带电子负载的数控稳压稳流电源的设计资料 -

标题: 带电子负载的数控稳压稳流电源的设计资料 [打印本页]

作者: xiaoyao 时间: 2014-12-17 13:45
标题: 带电子负载的数控稳压稳流电源的设计资料
网上看到的一篇作品转给大家学习一下

这个设计源于我十多年前制作的一个恒流、充电放电器，当时是应朋友的需要制作的，现在我把它重新设计制作成用M16单片机控制的多功能数控电源，这个电源可作稳压、稳流电源使用，也可作为一个直流电子负载使用（恒流放电），可以用来测试电池容量或给电池充放电、元器件测试等用途。
电源的输出电压0-25.00V连续可调，步进值0.025*2=0.05V。
电源的输出电流0-2.500A连续可调，步进值0.0025*2=0.005A。
恒流型电子负载放电电流0-2.500A连续可调，步进值0.0025*2=0.005A。
有充电、放电计时器，最小计时时间1分钟，最大计时时间99小时，可以精确控制充电时间，记录放电时间，测量电池容量。
一个由DS18B20组成的温度测量装置，可以设置控制温度0~120℃。
电源可以工作在稳压状态，也可以工作在稳流状态，可在稳压、稳流状态自动切换。当把输出电流设置到大于负载电流时，Q7饱和导通，这时电源作为一个稳压电源使用。当把输出电压设置到大于负载电压时，Q5饱和导通，这时电源作为一个恒流电源使用。当设定好输出电压、输出电流时，电源可跟据负载变化情况，在稳压、稳流之间自动转换。
为了电源运行可靠，电源设置一个散热控制系统，设有调整管子超功耗报警，电子负载超功耗报警，电子负载超电压报警，低压差设计。
这是电源的外观：

键盘与LCD显示器：

稳压稳流器的工作原理：
运放U3A，U3C，Q2，Q5，Q9等组成稳压电路，其中Q9控制稳压稳流器是否工作，当单片机端口PD2为高电平时，Q9饱和导通，稳压稳流器处于工作状态，当PD2为低电平时关闭稳压稳流器。运放U3C是为了消除电源电流取样电阻R43上的电压降对电源输出电压的影响而设置的，它与R1、R2共同组成对电源的输出电压进行取样。电路的工作原理用文字说明比较烦琐，我把它用一个数学表达式来说明，有什么问题咱们可以共同讨论，电源的输出电压由下式决定 (见原理图) ：
输出电压Uout：

输出电压Uout1：

UR43上的电压：

输出电压Uout：

式中Uout是电源的输出电压（负载两端的电压），Iout是输出电流，Vpwmv是M16的DA转换电压，跟据设定条件可产生0~5V的参考电压。这里有必要说明的是，这个电源给单片机的供电电压不是用5V而是用5.12V，这样在用PWM作DA转换时是步进值为一个整数，以方便计算和显示数值，电源也是以它作为基准的，它的精确程度与稳定度基本上决定了电源的精度及稳定性能，R43是测量电源电流的取样电阻。
运放U3B，U3D，Q7等组成稳流电路，输出电流的大小由下式决定：

式中Vpwma是M16的DA转换电压，跟据设定条件可产生0~5V的参考电压，用来控制稳定电流的大小。
电源是工作在稳压状态还时恒流状态是通过单片机adc4端口，测量运放U3A输出电压来判断的，当运放U3A输出电压>11V，Q5进入饱和状态，电路工作在恒流状态，LCD相关位置显示“CC”。当运放U3A输出电压<1V时，电路工作在稳压状态，LCD相关位置显示“CV”。
为了降低调整管功耗，电源的输入电压分为两档，由继电器K1切换，Q3，R20，D1，单片机端口PA7，组成K1的控制电路，当输出电压＜10.1V时，切换到13V档，当输出电压≥10.10V时自动切换到13+13=26V档。
电子负载的工作原理：
当单片机端口PD2输出低电平时，Q4处于截止状态，电子负载进入工作状态，U4A，U4B，Q6等组成恒流型电子负载电路，它的输出电流由下列式子决定：

式中的Iload是流过电子负载的电流，大小由Vpwma决定。
元器件选择及制作注意事项：
电阻R43是电源电流测量的取样电阻，选用0.1Ω 2W的金属膜电阻，其余电阻选用1/4W精度1%的金属膜电阻。电阻R1，R2取值尽可能准确，R37，R38取值尽可能相等。电容全部用独石电容，见元件表。
制作时先安装好板子上除Q6与M16、LCD以外的全部元件，Q2、Q6、VR1、D2它们共用一个散热器，应与散热器绝缘安装。用一个1K 的多圈微调电阻替代R42与R42*，用一个5K 的多圈微调电阻替代R3与R3*，用一个50K的多圈微调阻替代R51与R51*。
在VR2的输出端接一个数字电压表，调整1K的多圈微调电阻，使VR2的输出电压到5.12V，这个电源是以它为基准的，请仔细准确调整。然后把它更换为固定电阻，如果不是标称值，可用两个电阻串联，尽可能的与调试值保持一致，电路板上有两个位置。
安装好M16与LCD，用ISP下载线下载程序(烧写时把mydc25.hex文件写入EEPROM)。按S3、S4调整预置电压到1.5V~1.9V区间的一个任意的电压值，按S5、S6调整预置电流到2.500A，输出端接一数字电压表，按S1启动电源，测量电源空载时的输出电压，记下这个电压值，再接一个1Ω5W左右的负载电阻到电源输出端，调整5K的多圈微调电位器，使输出电压与空载时的输出电压一值，这个非常重要，请仔细调整。最后用固定电阻替换多圈微调电阻。
输出电流的调整，接一个1Ω5W左右的负载电阻到电源输出端，按S5、S6调整预置电流到0.500A，按S1启动电源，按S3、S4调整电源输出电压，使电源进入恒流状态，LCD相关位置显示“CC”，调整50K的多圈微调电阻，使输出电流与预置电流一致。
通过上述几个步骤的调整，这时电源稳压恒流部分就可以正常工作了。可以安装上Q6，电子负载部分不用再调试就可以正常工作了。

这是电源上电后显示状态。图中第一行的第一项“Power”显示电源工作在稳压稳流模式。第二项“OFF”表示电源关闭，电源启动后跟据不同的工作状态显示“CV”或“CC”。第三项“Uo 0.00，4.20V”逗号前表示实时输出电压，逗号后面显示的是预置电压（充电时是充电终止电压）。第二行的第一顶“Po 0.00W”显示电源的输出功率。第二项“Io0.000,0.400A”逗号前表示实时输出电流，逗号后面表示的是预置电流（充电时是充电预置电流）。
S1电源启动停止按键，启动时蜂鸣器响一声，停止时响两声，启动时长按下存储当前预置电压、电流值到EEPROM中，LCD第二行第一项显示“save powe”数秒，下次开机后就可以直接使用这些设置。
S2是模式选择按键，按动它可以在（稳压稳流、电子负载、电池测试）这三个工作模式之间循环切换，当电源在稳压稳流、电子负载工作模式下启动后，按动该键可以选择显示输出功率或显示当前温度。
S3、S4电压+、电压-按键，用来预置输出电压或实时调整输出电压，长按下可以快速步进。
S5、S6电流+、电流-按键，用来预置输出电流或实时调整输出电流，长按下时可以快速步进。

按动S2一次，电源进入电子负载工作模式。第一行第一项显示“Load”，其余各项与上一工作模式相同，第三项“UL 0.00， 3.00V”逗号前表示实时负载电压，逗号后面显示的是预置电压（电池放电时是放电终止电压）。第二行的第一顶“PL 0.00W”显示负载消耗功率。第二项“IL0.000,0.600A”逗号前表示当前流过负载的电流，逗号后面表示的是预置电流（放电时是放电预置电流）。
各按键功能与上一工作模式相同。启动时长按S1存储当前预置电压、电流到EEPROM，LCD第二行第一项显示“save load”数秒。

再次按动S2一次，电源进入电池测试工作模式中的电池充电状态。第一行第一项显示“Bat_C”。此时按S4可以切换设置充电时间“TS”与温度“ts”，用S5、S6预置充电时间与温度。长按S4可以把当前预置数据存入EEPROM，LCD第二行第一项显示“save Tsts”数秒。电池的的充电电流，充电电压是在“Power”工作模式设置的，如果需要可以返回到该模式设置。
按S1启动充电，这时“Ti”显示当前充电时间，“te”显示当前测量温度。“UO”显示当前电池电压，预置充电终止电压。“IO”显示当前充电电流，预置充电电流。当充电到满足下面任一条件时充电终止，1.电池电压达到预置值时充电终止，相关位置显示“UFF”。2.充电时间到达预设值时充电终止，相关位置显示“TFF”。3.当电池温度到达预置值时充电终止，相关位置显示“tFF”。这样就可以判断充电是在什么条件下结束的。

按动S3可以切换到电池放电状态。在电池测试工作模式，电池是充电还是放电是由S3来切换的。第一行第一项显示“Bat_L”。按S4可以显示放电时间“Ti”，电池容量“CT”，温度“te”。放电终止电压、放电电流是在“Load”工作模式设置的。如果需要更改可返回到该模式设置。
S1启动放电，“Ct”显示当前电池容量，“Ti”当前放电时间，“te”当前电池温度。“UL”显示当前电池电压，放电终止电压，“IL”显示当前放电电流，预置放电电流。当电池放电满足下列条件之一，放电被终止。1.当电池温度达到预设温度时放电被终止，LCD相关位置显示“tFF”。2.当电池电压下降到预置的放电电压时放电被终止，LCD数关位置显示“UFF”，电池容量显示“CF”，这个数值是电池实际容量。
电源更多功能，源代码里有详细的注释，可以参考。
原理图：

PCB图：

word文档.7z

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信号发生器电源板.pdf

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信号发生器显示板.pdf

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信号发生器源码.zip

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作者: wwj95 时间: 2014-12-27 21:10
信号发生器是则么回事

作者: cdl511 时间: 2014-12-28 14:35
学习了

作者: zing12345 时间: 2015-1-27 20:13
软开关焊机驱动板原理图

作者: xiejiaxiao 时间: 2015-1-29 11:21
谢谢分享

作者: jiachanglian 时间: 2015-2-4 10:43
学习学习谢谢分享。。

作者: delay 时间: 2015-4-4 17:29
好东西学习了谢谢分享

作者: hwt616591 时间: 2015-4-4 23:13
谢谢分享

作者: yizu 时间: 2015-4-28 11:49
过来看看，LZ好人

作者: a344914709 时间: 2015-8-18 23:30
LZ好人

作者: hangmw 时间: 2015-8-19 10:19
谢谢分享，下来看看

作者: hangmw 时间: 2015-8-19 16:34
楼主，有能看清楚的原理图和PCB图吗？谢谢

作者: hangmw 时间: 2015-8-19 16:36
楼主，能传下原理图原文件吗？

作者: hangmw 时间: 2015-8-19 16:37
楼主，电路图看不清楚呀！

作者: zoushuan 时间: 2016-3-24 00:16
谢谢分享。下载学习中

作者: wsq0387 时间: 2016-3-27 06:30
好资料感谢楼主分享

作者: robter 时间: 2016-7-24 15:14
谢谢分享，下来学学

作者: wsq0387 时间: 2016-8-2 20:56
很好、很强大，这个一定得支持！！！

作者: wsq0387 时间: 2016-8-6 20:55
很好、很强大，这个一定得支持！！！

作者: benbenabo 时间: 2016-8-28 17:09
刚学习一下

作者: wuyibin2003 时间: 2016-9-2 16:02
代码不对啊能否传个源代码啊

作者: 亲爱的h 时间: 2016-9-6 22:54
感谢分享，谢谢

作者: goepopo 时间: 2016-11-25 14:07
学习了

学习了

作者: cylnpy 时间: 2016-11-25 14:52

感谢分享，谢谢

作者: y_z_q3963 时间: 2017-1-10 16:59
谢谢分享，有你更精彩。

作者: 阿黑 时间: 2017-1-12 08:18
穷啊！再攒攒黑币吧。

作者: aghkw 时间: 2017-3-26 19:43
相下载下来看看，可惜不够黑笔

作者: raymondau 时间: 2017-4-1 10:58
楼主能附一下相关图片吗

作者: 痴迷电子 时间: 2017-6-29 22:05
有电路图吗？

作者: mingletian 时间: 2018-1-31 08:59
感谢分享！

作者: 胡兴明 时间: 2020-7-27 12:35
学习学习，谢谢好人。好人一生平安

作者: avanyway 时间: 2020-7-27 14:49
好东西谢谢分享开始学习了

作者: lingyuzhe2006 时间: 2020-10-26 14:57
谢谢分享，但是原理图步清楚啊

作者: wjcxy3166 时间: 2020-10-30 13:08
资料齐全，感谢楼主

作者: 598335829 时间: 2021-1-11 09:48
谢谢大佬无私奉献

作者: cyrs 时间: 2021-2-22 10:55
能不能改编码器

作者: zcjwp520 时间: 2021-5-19 12:53
好东西谢谢分享开始学习了

作者: liuyiyi 时间: 2022-2-25 10:17
源代码很重要

作者: dtxy101 时间: 2022-2-25 17:34
好东西谢谢分享开始学习了

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