0-30V0-4A数控直流电源(第二版)

生活中很多事情都有这样的规律，一件事情做起来往往都比想象的困难很多，本来以为2.0版本的已经是天衣无缝非常完美了，可是装好了调试才发现问题还是一大堆，还好我不怕流血流汗，甚至整个布局布线推倒重来也不怕，把大家讨论不合理的地方和自己发现不合理的地方都仔细修改了一通，就有了新版2.1版。我还是坚持我的原则，尽量精简结构精简功能，不增加不重要的功能，做到更加稳定可靠。想起阿莫雕刻机都敢全开源，我也跟着起哄了，资料绝对够真实够全面够赤裸。具体修改：由于调试发现的一些问题需要修改电路，就临时搭棚焊、连飞线、割铜皮，想尽办法蹂躏它，把板子改的面目全非了，本来不想拿出来献丑的，可是又想让大家多欣赏下调试过程，那就发上来现现眼吧(原文件名:面目全非的板子.jpg)引用图片改进后的2.1版本的PCB(原文件名:PCB1.jpg)引用图片(原文件名:PCB2.jpg)引用图片1.当时由于没有在意达林顿管的反应速度问题，在输出短路又瞬间恢复时存在很大的过冲，后来我把回路中有几个CBB电容得容量也都尽量改小了，TL084的速度是足够的，最后发现功率管是罪魁祸首，将功率管改成大功率MOS管IRFP250，MOS管还真是挺爽的，内阻低，只有几十毫欧，驱动电流小，几乎为0，速度也够快，MOS管与运放组成射极跟随器，这样驱动效果很好，速度快，不易震荡。考虑到很好的驱动MOS管，也参考了著名的安捷伦电源，最后决定把MOS管的源极做模拟地，电流采样电阻接到+输出，还修改了电压放大级和电流放大级，由于MOS管G极存在几千pF的输入电容，为了加快MOS管的关断速度还在运放输出端加了三极管电流放大驱动级，使控制MOS管的关断速度加快到了只有几个微秒了。(原文件名:mos管驱动.JPG)引用图片2.数码管部分也非常不令人满意，亮度严重不足，测试发现4HC138端口拉低时竟然还有近1V的压降，应该是电流也太大了，发光二极管2V的压降加上138的1V压降，另外595也有点压降，这样在3.3V供电下即使不加限流电阻竟然也不怎么亮，(数码管都没搞定真是有些丢人了，希望网友朋友不要跟别人说）所以这次改板子就把它大改了一通，首先是用三极管8050代替138来增大驱动能力减小压降，假如每段电流15mA，16段共240mA，8050驱动肯定没问题的，实际应用中电流每段8mA左右。原来的1/8扫描改为1/4扫描，平均点亮时间是原来的2倍，这样修改后亮度果然提高了几倍，看着舒服多了。(原文件名:工作时的效果.jpg)引用图片3.原来的功率管和整流桥安装对应的电路板开口有些大了，感觉影响了板子强度，就把开口改小了一些。(原文件名:高热元件装在散热器上.jpg)引用图片4.热敏电阻温度采集线性太差了，虽然也能满足我们这里应用的到的控制风机启停和过热保护功能，但是我总感觉不好，一致性差，尤其和散热片的结合安装也不好解决，就改成LM35做温度采集。LM35是一种常用的温度传感器。由于它采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始到100℃。采用塑料TO-92封装，工作电压4～30V，工作电路50μA，芯片自身几乎不发热，无需校准。(原文件名:LM35.jpg)引用图片5.交流电过零采集用了光耦隔离。有网友提出交流电直接进入单片机不好，本来有限流电路应该也没问题的，不过安全起见还是隔离了吧，就改光耦了。6.这张照片绝对是我的巅峰之作，那么破的相机还能拍出这么靓的片子，我连续两个晚上都没睡觉，就感叹我咋就这么有才呢！(原文件名:STM32F103VCT6.jpg)引用图片7.3.3V电源稳压IC改成LM317了，1117的大电流高耐压的太难买了。很多时候我们测试电源输出纹波都很大，也一直认为纹波做很小已经很难了，后来偶然看到介绍正确的测试方法，就是这样的，如下图(原文件名:正确的纹波测试探头连接.jpg)引用图片定做变压器规格说明(原文件名:变压器参数.JPG)引用图片原理图中的所有器件都有详细参数标识，而且照葫芦画瓢的仿造基本上和我做的性能一样。主板尺寸：180mm*120mm面板尺寸：180mm*52mm点击此处下载ourdev_566265WFOXTA.pdf(文件大小:805K)(原文件名:CF-power2-MAIN.pdf)(7月6日有修改)点击此处下载ourdev_565762Z7NIUK.pdf(文件大小:160K)(原文件名:CF-power2-KB-原理图.pdf)点击此处下载ourdev_565763N03TSQ.pdf(文件大小:609K)(原文件名:CF-power2.1-PCB.pdf)材料清单，方便焊接和安装点击此处下载ourdev_566264ZB52C1.xls(文件大小:45K)(原文件名:CF-power-2-MAIN.1.xls)(7月6日有修改)点击此处下载ourdev_565765YQ863D.xls(文件大小:34K)(原文件名:CF-power-2-KB.1.xls)点击此处下载ourdev_565766EQZP79.doc(文件大小:20K)(原文件名:CF-power-2.1电源变压器参数说明.doc)程序虽然不咋地，不过注释非常详细，刚入门的人肯定喜欢。点击此处下载ourdev_565767A94L9D.rar(文件大小:583K)(原文件名:CF-power2.rar)性能参数：输出电压：0.00V-30.00V输出电流：0.000A-4.000A电压步进：0.1V，1V电流步进：0.01A，0.1A纹波：=5mV具有完整的串口控制指令，详细如下：1）握手信号：接收到“Hello!#”，立刻回复Hello!\n2）设定电压：接收到“SetU:xx.xxV#”立刻设置该电压值并回复已经设置的电压值“SetU:xx.xxV\n”3）设定电流：接收到“SetI:x.xxxA#”立刻设置该电压值并回复已经设置的电压值“SetI:x.xxxA\n”4）读当前采集到的电压值：接收到“ReadU?#”，立刻回复当前采集到的电压U:xx.xxV\n5）读当前采集到的电流值：接收到“ReadI?#”，立刻回复当前采集到的电压I:x.xxxA\n6)关闭输出：接收到“OutOff#”，立刻关闭输出，并回复“OutOff\n”7）打开输出：接收到“OutOn#”，立刻打开输出，并回复“OutOn\n”再来些图吧(原文件名:P5220038.jpg)引用图片(原文件名:侧面1.jpg)引用图片(原文件名:侧面2.jpg)引用图片(原文件名:焊接好的板子背面.jpg)引用图片(原文件名:焊接好的板子正面.jpg)引用图片(原文件名:后面板.jpg)引用图片(原文件名:开好孔的前后面板.jpg)引用图片(原文件名:P5210008.jpg)引用图片(原文件名:P5210012.jpg)引用图片(原文件名:P5210014.jpg)引用图片(原文件名:P5210018.jpg)引用图片(原文件名:P5210022.jpg)引用图片(原文件名:前面板.jpg)引用图片需要后增加的元件就是这个电阻，红圈中的电阻，10K具有校准功能，经过4步就可以校准电压设定偏差、电压采集偏差、电流设定偏差、电流采集偏差，一分钟就搞定，详细介绍下次说，现在时间紧。还有很多没有整理的，整理好了陆续发布套件和变压器暂时没了，过几天会有。08年我发布的帖子0-30V/4A数控稳压电源一直关注度很高，我也因此而感到很欣慰。把链接贴上方便查看：=1376310&bbs_page_no=1&bbs_id=3044我一直想再做一版更好的电源，可是一直事情太多就搁置了下来，最近事情不多，就抽时间做了第二版电源，我尽最大努力把它做好。我尽量详细全面的介绍给网友朋友们，使更多的没毕业的兄弟或者刚毕业的兄弟们也能参与进来。我们到底需要一个什么样的电源呢?我想基本上要做到如下几点：1.要耐用，完善的保护功能，过流保护，过热保护都要有，负载向电源释放高压浪涌也可以吸收掉，寿命长，能在零下20度到零上50度环境长期工作。3.要精确，在恒压时，就是我设定的是几V电压那输出就是几V电压，在恒流时，我设定的是几A电流那输出就是几A电流，我们不可能做到绝对准确，但是要把偏差做到最小，设定的电压电流要和输出的电压电流的值基本一致，做到非常小的误差。不管负载是容性感性或阻性的，电压或电流都不变化，电源不振荡。4.要有很强的抗干扰能力，想起公司有个电源就抗干扰性能就很差，当接上一个小电机负载时，显示屏就乱跳了，根本看不清显示的是什么，这就很让人很不舒服，所以我在设计这款电源时也着重的考虑抗干扰的问题。3.电路要简洁，我们业余DIY的没大公司那么大的设计团队，没有大公司那么雄厚的资金支持，我们只能使电路尽量简化，使结构简单而又不删减重要的功能，尽量用现成的模块，尽量用IC代替分立元件，使思路更清晰，抽出更多的时间来构想电路结构、精选元器件，做到“简约而不简单”。4.操作更人性化，更简单，我发现用户都不喜欢看说明书，喜欢拿来就用的产品，所以就尽量按照用户的习惯来设计操作方式，哪怕方式很笨很OUT也应该尊重大部分用户的习惯，总之设计就像按摩一样，客人不是在欣赏你舞姿和歌喉，客人要的是自然而然、飘飘欲仙的舒爽感觉。6.功能一定要实用而不花哨，在工业现场经常要联网控制，所以就要加入串口通信功能。要有校准功能，用户可以自己用仪器校准电压电流。电源基本参数：输出电压：0-30V输出电流：0-4A电压最小分辨率：0.1V电流最小分辨率：0.01A下面我们就详细的介绍这个电源吧，分模块介绍吧，1.CPU和AD、DA的搭配上版电源是89C516+AD7705+MAX531的组合，搭配还算可以，不过因为只有一路DA不能同时控制电流，可是恒流功能还是很实用的功能，如果再加上片MAX531就更骚包了，后来我认识了STM32，发现里面有12位的AD和12位的DA，并且增强型有两路DA和3个独立的AD，一个芯片就代替以前的3个芯片了，只是有点顾虑，感觉ARM里面带的AD和DA性能到底能达到什么程度，那只有做出来才知道啊，由于电路太简洁了，那就用它做吧，这两天经过测试效果非常令人满意，很线性很稳定，其实本来想用STM32F103RCT6了，因为是64脚的，刚好我又不需要那么多的IO，可是后来发现没有基准输入引脚，内部把基准直接连接到模拟电源和地上了，稳定和噪声全靠电源了，以我的性格就是白送我都不用，还好有个100脚的STM32F103VCT6是有独立的基准引脚的，那就宁可浪费IO也要高精度了，最后确定使用STM32F103VCT6了，再搭配个2.5V基准源MC1403，电路比较简洁了。(原文件名:stm32.jpg)引用图片*STM32F103VCT6的详细参数介绍内核：ARM32位的Cortex-M3CPU，最高72MHz工作频率，1.25DMips/MHzFLASH：256K字节RAM:48K字节供电：2.0～3.6VADC:3个12位模数转换器，1μs转换时间,多达21个输入通道,转换范围：0至3.6VDAC:2通道12位D/A转换器DMA:12通道DMA控制器5个串口，8个定时器，CAN,USB,SDIO等功能，无比奢华，对于我这个电源是绰绰有余了，想了解详细资料可以去ST看官方文档。内部的12位的AD和DA刚好能满足要求，经过测试，线性和稳定性都非常的好。2.基准源MC1403是2.5V输出电压基准源，初始电压误差+-25mV，输入电压范围很宽，4.5V-40V的电压输入范围内都可以正常工作，工作电流1.2mA，输出驱动能力是10mA，典型温漂是10ppm/℃，8个引脚中1脚接电源，2脚输出，3脚接地，其它脚空，为了提高抗干扰能力，我把所有的空脚都接地了，应用起来非常方便，我们的AD和DA的基准电压都由它提供。(原文件名:MC1403.gif)引用图片3.人机界面LED显示显然不如LCD点阵显示的内容丰富，但是考虑到电源的工作环境可能很恶劣，LCD