختلاف پتانسیل بین منبع تغذیه و باتری کمتر خواهد شد و جریان کشیده شده توسط باتری کاهش می یابد. در حال حاضر هر زمان که جریان شارژ (جریان کشیده شده توسط باتری) کمتر از 500 میلی آمپر ، منبع تغذیه به حالت CV تغییر می کند و 4.2 ولت ثابت را در خروجی حفظ می کند تا باتری را برای بقیه زمان شارژ کند!

جالب است ، اینطور نیست؟

مرحله 3: تعداد زیادی وجود دارد !!

بسیاری از منابع تغذیه قابل برنامه ریزی از تأمین کنندگان مختلف موجود است. بنابراین اگر هنوز در حال مطالعه هستید و تصمیم دارید یکی از آنها را تهیه کنید ، ابتدا باید برخی پارامترها را تعیین کنید !!

هر منبع تغذیه از نظر دقت ، تعداد کانال های خروجی ، کل توان خروجی ، حداکثر ولتاژ-جریان/خروجی و غیره از یکدیگر متفاوت است.

حالا اگر می خواهید یکی از آنها را داشته باشید ، ابتدا تصمیم بگیرید حداکثر ولتاژ و جریان خروجی که معمولاً برای استفاده روزانه خود با آن کار می کنید چقدر است! سپس تعداد کانالهای خروجی مورد نیاز خود را برای کار با مدارهای مختلف در یک زمان انتخاب کنید.. سپس کل توان خروجی یعنی مقدار حداکثر توان مورد نیاز شما (فرمول P = VxI) می آید. سپس به سراغ رابط بروید مانند اینکه به سبک کدگذار صفحه کلید/چرخشی عددی نیاز دارید یا به رابط نوع آنالوگ و غیره نیاز دارید.

حالا اگر تصمیم گرفته اید ، بالاخره فاکتور مهم اصلی یعنی قیمت گذاری می آید. یکی را با توجه به بودجه خود انتخاب کنید (و بدیهی است که در صورت موجود بودن پارامترهای فنی ذکر شده در بالا ، آن را بررسی کنید).

و در آخر اما نه کمترین ، بدیهی است که به تأمین کننده نگاه کنید. من به شما توصیه می کنم از یک تأمین کننده معتبر خرید کنید و بازخورد را فراموش نکنید (ارائه شده توسط سایر مشتریان).

حالا بیایید یک مثال بزنیم:

من عموماً با مدارهای منطقی دیجیتال/مدارهای مربوط به میکروکنترلر کار می کنم که به طور کلی به 5 ولت/حداکثر 2 آمپر احتیاج دارد (اگر از موتورها و وسایلی مانند آن استفاده کنم).

همچنین گاهی اوقات ، من روی مدارهای صوتی کار می کنم که به 30V/3A و همچنین منبع دوگانه نیاز دارند. بنابراین من منبع را انتخاب می کنم که حداکثر 30v/3A را ارائه دهد و دارای دو کانال جدا شده الکترونیکی باشد. (یعنی هر کانال می تواند 30v/3A و آنها هیچ راه آهن معمولی GND یا VCC ندارند). من به طور کلی به هیچ صفحه کلید عددی فانتزی مانند چیزی نیاز ندارم! (اما البته آنها بسیار کمک می کنند). در حال حاضر حداکثر بودجه من 500 دلار است. بنابراین با توجه به معیارهای ذکر شده در بالا ، منبع تغذیه را انتخاب می کنم…

مرحله 4: منبع تغذیه من…. Rigol DP832

بنابراین با توجه به نیازهای من ، Rigol DP832 یک تجهیزات کامل برای استفاده من است (دوباره ، به شدت به نظر من).

اکنون اجازه دهید نگاهی سریع به آن بیندازیم. این دارای سه کانال مختلف است. CH1 و Ch2/3 بصورت الکترونیکی جدا شده اند. CH1 و Ch2 هر دو حداکثر 30 ولت/3 آمپر را ارائه می دهند. شما می توانید آنها را به صورت سری به یکدیگر متصل کنید تا 60 ولت دریافت کنید (حداکثر جریان 3A خواهد بود). همچنین می توانید آنها را به طور موازی متصل کنید تا حداکثر 6A را دریافت کنید (حداکثر ولتاژ 30v خواهد بود). Ch2 & Ch3 دارای یک زمینه مشترک است. CH3 می تواند حداکثر 5v/3A را ارائه دهد که برای مدارهای دیجیتال مناسب است. مجموع توان خروجی هر سه کانال 195 وات است. هزینه آن در هند 639 دلار است (در هند ، در مقایسه با سایت ریگول که به دلیل هزینه واردات 473 دلار ذکر شده است ، کمی گران است) و مالیات..)

شما می توانید با فشار دادن دکمه 1/2/3 برای انتخاب کانال مربوطه ، کانال های مختلف را انتخاب کنید. هر کانال جداگانه می تواند با استفاده از کلیدهای مربوطه روشن/خاموش شود. همچنین می توانید آنها را به طور همزمان از طریق یک سوئیچ اختصاصی دیگر به نام All روشن/خاموش کنید. روشن/خاموش. رابط کنترل کاملاً دیجیتالی است. این یک صفحه کلید عددی برای ورود مستقیم هر ولتاژ/جریان داده شده را فراهم می کند. همچنین یک رمزگذار دوار وجود دارد که از طریق آن می توانید به تدریج هر پارامتر معین را افزایش/کاهش دهید.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp - چهار کلید اختصاصی برای ورود موجودیت مورد نظر وجود دارد. همچنین از این کلیدها می توان برای حرکت مکان نما در بالا/پایین/راست/چپ استفاده کرد.

در زیر صفحه نمایش پنج کلید وجود دارد که مطابق متن نمایش داده شده در بالای سوئیچ ها عمل می کند. برای مثال ، اگر می خواهم OVP (حفاظت بیش از ولتاژ) را روشن کنم ، باید سوئیچ سوم را از سمت چپ فشار دهم. برای روشن کردن OVP

منبع تغذیه دارای یک OVP (حفاظت بیش از ولتاژ) و OCP (حفاظت بیش از جریان) برای هر کانال است.

فرض کنید ، من می خواهم یک مدار را اجرا کنم (که حداکثر 5 ولت را تحمل می کند) که در آن من به تدریج ولتاژ را از 3.3 ولت به 5 ولت افزایش می دهم. حالا اگر به طور تصادفی با چرخاندن دکمه و نگاه نکردن به صفحه نمایش ، ولتاژ را بیش از 5 ولت قرار دهم ، مدار سرخ می شود. در حال حاضر در این حالت OVP وارد عمل می شود. من OVP را روی 5 ولت تنظیم می کنم. اکنون به تدریج ولتاژ را از 3.3 ولت افزایش می دهم و هر زمان که به محدوده 5 ولت رسید ، کانال برای محافظت خاموش می شود بار

در مورد OCP نیز همین امر صادق است. اگر مقدار OCP معینی (مثلاً 1A) تعیین کنم ، هر زمان که جریان کشیده شده توسط بار به آن حد برسد ، خروجی خاموش می شود.

این یک ویژگی بسیار مفید برای محافظت از طرح ارزشمند شما است.

همچنین بسیاری از ویژگی های دیگر وجود دارد که من اکنون توضیح نمی دهم. به عنوان مثال ، یک تایمر وجود دارد که به وسیله آن می توانید شکل موج خاصی مانند مربع/دندان اره ای و غیره ایجاد کنید. همچنین می توانید هر زمان خروجی را پس از یک دوره زمانی مشخص روشن/خاموش کنید.

من مدل وضوح پایین تری دارم که از بازخوانی هرگونه ولتاژ/جریان تا دو رقم اعشار پشتیبانی می کند. برای مثال: اگر آن را روی 5 ولت تنظیم کرده و خروجی را روشن کنید ، صفحه نمایش 5.00 را به شما نشان می دهد و همین امر برای جریان نیز صادق است.

مرحله 5: صحبت کردن کافی است ، بیایید برخی موارد را تقویت کنیم (همچنین حالت CV/CC بازبینی شده است!)

اکنون وقت آن است که یک بار را متصل کرده و آن را تغذیه کنید.

به اولین تصویری که بار ساختگی خود را به کانال 2 منبع تغذیه وصل کرده ام نگاه کنید.

بار ساختگی چیست:

بار ساختگی در اصل یک بار الکتریکی است که جریان را از هر منبع تغذیه می گیرد. اما در یک بار واقعی (مانند یک لامپ/موتور) ، مصرف فعلی برای لامپ/موتور خاص ثابت است. اما در صورت بار ساختگی ، می توانیم جریانی که توسط بار توسط یک گلدان کشیده می شود را تنظیم می کنیم ، یعنی می توانیم مصرف برق را بر اساس نیازهای خود افزایش یا کاهش دهیم.

اکنون به وضوح می بینید که بار (جعبه چوبی در سمت راست) 0.50A را از منبع می گیرد. حالا بیایید نگاهی به صفحه نمایش منبع تغذیه بیندازیم. می توانید ببینید که کانال 2 روشن است و بقیه کانال ها خاموش هستند (مربع سبز در اطراف کانال 2 قرار دارد و تمام پارامترهای خروجی مانند ولتاژ ، جریان ، توان اتلاف شده توسط بار نشان داده شده است). ولتاژ را 5V نشان می دهد ، جریان را 0.53A نشان می دهد (که درست است و بار ساختگی من خواندن کمی کمتر است یعنی 0.50A) و کل توان تلف شده توسط بار یعنی 2.650 وات.

حالا بیایید نگاهی به صفحه نمایش منبع تغذیه در تصویر دوم بیندازیم ((عکس بزرگنمایی شده از صفحه نمایش). ولتاژ 5 ولت را تنظیم کرده و حداکثر جریان 1A تنظیم شده است. منبع تغذیه 5 ولت ثابت در خروجی می دهد. در در این نقطه ، بار 0.53A را ترسیم می کند که کمتر از جریان فعلی 1A است ، بنابراین منبع تغذیه جریان را محدود نمی کند و حالت CV است.

حال ، اگر جریان کشیده شده توسط بار به 1A برسد ، منبع تغذیه به حالت CC رفته و ولتاژ را کاهش می دهد تا جریان ثابت 1A در خروجی حفظ شود.

اکنون ، تصویر سوم را بررسی کنید. در اینجا می توانید ببینید که بار ساختگی 0.99A را ترسیم می کند. بنابراین در این وضعیت ، منبع تغذیه باید ولتاژ را کاهش داده و جریان خروجی 1A را در خروجی ایجاد کند.

بیایید نگاهی به تصویر چهارم بیاندازیم (عکس بزرگنمایی شده از صفحه نمایش) که در آن می بینید که حالت به CC تغییر کرده است. منبع تغذیه ولتاژ را به 0.28 ولت کاهش داده است تا جریان بار را در 1A حفظ کند. دوباره ، قانون اهم برنده می شود !!!!

مرحله 6: بیایید کمی سرگرم شویم … زمان آزمایش صحت

در حال حاضر ، مهمترین بخش هر منبع تغذیه یعنی دقت آمده است. بنابراین در این قسمت ، ما بررسی می کنیم که این نوع منبع تغذیه واقعاً چقدر دقیق هستند !!

تست دقت ولتاژ:

در عکس اول ، منبع تغذیه را روی 5 ولت تنظیم کرده ام و می بینید که مولتی متر Fluke 87v اخیراً کالیبره شده من 5.002 ولت را می خواند.

حالا اجازه دهید نگاهی به برگه داده در عکس دوم بیندازیم.

دقت ولتاژ برای Ch1/Ch2 در محدوده ای است که در زیر توضیح داده شده است:

تنظیم ولتاژ +/- (.02٪ از تنظیم ولتاژ + 2mv). در مورد ما ، من مولتی متر را به Ch1 وصل کرده ام و ولتاژ تنظیم شده 5 ولت است.

بنابراین حد بالایی ولتاژ خروجی خواهد بود:

5v + (.02٪ از 5v +.002v) یعنی 5.003v

& حد پایین برای ولتاژ خروجی خواهد بود:

5v - (.02٪ از 5v +.002v) یعنی 4.997.

مولتی متر استاندارد صنعتی Fluke 87v اخیراً کالیبره شده من 5.002v را نشان می دهد که در محدوده مشخص شده همانطور که در بالا محاسبه کردیم است. یک نتیجه بسیار خوب باید بگویم !!

تست دقت کنونی:

مجددا نگاهی به برگه اطلاعات برای دقت کنونی بیندازید. همانطور که توضیح داده شد ، دقت فعلی برای هر سه کانال به شرح زیر است:

تنظیم جریان +/- (.05٪ از جریان تنظیم شده + 2mA).

حال اجازه دهید نگاهی به عکس سوم بیندازیم که در آن حداکثر جریان را روی 20 میلی آمپر تنظیم کرده ام (منبع تغذیه به حالت CC می رود و سعی می کنم هنگام اتصال مولتی متر 20 میلی آمپر را حفظ کنم) و مولتی متر من 20.48 میلی آمپر را می خواند.

حالا بیایید ابتدا محدوده را محاسبه کنیم.

حد بالایی جریان خروجی خواهد بود:

20mA + (.05٪ از 20mA + 2mA) یعنی 22.01mA.

حد پایین جریان خروجی عبارت است از:

20mA - (.05٪ از 20mA + 2mA) یعنی 17.99mA

Fluke مورد اعتماد من 20.48mA را می خواند و دوباره مقدار در محدوده محاسبه شده در بالا است. مجدداً برای آزمایش صحت فعلی خود نتیجه خوبی گرفتیم. منبع تغذیه ما را شکست نداد….

مرحله 7: حکم نهایی…

حالا به قسمت آخر رسیدیم…

امیدوارم بتوانم ایده کوچکی در مورد منابع تغذیه قابل برنامه ریزی و نحوه عملکرد آنها ارائه دهم.

اگر شما در زمینه الکترونیک جدی هستید و طراحی های جدی انجام می دهید ، من فکر می کنم که هر نوع منبع تغذیه قابل برنامه ریزی باید در زرادخانه شما وجود داشته باشد زیرا ما به معنای واقعی کلمه دوست نداریم طرح های گرانبهای خود را به دلیل برخی ولتاژهای بیش از حد/جریان بیش از حد/اتصال کوتاه سرخ کنیم.

نه تنها این ، بلکه با این نوع منبع تغذیه ، ما می توانیم هر نوع باتری Li-po/Li-ion/SLA را بدون ترس از آتش گرفتن یا هرگونه شارژر مخصوص ، دقیقاً شارژ کنیم (زیرا باتری های Li-po/Li-ion اگر پارامترهای مناسب شارژ مطابقت نداشته باشد ، مستعد آتش گرفتن است!).

اکنون زمان خداحافظی فرا رسیده است!

اگر فکر می کنید که این دستورالعمل هر گونه شک و تردید ما را برطرف می کند و اگر چیزی از آن آموختید ، لطفاً یک شست بگذارید و اشتراک را فراموش نکنید! همچنین لطفاً به کانال اخیر من در یوتیوب باز شده نگاه کنید و نظرات ارزشمند خود را بیان کنید!

یادگیری مبارک….

ادیوس !!