Programozható egyenáramú terhelés

Nagyon sokféle tápegység van forgalomban a piacon. Többségük eltérő minőségi jellemzőket mutat egy adott teljesítményértéken is. Ezen jellemzők ugyanúgy meghatározzák a tápegység minőségét, mint a maximális terhelhető teljesítménye.

A statikus kimeneti karakterisztika, statikus terhelhetőség egyszerűen vizsgálható klasszikus laboratóriumi felszereléssel, terhelésként toló-ellenállás is megfelel. Egyéb jellemzők lehetnek: különböző terhelési karakterisztikákon mutatott stabilitás, kimeneti impedancia frekvenciafüggése, terhelésugrásra adott válasz. Ezen jellemzők mérési képessége miatt fog egy tápegység tesztelő állomás különbözni a hagyományos toló ellenállástól, mivel az esetek nagy részében nem statikus értékek vizsgálatára való, hanem tranziens viselkedések és karakterisztikák mérésére, minél szélesebb frekvenciatartományban.

A terhelési karakterisztikák közül kiemelten fontos az állandó teljesítményfelvételű terhelés (tipikusan kapcsolóüzemű terhelések), ugyanis ekkor bármelyik munkapontban negatív differenciális ellenállással szembesítjük a tápegységet. Ez komoly stabilitással kapcsolatos problémákat vet fel minden NEM hagyományos, szabályzókörrel ellátott tápegységnél. Ezek közé sorolható a mindennapi IT eszközeinket ellátó tápegységek jelentős hányada.

Munkám nagyon fontos célja a stabilitások határhelyzeteit vizsgálni különböző, tanszéken előforduló tápegységeken.

Berendezésem főbb tervezési lépései a következőek voltak: határadatok és minőségi jellemzők körvonalazása, elvárható specifikáció meghatározása rendelkezésemre álló eszközök alapján, berendezés modulokra bontása, modulok megtervezése, analitikus módszeren alapuló (spice) szimulációk vizsgálata, modulok stabilitásvizsgálata, kapcsolási rajz véglegesítése és PCB tervezése, modulok építése tesztelése, mérése. Ezen hardverépítési lépésekkel párhuzamosan fejlesztettem, fejlesztem jelenleg is a PC kliens oldali software-t illetve a berendezésemet vezérlő mikrokontroller programját is.

Eszközöm funkcióinak kialakításakor figyelembe vettem az interneten fellelhető hasonló célú eszközök specifikációit (pl.: http://www.bkprecision.com/products/dc-electronic-loads/8500-300-w-programmable-dc-electronic-load.html ), de ezen kívül programozható időfüggvényű terhelések megvalósítását is célul tűztem ki.

Eszközöm eddigi specifikációja:

Maximális tartós terhelés: 300W

Maximális tartós áramfelvétel: 20A

Maximális feszültség: 150V

Vizsgálható statikus karakterisztika: állandó R, I, U, ill. P karakterisztikák, továbbá programozható U-I karakterisztika

Vizsgálható időfüggvények: terhelésugrások, egyenletes terhelésváltozás, illetve programozási lehetőség

Határfrekvencia (az a frekvenciatartomány, amely alatt a fenti karakterisztikák nagypontossággal megvalósíthatóak): minimum 200KHz

Kommunikáció: a terhelés paramétereinek megadása USB porton keresztül történik, későbbiekben a gyűjtött mérési adatok lekérdezése (jelenleg a tranziens viselkedés méréséhez oszcilloszkóp is szükséges)

Eddigi eredményeim: berendezés főbb részegységeinek tesztelése, illetve mikrokontroller felprogramozása, élesztése, teljesítmény félvezető meghajtó rész tervezése és sikeres szimulációk futtatása.

Végleges célom: használható mérőberendezés megvalósítása, PC-oldali és előlapi irányítási lehetőséggel, adatgyűjtési, kiértékelési lehetőségekkel, valamint a mérőberendezés gyakorlati alkalmazása: gyári és saját tervezésű tápegységek tranziens vizsgálata, továbbá mérési eredmények közzététele, kiértékelése.

szerző

• 
  Németh Balázs Ákos
  mérnökinformatikus
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Varjasi István
  docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

helyezés