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数控直流稳压电源

专家
2013-01-14 15:13:04    评分

作者:百色学院 何祖乾 王晓琼 蒙绍敏
指导教师:宁建光 吴再群

  作品简介

  作品全景图  



   开发背景:
  在各种低功耗的芯片以及用电器的大量使用下,使用如78XX系列稳压芯片只能输出固定的一种电压,灵活性差,而且无法满足任意电压的需要。难道每使用一个新的用电器就做一个新的电源?这样很是麻烦,而且还不能清晰的看到电流的变化,在这样的背景下,我们制作了一个数控直流稳压电源。
  结构说明:
        我们的数控直流稳压电源大致结构为:按键输入->pwm输出->滤波放大->提供基准电压->扩流输出->AD采集电流电压->过流保护?->液晶显示。
  功能:
        我们的数控电源不仅可以拥有步进1V、0.1V,而且还有常用电压切换输出,过流保护,过流声光报警,还可以自由选择电压输出,过流保护电流。
  使用说明:
  进入开机界面,按下“选择模式”按钮,选择“预设电压”或者“报警电流”设置模式,并在相应的选项后面出现“-”的标志。然后选择“+-1.0V/A”或者“+-0.1V/A”,设定相应的数值,按“确定”键输出。也可以直接按“常用电压”设置按钮,分别对应是3.3V、5.0V、9V、12V、15V、18V,这里是直接按下就输出了,然后当我们想重新输入的时候,可以直接按“软件清0”的按键清零,就不用去按复位键了。当出现过流保护的时候,其他的按键都不起作用,必须排除故障之后方可使用,排除故障后3秒便可自动恢复原来设定的电压。

  平台选型说明

  单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心)为平台

  设计说明

  设计原理:  

  

   利用stc15F2K61S2芯片为控制核心,先检测按键的输入,再利用PCA定时器输出相应的pwm,然后经过两阶的RC滤波得到一个平缓的电压,相当于一个DA输出,再经过运放OP07,放大3倍得到-1.25V—18.75V接到LM317的调整端,因为OP07的反相端接的是0.42V的电压,所以当PWM输出为0的时候,运放输出是-1.25V,刚好可以使得LM317达到0V输出,因为LM317的电流比较小,所以我们使用了一个大功率三极管2N3055扩流输出,输出的电压经过(3.9k+5.1k)与1k电阻分压,衰减10倍,然后把电压采集回来,电流的采集则是利用一个大功率的0.1欧姆电阻与负载串联分压,再差分放大10倍后经AD采集回来,在液晶上显示,然后检测是否过流,如果过流则绿灯灭,红灯亮,蜂鸣器报警,电压输出0,保护电路,3秒之后继续检测是否还过流,过流则继续保护,一直到故障排除为止。如果没有过流,则红灯灭,绿灯亮,然后返回按键检测。我们为了提高电压的输出,当检测到按键的输入超过15V时,我们使继电器切换到另外一路,另外一路的起始电压是15V,也就是说PWM=0V输出时,通过电阻分压LM317是输出15V的。所以我们的输出电压可以达到0—28V。如果输入的电压足够高的话,可达30V。我们这里是利用一个24V的交流电整流输入。

  设计方案:
  主控:因为本次比赛已经确定主控就是stc15F2K61S2芯片,所以其他的就不考虑了。
  稳压主回路:1、可以利用LM338稳压芯片,优点电流够大,可以省去扩流的部分,但是难找,价格稍贵。2、利用LM317稳压芯片,优点就是价格便宜,容易找到,和LM338特性一样,缺点是电流稍微小了一些,可以扩流。综上我们选择LM317.
  电压采集:利用(3.9K+5.1K)和1K电阻分压,衰减10倍,使电压在0—5V内。
  电压采集:利用一个0.1欧姆的水泥电阻串联负载分压,再经过差分放大10倍,使电压在0—5V内。
  电压切换:当输入的电压超过15V的时候,继电器切换到另一通道,另一通道经过电阻分压,起始电压是15V。所以电压就叠加到了0—28V。
  显示:1、LCD1602优点就是便宜,可以显示两行,缺点是不能显示中文。2、lcd12864稍微贵了一点,但是可以显示中文,可以显示四行。
  3、TFT彩屏,优点显示多,可以显示彩色,缺点程序量大,价格贵。
  综上:我们采用lcd12864。
  基准电压:1、DAC芯片,输出比较稳定,价格高,增加了外围电路。
  2、因为主控自带有PWM输出,可以当DA来使用,减少外接电路,简化电路设计。故选择PWM模拟DA。
  最终方案:最后,我们使用PCA定时器输出PWM经过滤波放大,提供到LM317的调整端,经过AD采集把采集到的数据显示在LCD12864上面。当输入电压超过15V时,使用继电器切换。

  作品特色

  数控电源的使用,就不再局限于单一电压,对于平时的调试使用显得更加方便,不仅降低了耗材,而且使用的范围比较广泛。在使用不同电压的场合就可以随意调整,不用重新再做一个稳压电源。最主要的是价格低廉。而且我们的数控电源操作简单,易于使用。
  先进性:STC15F2K61S2集成了AD采集,PWM模拟DA输出,达到智能控制的效果。
  实用性:能输出0—28V的电压。简化电路。操作灵活。步进可以达到+-1.0V,+-0.1V。常用的电压直接切换。
  创新性:价格低廉,而市场上数控电源比较少,且比较贵。

系统演示视频:




关键词: 数控     直流     稳压电源     使用     输出     电压     一个     我们    

菜鸟
2013-05-10 16:37:11    评分
2楼

很好,功能齐全。


菜鸟
2013-08-18 22:43:37    评分
3楼

能输出多大的功率!!这才是关键


工程师
2013-10-19 19:14:37    评分
4楼
我觉得这个方案一般吧,能否考虑buck加ldo的方式

高工
2013-10-19 19:47:27    评分
5楼

前几天研究过这个架构

可以说是最便宜的实验电源方案


花点心思可以加过流保护甚至是初级的恒流功能



菜鸟
2018-03-04 00:01:35    评分
6楼

BUCUOMA


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