电源类题目的设计制作

电子竞赛实例讲座《电源类题目的设计与制作探讨》第一个话题：从一个简易数控直流电源设计说起指标：输出电压：0～9.9V，步进0.1V，纹波≤10mV；输出电流：500mA；输出电压显示；由+、-两键分别步进控制输出电压的增减。方案的确定1.稳压部分：①晶体管分立元件②线性集成稳压电路LM317③开关型集成稳压电路2.控制部分：①单片机②数字电路3.显示部分：①LCD模块②LED数码管动态显示1.双极型晶体管分立元件数控稳压电源——稳压部分控制电压输出取样1.双极型晶体管分立元件数控稳压电源——稳压部分控制电压输出取样——控制电压的产生——单片机控制部分来自电源采样电压D/A数据D/A数据锁存——LCD模块显示部分输出电压调整按键单片机显示数据字符ASCII码整体电路替代：PWM+滤波此方案需要注意的问题1.双极型晶体管的功耗、压降2.精度的保证取样部分、DAC和电压基准的精度、ADC的精度2.软件的算法PID（比例、积分、微分控制）闭环的控制系统，基于负反馈控制理论测量输出电压变化量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应PID算法能解决系统的稳定性、快速性和准确性其它方案1：用模拟调节电路替代软件PID电压负反馈MCUD/APWM+滤波低通电压放大误差放大驱动输出电压输出PWM整流电源+输出——用运放构成的调节电路PWM误差放大电压放大——单片机控制器PWM整体电路此方案需要注意的问题1.PWM的精度2.低通滤波器的参数RC时间常数PWM周期，决定电压的精度RC充、放电的时间常数要相等（有源滤波?）3.运放的选择运放的电压范围，可用单电源运放小的失调电压带宽（一般要求6MHz）压摆率4.系统自身电源的稳定性其它方案2：用线性集成稳压器件进行扩展常用线性集成稳压器件：78系列+5～24V，0.1～1.5A79系列-5～-24V，0.1～1.5ALM3171.2～37V，1.5ALM11171.8、2.5、2.85、3.3和5V，LDOLM317的标准应用：要解决的问题：如何0V起调？PWM或DAC方法1要解决的问题：如何0V起调？PWM或DAC方法2其它方案3：使用单片机PWM程控开关控制经典Buck型的PWM开关电源控制电路（使用双极型晶体管）输入输出反馈其它方案3：使用单片机PWM程控开关控制经典Buck型的PWM开关电源控制电路（使用FET晶体管）输入输出反馈过流保护——单片机PWM程控开关电源控制要解决的问题1.开关频率的选择2.电感元件的选择及其参数的确定3.算法的确定4.如何从0V开始起调变通——简洁可靠的实现方法：采用现有集成PWM控制芯片+单片机如：LM2574-ADJ，LM2576-ADJLM2574的内部电路结构应用方法：1.用数字电位器替代R2，但不能0V起调2.用运放构成电压采样调整电路，近0V起调实现电路ADC或PWM电源的过流保护为什么要有电源的过流保护？实现方法1：简单的过流保护稳压控制实现方法2：带保护自锁的稳压控制实现方法3：用微处理器（单片机）控制的稳压控制单片机A/D或比较器第二个话题，CV实现了，那CC呢？要求：恒流源要电压控制型，便于数控最基本的电路：电压控制输入电路的改良电压控制输入进一步完善电压控制输入实用电路1电压控制输入负载实用电路2电压控制输入负载提高效率——采用开关电源电路LM2576控制电压电流取样电阻负载第三个话题，应用扩展1.多个直流电源的均流，得到更大的电流。实现方案……？2.如何从单节或2节干电池得到5V稳压电源？3.如何从干电池得到正、负稳压电源？4.模拟运放电路的电源有什么要求？