数控恒流源设计

数控恒流源设计题目任务要求1、任务设计并制作数控直流电流源。输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。其原理示意图如下所示。2、要求1基本要求（1）输出电流范围：200mA～2000mA；（2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10mA；（5）纹波电流≤2mA；（6）自制电源。2发挥部分（1）输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA；（2）设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1mA；（4）纹波电流≤0.2mA；（5）其他。总体方案用单片机和FPGA数控恒流源。通过键盘预置电流值，单片机输出相应的数字信号给D/A转换器，D/A转换器输出的模拟信号送到运算放大器，控制主电路电流大小。实际输出的电流再通过采样电阻采样变成电压信号，A/D转换后将信号反馈到单片机中。单片机将反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。本方案可实现题目要求，当负载在一定范围内变化时具有良好的稳定性，而且精度较高。具体电路设计1.电源电路控制部分供电电源电路还需要大功率供电电源，专门为VMOS管供电。因为负载中最大电流要达到2A，输出直流电压≤10V，所以该电源的输出功率至少要大于210=20W。作为大功率电源，我们选用220V-16V/50W的变压器，稳压芯片是金属封装的三端可调稳压芯片LM317KSTEELP+，理论上安装散热片后最大输出电流可达3.4A，经实际测试，能够输出2A电流的指标。电路图如下：恒流源部分供电电源电路2.恒流源电路恒流源电路由N沟道的MOSFET、高精度运算放大器、采样电阻等组成，其电路原理图如下图所示。利用功率MOSFET的恒流特性，再加上电流反馈电路，使得该电路的精度很高。图中R1为负载电阻，输出电压变化的范围U=10V，Imax=2A，可以得出负载电阻R1=5欧。R2为取样电阻，是专门的发热电阻(阻值随温度变化较小)，R2=0.5欧。运算放大器的输出控制着MOSFET的VGS，因此运算放大器输出的稳定性将直接决定系统输出电流的稳定性；同时，运算放大器还决定着系统输出电流的精度。为了满足系统的精度及纹波要求，选用精密运算放大器OP07。3.D/A，A/D电路经过理论分析，D/A转换器和A/D转换器都应该选择10位以上的，才能满足转换精度.。D/A我们选择MAXIM公司的MX7541。MX7541是12位低电源供电的D/A转换器转换器。电路图如下：而对于A/D采样，一方面我们要求采样值的精度要高，另一方面我们要求采样转换速率要快。根据这两点我们选择了MAXIM公司的12位高速A/D转换芯片MAX197。系统软件设计在这个实验中,需要单片机处理的任务主要有两个部分：其一，基本工作，包括LCD显示,键盘扫瞄,各功能电路的送控制字.。其二，核心处理工作，MAX197将采样电阻上的电压采进单片机以后，单片机必须根据所采进来的值，判断我们所指定的电流值准不准确。如果实际值比设定值大的话，那么就减小D/A输出的电压；如果实际值比设定值小的话，则增大D/A输出的电压值。然后往复比较，直到采样值与设定值的差别在误差允许范围之间即可。下图是单片机处理的流程图：1.为何LED灯总是驱动电源在坏？从可靠性设计理论上讲，由于驱动电源的比灯珠复杂很多，电源中的电子元器件种类数量都很多，有电阻电容电感变压器二极管三极管mos管等等，数量种类愈多，发生故障的几率愈高，电源的失效几率至少比灯珠高一个数量级。由于LED灯的80%以上的功率转换为热能，灯体温度一般都较高，这对电源的要求非常高，远远超过了通讯电源中的要求极高的基站电源，基站电源很少满载工作，而LED灯很少不是满载工作。高温满载长时间工作，这对电源是非常严酷的要求。然而，在现实中，能做基站电源的公司寥寥无几，而做LED驱动电源的厂家遍地都是，有些58年大炼钢铁的气势，有悖常理，也就注定了设计不过关，选材不合理，粗制滥造。。。。。。品质可想而知，不一而掬。2.如何提高大功率led灯具的可靠性？在可靠性设计中，提高可靠性的最有效最常见的方法是提供备份的方法，飞机采用双发动机就是最经典的方法。在自然界中，动物的眼睛，耳朵，鼻孔，肾脏等关键器官都有两个，其中一个都是备份。在通讯系统中，高要求的电源系统都是采用n+1备份。这些都是面对并接受电源易损坏这个现实请况下采取的提高可靠性方案。在led灯具中，由于恒流驱动，不能实现全功率备份。但可以把灯珠分为n组，每组由独立电源单独供电，一组电源失效，灯具不会发生致命性的全灭。n组同时失效的概率极低。3.选择驱动电源要注意哪些技术指标？一。效率：节能是LED灯的主要卖点，电源转换效率不高，再好的灯珠也做不出高光效的灯具。二。PF值：PF值高，可以有效的减小无功功率损耗，提高交流电源的利用率，节约了发电的能源，降低了谐波电流，减小了电网及配电设备投资。三。温度：温度对电子元器件的寿命有决定性的影响。特别是电解电容，温度下降10度，寿命增加一倍。四。安规：安全是至关重要的，甚至是要命的。4.决定LED驱动电源的寿命的关键因素？铝电解电容的工作温度如果选用105度，寿命为10000小时的高频铝电解电容，根据通行的铝电解电容寿命估算公式：温度“每降低10度，寿命增加一倍”，那么它在95度环境下工作寿命为20000小时，在85度环境下工作寿命为40000小时。由此可见，温度与寿命是指数函数的关系。5.高效率的诱惑高效率是LED照明系统整体的节能要求，是低温升、长寿命、高可靠的基础与保证。如一台输出100W的LED驱动电源，当效率达95％时，其损耗是5.2W，当效率只有85％时，其损耗达17.6W，后者是前者的3.4倍，实验表明在同等条件下前者比后者温度低10～15℃。根据铝电解电容温度降10度寿命加一倍的原则，高效降低10度温度，寿命就长一倍。6.高PF值的诱惑PF是PowerFactor的缩写，指的是功率因数，是有功功率与视在功率的比值；PFC是PowerFactorCorrector的缩写，指的是功率因数校正；高功率因数可以:1）减小电流谐波；2.）增加电力系统容量；3）减小线损，节约电能。低功率因数即代表低的电力效能，越低的功率因数值代表越高比例的电力在配送网络中耗损，若低的功率因数没有被校正，电力公司除了有功功率外，还要提供更大的无功功率，这导致需要更大的发电机、变压器、输电线等，以补偿损耗。7.LED电源的品质问题根源在哪里？1.设计不到位：防水，防雷，EMC，主要的是热设计，温度范围低于灯具实际温度；2.选用元器件质量低劣：比如用劣质环氧等来做防水灌封，普通电解代替高频电解，高温电解代替高频电解，翻新元器件，拆机件等等。LED灯用PWM调光有什么缺点呢？浏览次数：346次悬赏分：5|解决时间：2011-5-419:23|提问者：咖啡不喝茶如果我的路灯有40个灯珠，分成4路并联，每一路加一个带可控制端的横流驱动IC，那么我是用PWM调光好呢还是直接开关其中某几路来实现总体光照减小好？主要从节能的方面考虑~PWM调光过程和这种直接开关哪种省电最佳答案LED调光目前有两种思路：一是线性调节LED电流（即模拟调光），二是使用开关电路以相对于人眼识别力来说足够高的频率工作来改变光输出的平均值（数字调光）。（PWM）是属于数字调光的方法。模拟调光通常可以很简单的来实现。但是由于LED光的特性要随着平均驱动电流而偏移。对于单色LED来说，其主波长会改变。对白光LED来说，其相关颜色温度（CCT）会改变。用PWM调光则保证了LED发出设计者需要的颜色。PWM调光也可以提高输出电流精度。用线性调节的模拟调光会降低输出电流的精度。通常来说，相对于模拟调光，PWM调光可以精度大于线性控制光输出。从节能来说，没有可比性。因为PWM是保证CCT和颜色情况下测定电流（光强），模拟调光则是不存在这个前提。如果要牺牲这个前提来考虑节能的话，需要实测数据。但我估计在实现同等照度的情况下，PWM会有优势。LED调光目前有两种思路：一是线性调节LED电流（即模拟调光），二是使用开关电路以相对于人眼识别力来说足够高的频率工作来改变光输出的平均值（数字调光）。（PWM）是属于数字调光的方法。模拟调光通常可以很简单的来实现。但是由于LED光的特性要随着平均驱动电流而偏移。对于单色LED来说，其主波长会改变。对白光LED来说，其相关颜色温度（CCT）会改变。用PWM调光则保证了LED发出设计者需要的颜色。PWM调光也可以提高输出电流精度。用线性调节的模拟调光会降低输出电流的精度。通常来说，相对于模拟调光，PWM调光可以精度大于线性控制光输出。从节能来说，没有可比性。因为PWM是保证CCT和颜色情况下测定电流（光强），模拟调光则是不存在这个前提。如果要牺牲这个前提来考虑节能的话，需要实测数据。但我估计在实现同等照度的情况下，PWM会有优势。回答者：老猫炖鞋|六级|2011-4-2220:29论效果来看,当然是PWM调光好,整体的电流控制,灯的亮度比较均匀.节能的话就不好说,4路并联,如果单灯需要300MA电流,一共需要1.2A,如果你关掉两路,需要600MA,那么用PWM调光,如果调成一般的亮度,也是600MA,所以具体看你一般调光时需要多大的亮度,个人推荐用PWM调光,效果会比较好.DMX512和PWM调光是什么关系啊？老听到说用512控制，常常也听到说这LED用PWM调光电源的，不知道2者是什么关系。请知道的帮忙详解下。DMX512是一种控制协议。PWM调光是一种控制方式。通过改变脉冲的占空比来调节灯的亮暗，也即电源的输出功率DMX512传输的数据是要调整的灯的亮暗程度信息，而要实现灯这种程度的亮度就需要我们用PWM调光来控制电源的输出功率。使用PWM调光时间：2009-09-142158次阅读【网友评论0条我要评论】收藏不管你用Buck,Boost,Buck-Boost还是线性调节器来驱动LED，它们的共同思路都是用驱动电路来控制光的输出。设计者主要有两个选择：线性调节LED电流（模拟调光），或者使用开关电路以相对于人眼识别力来说足够高的频率工作来改变光输出的平均值（数字调光）。使用脉冲宽度调制（PWM）来设置周期和占空度（图1）可能是最简单的实现数字调光的方法，并且Buck调节器拓扑往往能够提供一个最好的性能。不管你用Buck,Boost,Buck-Boost还是线性调节器来驱动LED，它们的共同思路都是用驱动电路来控制光的输出。一些应用只是简单地来实现“开”和“关”地功能，但是更多地应用需求是要从0到100%调节光的亮度，而且经常要有很高的精度。设计者主要有两个选择：线性调节LED电流（模拟调光），或者使用开关电路以相对于人眼识别力来说足够高的频率工作来改变光输出的平均值（数字调光）。使用脉冲宽度调制（PWM）来设置周期和占空度（图1）可能是最简单的实现数字调光的方法，并且Buck调节器拓扑往往能够提供一个最好的性能。图1：使用PWM调光的LED驱动及其波形。推荐的PWM调光模拟调光通常可以很简单的来实现。我们可以通过一个控制电压来成比例地改变LED驱动的输出。模拟调光不会引入潜在的电磁兼容/电磁干扰（EMC/EMI）频率。然而，在大多数设计中要使用PWM调光，这是由于LED的一个基本性质：发射光的特性要随着平均驱动电流而偏移。对于单色LED来说，其主波长会改变。对白光LED来说，其相关颜色温度（CCT）会改变。对于人眼来说，很难察觉到红、绿或蓝LED中几纳米波长的变化，特别是在光强也在变化的时候。但是白光的颜色温度变化是很容易