מבוא והדרכה בנושא אספקת חשמל לתכנות !: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

אם אי פעם תהית לגבי אספקת חשמל הניתנת לתכנות, עליך לעבור על ההוראות כדי לקבל ידע מלא ודוגמא מעשית של ספק כוח הניתן לתכנות.

גם כל מי שמתעניין באלקטרוניקה, אנא עיין במדריך זה כדי לחקור כמה דברים מעניינים חדשים….

המשך לעקוב!!

שלב 1: מהו ספק כוח הניתן לתכנות ומה שונה מזה?

עבר זמן מה מאז שהעליתי כל הוראה חדשה. אז חשבתי להעלות במהירות הוראה חדשה על כלי הכרחי מאוד (לכל חובבנים/חובבי אלקטרוניקה/איש מקצוע) שהוא ספק כוח לתכנות.

אם כך, נשאלת כאן השאלה הראשונה מהי אספקה הניתנת לתכנות?

ספק כוח הניתן לתכנות הוא סוג של ספק כוח ליניארי המאפשר שליטה מלאה על מתח היציאה והזרם של היחידה באמצעות ממשק דיגיטלי/אנלוגי/RS232.

אז מה מייחד אותו מ- LM317/LM350 מסורתי/מכל ספק כוח לינארי אחר המבוסס על IC? בואו נסתכל על ההבדלים העיקריים.

1) ההבדל הגדול העיקרי הוא השליטה:

באופן כללי, LM317/LM350 המסורתי שלנו/כל אספקה אחרת מבוססת IC פועלת על מצב קורות חיים (מתח קבוע) שבו אין לנו שליטה על הזרם. העומס שואב את הזרם בהתאם לצורך בו אנו לא יכולים לשלוט בו. אספקה הניתנת לתכנות, אנו יכולים לשלוט בשדות המתח והזרם בנפרד.

2) ממשק הבקרה:

באספקה שלנו המבוססת על LM317/LM350, אנו הופכים סיר ומתח המוצא משתנה בהתאם.

לשם השוואה, באספקת חשמל הניתנת לתכנות, אנו יכולים להגדיר את הפרמטרים באמצעות לוח מקשים מספריים או שנו לשנותם באמצעות מקודד סיבוב או אפילו לשלוט בפרמטרים באמצעות מחשב מרחוק.

3) הגנת הפלט:

אם נקצר את פלט האספקה המסורתית שלנו, הוא יוריד את המתח ויספק את הזרם המלא. אז בתוך טווח קצר, שבב הבקרה (LM317/LM350/כל אחר) ייפגע עקב התחממות יתר.

אך לשם השוואה, באספקה הניתנת לתכנות, אנו יכולים לסגור את הפלט לגמרי (אם נרצה) כאשר מתרחש קצר.

4) ממשק המשתמש:

בדרך כלל באספקה מסורתית, עלינו לצרף מולטימטר כדי לבדוק את מתח היציאה בכל פעם. בנוסף יש צורך בחיישן זרם/מד מהדק מדויק כדי לבדוק את זרם הפלט.

(הערה: אנא בדוק את ספק הכוח המשתנה שלי בספסל 3A המורכב כאן הכולל מתח מובנה וקריאת זרם בתצוגת צבעים)

מלבד זאת, באספקה הניתנת לתכנות, יש לה תצוגה מובנית המציגה את כל המידע הדרוש כמו מתח זרם/מגבר זרם/מתח קבוע/מגבר סט/מצב פעולה ועוד פרמטרים רבים נוספים.

5) מספר יציאות:

נניח שאתה רוצה להפעיל מעגל/אודיו מבוסס OP-AMP שבו תזדקק לכל Vcc, 0v & GND. ההיצע הליניארי שלנו ייתן רק Vcc & GND (פלט ערוץ יחיד) כך שלא תוכל להפעיל מעגלים מסוג זה. שימוש באספקה לינארית (תצטרכו שניים מהם מחוברים בסדרה).

לשם השוואה, לאספקה ניתנת לתכנות יש מינימום שני יציאות (לחלקן שלוש) המבודדות אלקטרונית (לא נכון לגבי כל אספקה הניתנת לתכנות) ותוכלו להצטרף אליהן בסדרה בכדי לקבל את ה- Vcc, 0, GND הנדרש.

ישנם גם הבדלים רבים, אך אלה הם ההבדלים המרכזיים העיקריים שתיארתי. בתקווה שתקבל מושג מהו ספק כוח לתכנות.

כמו כן, בהשוואה ל- SMPS, לספק הכוח הניתן לתכנות יש מעט מאוד רעש (רכיבי AC לא רצויים/קוצים חשמליים/EMF וכו ') ביציאה (מכיוון שהוא לינארי).

עכשיו נעבור לשלב הבא!

הערה: אתה יכול לבדוק את הסרטון שלי לגבי אספקת החשמל הניתנת לתכנות שלי מסוג Rigol DP832 כאן.

שלב 2: מהו מצב CV & CC של ספק כוח כלשהו?

זה מאוד מבלבל עבור רבים מאיתנו בכל הנוגע לעניין קורות חיים ותעודה. אנו מכירים את הטופס המלא, אך במקרים רבים אין לנו את הרעיון המתאים כיצד הם פועלים. בואו נסתכל על שני המצבים וגם לערוך השוואה כיצד הם שונים מבחינת העבודה שלהם.

מצב CV (מתח קבוע):

במצב קורות חיים (בין אם מדובר על ספק כוח כלשהו/מטען סוללות/כמעט כל דבר שיש בו), הציוד שומר בדרך כלל על מתח יציאה קבוע ביציאה ללא תלות בזרם הנמשך ממנו.

עכשיו ניקח דוגמא.

למשל, יש לי נורית לבנה בגודל 50 וואט הפועלת על 32 וולט וצריכה 1.75 א.עכשיו אם נחבר את הנורית לחשמל במצב מתח קבוע ונגדיר את האספקה ל -32 וולט, ספק הכוח יווסת את מתח היציאה וישמור זה בכל מקרה 32V. הוא לא יפקח על הזרם הנצרך על ידי הנורית.

אבל

נוריות מסוג זה שואבות יותר זרם כשהן מתחממות (כלומר הוא ימשוך יותר זרם מהזרם שצוין בגיליון הנתונים, כלומר 1.75A ויכול להגיע עד 3.5A. אם נשים את אספקת החשמל במצב CV עבור נורית LED זו, זה לא יסתכל על הזרם המשורטט ויסדיר רק את מתח המוצא ולכן, נורית LED תיפגע בסופו של דבר בטווח הארוך בגלל צריכת זרם מופרזת.

כאן מצב ה- CC נכנס לפעולה !!

מצב CC (בקרת זרם/זרם קבוע):

במצב CC, אנו יכולים להגדיר את זרם ה- MAX הנמשך על ידי כל עומס ונוכל לווסת אותו.

לדוגמא, הגדרנו את המתח ב -32 וולט והגדרנו את הזרם המקסימלי ל- 1.75A וחיברנו אותו LED לאספקה. עכשיו מה יקרה? בסופו של דבר הלד יתחמם וינסה לשאוב יותר זרם מהאספקה. עכשיו הפעם, ספק הכוח שלנו ישמור על אותו מגבר כלומר 1.75 ביציאה על ידי הורדת המתח (חוק אוהם פשוט) וכך, ה- LED שלנו יישמר בטווח הארוך.

אותו דבר לגבי טעינת הסוללה כאשר אתה טוען כל סוללת SLA/Li-ion/LI-po. בחלק הראשון של הטעינה, עלינו לווסת את הזרם באמצעות מצב CC.

בואו ניקח דוגמא נוספת שבה נרצה לטעון סוללה של 4.2 וולט/1000 מאה אשר מדורגת על 1C (כלומר אנו יכולים לטעון את הסוללה בזרם מרבי של 1A). אך למען הבטיחות, אנו נסדיר את הזרם למקסימום של 0.5 C כלומר 500mA.

כעת נגדיר את אספקת החשמל ל -4.2 וולט ונקבע את הזרם המקסימלי ל -500mA ונספח אליו את הסוללה. כעת הסוללה תנסה להוציא זרם נוסף מהאספקה לטעינה ראשונה אך ספק הכוח שלנו יווסת את הזרם על ידי הורדת המתח מעט. ככל שמתח הסוללה יעלה בסופו של דבר, ההבדל הפוטנציאלי יהיה קטן יותר בין האספקה והסוללה והזרם הנמשך על ידי הסוללה יורד. עכשיו בכל פעם שזרם הטעינה (הנוכחי נמשך על ידי הסוללה) יורד מתחת ל 500mA, האספקה תעבור למצב קורות חיים ותשמור על יציאה של 4.2v ביציאה לטעינת הסוללה למשך כל הזמן!

מעניין, לא?

שלב 3: יש כל כך הרבה בחוץ !!

ספקי כוח רבים הניתנים לתכנות זמינים מספקים שונים. אז אם אתה קורא עדיין עכשיו ונחוש להשיג אחד, אז תחילה עליך להחליט על כמה פרמטרים !!

כל אספקת חשמל שונה זה מזה בהיבט של דיוק, ללא ערוצי פלט, תפוקת הספק הכוללת, זרם מתח/פלט מרבי וכו '.

עכשיו אם אתה רוצה להחזיק אחד, תחילה תחליט מהו מתח המוצא והזרם המרבי שאיתו אתה עובד בדרך כלל לשימושך היום יומי! לאחר מכן בחר את מספר ערוצי הפלט הדרושים לך בכדי לעבוד עם מעגלים שונים בכל פעם. ואז מגיע התפוקה הכוללת כלומר כמה הספק מרבי אתה צריך (P = VxI נוסחה). לאחר מכן לך על הממשק כמו שאתה צריך אופן מקשים/מקודד סיבובי או שאתה צריך ממשק מסוג אנלוגי וכו '.

עכשיו אם החלטת, אז סוף סוף מגיע הגורם החשוב העיקרי כלומר תמחור. בחר אחד בהתאם לתקציב שלך (וברור כמובן שאם הפרמטרים הטכניים שהוזכרו לעיל זמינים בתוכו).

ואחרון חביב, ברור שתסתכל על הספק. הייתי ממליץ לך לקנות מספק בעל מוניטין ואל תשכח לבדוק את המשוב (שניתן על ידי לקוחות אחרים).

עכשיו ניקח דוגמא:

אני בדרך כלל עובד עם מעגלי לוגיקה דיגיטלית/מעגלים הקשורים למיקרו -בקר שצריך בדרך כלל 5v/max 2A (אם אני משתמש במנועים ודברים כאלה).

לפעמים גם אני עובד על מעגלי אודיו שצריכים להגיע ל -30 וולט/3A וגם אספקה כפולה. אז אני אבחר באספקה שיכולה לתת מקסימום של 30 וולט/3 א ויהיה לה ערוצים כפולים מבודדים אלקטרונית. (כלומר כל ערוץ יכול לספק 30v/3A ולא תהיה להם מסילת GND משותפת או מסילת VCC). בדרך כלל אני לא צריך שום לוח מקשים מספרי מהודר! (אבל כמובן שהם עוזרים מאוד). עכשיו התקציב המקסימלי שלי הוא 500 $. אז אני יבחר ספק כוח בהתאם לקריטריונים שהוזכרו לעיל …

שלב 4: ספק הכוח שלי …. Rigol DP832

אז לפי הצרכים שלי, Rigol DP832 הוא ציוד מושלם לשימוש שלי (שוב, באופן חזק לדעתי).

עכשיו בואו נסתכל על זה מהר. יש לו שלושה ערוצים שונים. CH1 & Ch2/3 מבודדים אלקטרונית. Ch1 & Ch2 יכולים שניהם לתת מקסימום של 30v/3A. אתה יכול לחבר אותם בסדרות כדי לקבל עד 60v (הזרם המקסימלי יהיה 3A). כמו כן ניתן לחבר אותם במקביל לקבלת מקסימום 6A (המתח המרבי יהיה 30v). Ch2 ו- Ch3 יש בסיס משותף. CH3 יכול לתת מקסימום של 5v/3A המתאים למעגלים דיגיטליים..הספק ההספק הכולל של כל שלושת הערוצים יחד הוא 195W. זה עלה לי בסביבות 639 $ בהודו (כאן בהודו, זה קצת יקר בהשוואה לאתר של Rigol שבו הוא מוזכר ב 473 $ בגלל דמי יבוא ומסים..)

אתה יכול לבחור ערוצים שונים על ידי לחיצה על כפתור 1/2/3 לבחירת הערוץ המתאים. כל ערוץ בודד יכול להיות מופעל/כבוי באמצעות המתגים המתאימים שלו. כמו כן תוכל להפעיל/לכבות אותם בבת אחת באמצעות מתג ייעודי אחר בשם הכל ממשק הבקרה הוא דיגיטלי לחלוטין. הוא מספק לוח מקשים מספרי לכניסה ישירה של כל מתח/זרם נתון. כמו כן יש מקודד סיבוב שבאמצעותו ניתן להגדיל/להקטין בהדרגה כל פרמטר נתון.

Volt/Milivolt/Amp/Miliamp - יש ארבעה מקשים ייעודיים כדי להזין את הישות הרצויה. כמו כן ניתן להשתמש במקשים אלה כדי להזיז את הסמן למעלה/למטה/ימינה/שמאלה.

ישנם חמישה מקשים מתחת לתצוגה הפועלים על פי הטקסט שמוצג בתצוגה שמעל המתגים. למשל, אם אני רוצה להפעיל OVP (הגנת מתח), עלי ללחוץ על המתג השלישי משמאל. כדי להפעיל OVP.

ספק הכוח כולל OVP (הגנת מתח יתר) ו- OCP (הגנת זרם יתר) לכל ערוץ.

נניח, אני רוצה להפעיל מעגל (שיכול לסבול מקסימום של 5 וולט) שבו אני אגדיל בהדרגה את המתח מ -3.3 וולט ל -5 וולט עכשיו אם בטעות אשים מתח יותר מ -5 וולט על ידי סיבוב הכפתור ולא להסתכל על הצג, המעגל יטוגן. כעת במקרה זה ה- OVP נכנס לפעולה. אקבע את ה- OVP ל- 5v. Now אני יעלה בהדרגה את המתח מ -3.3 וו ובכל פעם שיגיעו למגבלה של 5V, הערוץ יכבה להגנה העומס.

כנ ל לגבי ה- OCP. אם אני מגדיר ערך OCP מסוים (למשל 1A), בכל פעם שהזרם שנמשך על ידי העומס יגיע לגבול זה, הפלט יכבה.

זוהי תכונה שימושית מאוד להגנה על העיצוב היקר שלך.

כמו כן יש עוד הרבה תכונות שאני לא אסביר עכשיו. למשל, יש טיימר שבאמצעותו תוכל ליצור צורת גל מסוימת כמו ריבוע/מנסרת וכו '. כמו כן, תוכל להפעיל/לכבות כל פלט לאחר פרק זמן מסוים.

יש לי את הדגם ברזולוציה נמוכה יותר התומך בהחזרה של כל מתח/זרם עד שני נקודות עשרוניות. לדוגמא: אם תגדיר אותו ל- 5v ותפעיל את הפלט, התצוגה תראה לך 5.00 וכך גם הזרם.

שלב 5: מספיק דיבורים, בואו נדבר על משהו (גם, מצב קורות חיים/CC מחדש!)

עכשיו הגיע הזמן לחבר עומס ולהפעיל אותו.

תסתכל על התמונה הראשונה שבה חיברתי את מטען הדמה הביתי שלי לערוץ 2 של ספק הכוח.

מהו עומס דמה:

עומס דמה הוא בעצם עומס חשמלי ששואב זרם מכל מקור כוח. אך בעומס אמיתי (כמו נורה/מנוע), צריכת הזרם קבועה לנורה/המנוע המסוימת. אך במקרה של עומס דמה, אנו יכולים להתאים את הזרם שמושך העומס בסיר כלומר אנו יכולים להגדיל/להקטין את צריכת החשמל בהתאם לצרכינו.

עכשיו אתה יכול לראות בבירור שהעומס (קופסת עץ מימין) שואב 0.50A מהאספקה. עכשיו בואו נסתכל על תצוגת ספק הכוח. אתה יכול לראות שערוץ 2 מופעל ושאר הערוצים כבויים (הריבוע הירוק נמצא סביב ערוץ 2 וכל פרמטרי הפלט כמו מתח, זרם, הספק המתפזר על ידי העומס מוצגים). הוא מציג מתח כ- 5v, זרם כ- 0.53A (וזה נכון ועומס הבובה שלי קורא הוא קצת פחות כלומר 0.50A) והספק הכולל המתפוגג מהעומס כלומר 2.650W.

עכשיו בואו נסתכל על תצוגת אספקת החשמל בתמונה השנייה ((צילום התצוגה של התצוגה). הגדרתי מתח של 5 וולט והזרם המקסימלי מוגדר על 1 A. האספקה נותנת 5 וולט יציבה ביציאה. בנקודה זו, העומס מצייר 0.53A שזה פחות מהזרם המוגדר 1A כך שאספקת החשמל אינה מגבילה את הזרם והמצב הוא מצב CV.

כעת, אם הזרם הנמשך על ידי העומס יגיע ל 1A, האספקה תיכנס למצב CC ותוריד את המתח כדי לשמור על זרם קבוע של 1A ביציאה.

עכשיו, בדוק את התמונה השלישית. כאן אתה יכול לראות כי עומס הבובה מצייר 0.99A. אז במצב זה, ספק הכוח אמור להוריד את המתח ולהפיק זרם 1A יציב ביציאה.

בואו נסתכל על התמונה הרביעית (התמונה המוגדלת של התצוגה) שבה תוכלו לראות שהמצב השתנה ל- CC. אספקת החשמל הפחיתה את המתח ל -0.28 וולט כדי לשמור על זרם העומס ב -1 A. שוב, חוק אוהם מנצח !!!!

שלב 6: בואו ליהנות קצת … הזמן לבחון את הדיוק

עכשיו, כאן מגיע החלק החשוב ביותר של כל ספק כוח כלומר הדיוק, אז בחלק זה נבדוק עד כמה ספקי הכוח הניתנים לתכנות באמת מדויקים !!

בדיקת דיוק מתח:

בתמונה הראשונה, הגדרתי את אספקת החשמל ל -5 וולט ואתה יכול לראות שמכשיר ה- Fluke 87v המכויל לאחרונה שלי קורא 5.002 וולט.

עכשיו בואו נסתכל על גליון הנתונים בתמונה השנייה.

דיוק המתח עבור Ch1/Ch2 יהיה בטווח כפי שמתואר להלן:

הגדר מתח +/- (.02% ממתח הגדר + 2mv). במקרה שלנו, חיברתי את המולטימטר ל- Ch1 והמתח המוגדר הוא 5v.

אז הגבול העליון של מתח המוצא יהיה:

5v + (.02% מ- 5v +.002v) כלומר 5.003v.

והגבול התחתון למתח היציאה יהיה:

5v - (.02% מ- 5v +.002v) כלומר 4.997.

המולטימטר הסטנדרטי התקן התעשייתי שלי מכוסה לאחרונה Fluke 87v מציג 5.002v שנמצא בטווח שצוין כפי שחישבנו לעיל. תוצאה טובה מאוד אני חייב לומר !!

בדיקת דיוק נוכחית:

שוב תסתכל על גליון הנתונים של הדיוק הנוכחי. כפי שמתואר, הדיוק הנוכחי של כל שלושת הערוצים יהיה:

הגדר זרם +/- (.05% מהזרם המוגדר + 2mA).

עכשיו בואו נסתכל על התמונה השלישית שבה הגדרתי את הזרם המקסימלי ל- 20mA (אספקת החשמל תיכנס למצב CC ותנסה לשמור על 20mA כאשר אצרף את המולטימטר) והמולטימטר שלי קורא 20.48mA.

עכשיו בואו נחשב תחילה את הטווח.

הגבול העליון של זרם הפלט יהיה:

20mA + (.05% מ- 20mA + 2mA) כלומר 22.01mA.

הגבול התחתון של זרם הפלט יהיה:

20mA - (.05% מ- 20mA + 2mA) כלומר 17.99mA.

פלוק הנאמן שלי קורא 20.48mA ושוב הערך נמצא בטווח המחושב לעיל. שוב קיבלנו תוצאה טובה עבור בדיקת הדיוק הנוכחית שלנו. אספקת החשמל לא נכשלה אותנו …

שלב 7: פסק הדין הסופי…

עכשיו הגענו לחלק האחרון…

אני מקווה שאוכל לתת לך רעיון קטן לגבי ספקי כוח הניתנים לתכנות וכיצד הם פועלים.

אם אתה רציני לגבי אלקטרוניקה ועושה כמה עיצובים רציניים, אני חושב שכל סוג של אספקת חשמל לתכנות צריך להיות קיים בארסנל שלך כי אנחנו ממש לא אוהבים לטגן את העיצובים היקרים שלנו בגלל מתח יתר/זרם יתר/קצר.

לא רק זה, אלא גם עם סוג זה של אספקה, אנו יכולים לטעון במדויק כל סוג של סוללת לי-פו/לי-יון/SLA מבלי לחשוש מהתלקחות/כל מטען מיוחד (מכיוון שסוללות לי-פו/לי-יון הן נוטה להתלקח אם פרמטרי הטעינה המתאימים אינם תואמים!).

עכשיו הגיע הזמן להיפרד!

אם אתה חושב שהמדריך הזה מנקה את כל הספקות שלנו ואם למדת מזה משהו, אנא תן אגודל למעלה ואל תשכח להירשם! תסתכל גם על ערוץ היוטיוב שלי שנפתח לאחרונה ותן חוות דעת יקרות שלך!

למידה מהנה….

אדיוס !!