Тестер лабораторных блоков питания

В практике любой электротехнической или электронной лаборатории, предприятиях сервиса и ремонта электронной техники часто встречается задача проверки работоспособности блоков питания, их защиты и основных характеристик.

С такой же задачей часто приходится сталкиваться и нам, как поставщику лабораторных источников питания.

Для быстрой проверки блоков питания нами был разработан тестер блоков питания из готовых модулей, позволяющий оценивать уровень срабатывания токовой защиты а также уровень паразитных пульсаций и гармоник в выходном напряжении.

В основе тестера - модуль электронной нагрузки типа XY-FZ35 , управляемый вручную или автоматически блоком управления на базе платы Arduino UNO R3 с установленной платой расширения DFR009 . 

Уровень помех измеряется через усилитель и выпрямитель модулем микроамперметра

Все модули смонтированы в унифицированном герметичном корпусе  

Принцип действия

Тестер может работать в 2-х режимах: 

В ручном режиме он настраивается под потребление определенного тока через электронную нагрузку. Уровень срабатывания защиты по току определяется оператором визуально по отключение источника питания.

В автоматическом режиме происходит плавное постоянное приращение потребляемого тока и после срабатывания защиты фиксируется ток, при котором срабатывание произошло. 

Уровень паразитных составляющих в выходном напряжении определяется по отдельному прибору и измерение происходит непрерывно в любом режиме..

Электрическая схема

Входное напряжение с разъемов INPUT поступает одновременно на вход электронной нагрузки и измерителя паразитных сигналов. 

Измерение паразитных сигналов осуществляется через усиление, выпрямление и последующее измерение уровня.
Электронная нагрузка управляется автоматически отладочной платой Arduino или вручную с помощью энкодера на передней панели модуля нагрузки.

Измерение паразитных помех

Предварительно сигнал от источника питания фильтруется по постоянному напряжению конденсатором C1, оставляя для дальнейшей обработки только переменную составляющую. Затем сигнал усиливаются модулем AD620, выпрямляется диодом Шоттки D1 и полученное напряжение, пропорциональное напряжению помех, питает цифровой микроамперметр. Коэффициент усиления модуля AD620 составляет примерно 20, то есть максимальному уровню помех в 0,1 Вольт, соответствует напряжение на выходе усилителя 2 Вольт. 
Далее постоянное напряжение подается на микроамперметр через добавочный резистор 20 килоОм. При напряжении 2 вольт показания прибора составят 0,1 мА. Иными словами вся цепочка преобразует 0,1 ВОльт на входе в показания 0,1 мА на дисплее микроамперметра. По факту микроамперметр показывает уровень помех в вольтах.
Следует знать, что максимальный уровень помех проявляется почти во всех блоках питания при максимальной нагрузке, поэтому следует проводить оценку уровня помех при максимальном токе. В примере ниже при токе 0,85 ампер, маломощный источник питания выдает около 5 мВольт паразитных сигналов, что вполне приемлемо: 

Примечание. Предел измерений в 0,1 Вольт выбран не случайно, т к если у источника питания пульсации и паразитные помехи составляют такую величину, то такой источник подлежит выбраковке и ремонту. 

Тестирование защиты

Электронная нагрузка симулирует некий мощный резистор, током в котором можно управлять вручную или микроконтроллером.
Пульт управления собран на микроконтроллере и позволяет управлять нагрузкой по протоколу UART через свободные контакты D11 и D12.
Программное обеспечение в автоматическом режиме плавно увеличивает ток до срабатывания защиты. Во время сканирования на дисплей выводится надпись “SCAN”

Ток защиты отображается по окончании теста как OCP ( Over Current Protection). В данном случае 1,15А:

Конструкция

Все модули размещены в стандартном герметичном корпусе , что исключает промышленные загразнения:

Модули закреплены винтами к днищу коробки. Микроамперметр крепится защелками к ближайшем модулю и под ним находятся коммутационная и усилительные платы : 

Меры предосторожности 

Напряжение внутри прибора не превышает 5 вольт, поэтому особые меры электрической предосторожности не требуются, однако такие меры следует предпринять если тестируется блок питания с выходным напряжением более 36 вольт.

Кроме того, при больших токах модуль электронной нагрузки может существенно нагреваться, о чем будет сигнализировать включение встроенного в него вентилятора. Поэтому, следует принимать меры по отводу тепла. В нашей конструкции в днище прибора прорезано отверстие под вентилятор.

Заключение

Данная разработка не является сверхточным прибором и служит исключительно для оценки работоспособности лабораторных источников питания.

Кроме того, данная конструкция является скорее на законченной разработкой, а идеей, на основе которой инженеры могут разрабатывать собственную конструкцию и программное обеспечение, исходя из стоящих перед ними задач.

Разработано и подготовлено на основе собственных материалов ТОО Test instruments и интернет портала Pribor.kz