Proiectarea pentru SSPS a parcurs un drum lung de la ultima postare pe blogul SSPS. Am creat primul prototip funcțional al sistemului și am început să rulăm teste. În acest post vom arunca o privire asupra prototipului și vom vedea câteva teste inițiale de performanță.

Prototipul

În centrul prototipului se află un test PCB care conține funcționalitatea completă a unui singur canal de ieșire. Pe acest PCB sunt incluse următoarele secțiuni:

  • +/ - Regulatoare de curent mare de 35V
  • +/ -15V surse pentru alimentarea porțiunii analogice a testului
  • +3,3V pentru comenzi digitale
  • Două DAC-uri pe 16 biți pentru controlul tensiunii de ieșire
  • Două opampuri OPA541
  • ADC pe 16 biți împreună cu un amplificator diferențial de precizie pentru măsurarea curentului de ieșire

Iată o imagine a PCB-ului care prezintă principalele secțiuni:

ssps

PCB de ieșire de înaltă tensiune SSPS

Deoarece ieșirea SSPS este de înaltă tensiune, variind de la -35V la + 35V, configurarea testului nostru ar trebui să fie alimentată de o sursă care să poată gestiona aceste tensiuni. Sursa de alimentare pe bancă pe care o avem noi (Rigol DP832) putem produce doar +/- 30V, așa că, din păcate, nu am putut folosi aceasta ca sursă principală de energie. Pentru a rezolva acest lucru, am decis să conectăm pur și simplu transformatorul principal de putere care este destinat să fie utilizat în versiunea finală a SSPS. Acest transformator are două robinete de 30V care pot obține 13 amperi fiecare. După rectificare produc 43V - perfect pentru a alimenta prototipul.

Transformator principal SSPS

Pentru a produce cele două șine de alimentare separate de 43V, trebuie să rectificăm și să netezim puterea transformatorului. În postările anterioare, am discutat despre proiectarea „Energon Cube” - numele pe care l-am dat ansamblului băncii de condensatori și PCB pentru ieșirea SSPS. Iată un desen conceptual și o vedere explodată a ansamblului:

Desenul detaliului cubului Energon

În baza cubului energon sunt un banc de condensatori care sunt folosiți pentru a netezi puterea de la transformatorul principal. Pentru prototipul nostru am creat o machetă a acestui banc de condensatori.

Energon Cube Capacitor Bank

Condensatoarele utilizate în acest banc sunt tipuri de terminale cu șurub. Pentru a conecta capacele împreună, am tăiat lungimi scurte de 5/16 "x 5/16" bare de cupru și le-am înșurubat direct în bornele condensatorului. Rezistențele de purjare au fost conectate la terminale pentru a ajuta la descărcarea bateriilor de condensatoare atunci când nu sunt alimentate. Redresoarele alese pentru acest circuit au, de asemenea, conexiuni cu borne cu șurub, astfel încât cablurile transformatorului să poată fi înșurubate direct la componentă.

Iată o imagine a întregului set de prototip:

Configurare test SSPS

Testarea

La prima pornire, diverse tensiuni, inclusiv șinele de alimentare de intrare, ieșirile regulatorului, sursele de alimentare de joasă tensiune și ieșirea opamp, pentru a se asigura că circuitul răspunde conform proiectării. Din fericire, toate tensiunile măsurate în intervalele așteptate.

Ieșirea sursei de alimentare este controlată de două convertizoare digitale de 16 biți separate în analogice. Unul dintre convertoare controlează tensiunile de ieșire pozitive din sursă, iar celălalt convertor controlează negativ. Setarea sursei de alimentare pentru a produce o anumită valoare este la fel de simplă ca și scrierea unui număr de 16 biți pe unul dintre DAC-uri folosind o magistrală de protocol I2C. Pentru a face acest lucru, am programat un flicker de dezvoltare a elicei Parallax (proiectat de Parker Dillmann aici la Macrofab) pentru a transmite date I2C direct pe PCB SSPS.

Parallax Propeller Development Stick

Primul program pe care l-am rulat a scris valori crescânde de la 0 la 65535 continuu pentru a crea o undă de rampă care variază de la 0 volți la tensiunea maximă de ieșire (aproximativ 33 volți). Iată o imagine pe care am făcut-o despre forma de undă rezultată pe osciloscopul nostru:

Test SSPS Ramp Wave

Există o mică porțiune a valului care este plană aproape de vârful fiecărei rampe. Acest lucru s-a datorat unor compensări de calibrare în proiectare, care vor fi ajustate.

Prima rundă de testare pe tablă a fost un mare succes, iar circuitul se comportă așa cum ne-am aștepta.

Ce urmeaza

Deși testele inițiale au avut succes, există o mulțime de teste pe care trebuie să le finalizăm înainte de a trece la următoarea revizuire. Câteva exemple ale acestor teste includ:

  • Testarea sarcinii - Observarea performanței pe o gamă de sarcini de ieșire
  • Rezoluție ieșire - Măsurarea modificării minime a ieșirii pentru o schimbare de un bit
  • Stabilitate - Asigurarea faptului că sursa de alimentare nu oscilează
  • Repetabilitate - Măsurarea capacității sursei de a produce continuu o singură tensiune
  • Termic - Măsurarea disipării căldurii sub sarcină.

Dacă doriți să verificați fișierele noastre de design, le puteți găsi aici pe GitHub.