直流稳流电源的制作[].docVIP

合肥学院 第八届电子设计竞赛 设计题目： 直流稳流电源（A题） 系 别： 电子信息与电气工程系 年级专业： 2010级电气信息类 小组成员： 胡文斌 1005074015 邓 超 1005074012 孙宏伟 1005074011 直流稳流电源 摘要：本是基于单片机的一种数控电流源,与一般电流源相比具有宽范围电流输出、、步进调节、输出电流及设定电流显示等特点。它以作为核心控制器,包括电源、取样、A/D和D/A转换、键盘控制与显示等模块。可以直接通过键盘设置，修改系统的输出电流，使用方便；采用A/D、D/A进行检测和控制，控制部分电路简单明了,连线较少,结构紧凑；电源部分由基准源扩流而成，大大提高了电源稳度和精度，电流输出较为平稳；综合测试表明，本恒流源功能较为齐全，输出电流精度较高，使用方便灵活，全面实现了题目的要求一、任务设计。二、要求 1、基本要求 （1）输出电范围～（2）2、发挥部分（1）） 图3.1设计方案电路图 图3.2 直流稳流源原理示意图 图3.3 直流稳流电源系统原理框图 预置的电流值使用键盘键入并通过单片机处理后由DA给出，通过I-V转换模块将电流信号转换为电压信号后送至压控恒流电路，电路输出电流由恒流电路中的采样电阻换算得到，同时AD对该电路输出电压进行采集，将电压信号换算为电流信号并与预设的电流信号进行比较，之后单片机通过计算二者误差对电中电流进行调整，最终达到稳流目的。 四 设计思路： 1 控制模块的选择方案 采用SPCE061A单片机进行控制。SPCE061A 凌阳单片机具有强大功能的16 位微控制器，它内部集成7路10位ADC和 2 通道10位DAC，可以直接用于电流测量时的数据采集，以及数字控制输出；I/O 口资源丰富，可以直接完成对键盘输入和显示输出的控制，采用 SPCE061A 单片机，能将相当一部分外围器件结合到一起，使用方便，抗干扰性能提高。 2 电源模块的选择方案 因为本课题要求是：输出电范围～A，输出最大电压达到 10V，且纹波电流要求很小，因此对电源的要求比较高，尤其体现在电源的功率和纹波电压的要求。 电源模块的选择方案有很多种，主要有两个可以实施的方案，第一个是采用三端稳压集成电路：一般的三端稳压集成块稳压效果较好，但要达到1A左右的电流输出，稳压块发热严重，输出电流不稳定且带负载能力不强，不能实现稳流目的，若通过并联三极管的方式达到扩流目的，会使得电路较复杂。第二个方案是采用三端稳压集成电路外接扩流管这种电路既利用了稳压集成块优秀的稳压性能，又能够有一定的电流输出，在一些高精度的线性稳压电源中被广泛采用。采用三端稳压集成电路 LM7818 驱动达林顿管 TIP127， 该管最大集电极电流为 8A，纹波电压也较小，有着非常优异的性能。 综合考虑以上两种方案的优缺点，第二种方案相对来说操作更为简单一些。 3电流取样电阻的选择方案 由于输出电流通过实验仪器不方便测量，一般采用电阻两端加电压的方法，通过间接计算得到。因此在产生电流或者测量电流值时，采样电阻的选择非常重要。若采用普通电阻：在电流比较小的情况下，一般的电阻可以被用作电流测量，但本题需要测量的是电流源的输出电流，输出电范围～ A。因此即使是比较小的电阻，容易被烧毁。其实为了满足流过大电流的要求，同样可以采用大功率电阻，这样的好处是当大电流流过时不会烧断，但是会引起电阻发热，导致电阻温度急剧上升，产生比较大的温度漂移。在测量电流的情况下，测量电流也会随着阻值的温度漂移而产生变化，将造成测量误差变大。综合比较，我们决定采用大功率电阻。 五 单元电路设计 1 I-V转换电路 数控部分主要利用 SPCE061A 单片机的 10 位 DAC 实现。SPCE061A 的 DAC 是电流型 DAC，需要对地接电阻以得到电压控制量。对地接个1K电阻，调节得到 0~3V 电压。再经过一个电压跟随器进行隔离，取出控制恒流源的控制电压值。 I-V转换电路原理图 2数模、模数转换器设计 按照课题的要求，输出电范围～ 压控恒流源是系统的重要组成部分，它的功能是用电压来控制电流的变化，由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高，所以选好压控恒流源电路显得特别重要。 图5.1 恒流源电路原理图 该恒流源电路由比较放大器、调整管、采样电阻Rs、负载电阻RL四部分组成。调整管使用场效应管IRFP460，比较放大器为LM358，采用一个稳压二极管稳定场效应管的Ugs，起到保护调整管的作用。LM358为正负12V供电，调整管IRFP460用独立电源+18V供电，以满足大功率的要求。根据题目要求，输出电压不大于10V，输出电流最大