春风数控电源030V.docx
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春风数控电源030V
可能你刚看到那个稳压电源会感觉用料有点骚包，可是当你看完整个制作进程介绍以后，你会感觉这是一个很有效的稳压电源，程序刚开始编写，完成后再上传。
DIY其乐无穷，大伙儿都来做一个吧。
（原文件名:
主板.JPG）
（原文件名:
主板反面.JPG）
（原文件名:
操纵板
（原文件名:
操纵板反面
（原文件名:
模拟部份
（原文件名:
数字部份.JPG）
（原文件名:
人机界面.JPG）
（原文件名:
独立的5V输出.JPG）
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看到散热片和银行卡的比例你就知道散热片有多大了吧（原文件名:
散热片.JPG）
（原文件名:
散热片
两个并联的三极管分别装到两个散热片上面（原文件名:
三极管.JPG）
（原文件名:
变压器原理图.JPG）
（原文件名:
变压器
（原文件名:
变压器
1.电源方案选择
开关电源体积小，效率高，发热量低，但是波纹干扰大，故障率高，线性调整电源则刚好相反，因为要做一个实验用的电源，对波纹和稳定性要求很高，至于效率低和体积大及发热量高都可以接受，所以就选择线性调整的电源。
2.分立元件和集成可调稳压器
集成稳压器也有很多，常用的有输出的LM317，还有5A输出的LM338K和LM317K以前都用过，保护功能完善，但是都不能从0V起调，要从0V起调必须把ADJ脚拉低到才行，，就要高精度的基准，反而更麻烦了，自己设计分立元件的算了，轻松从0V起调，集电极输出形式能做到输入输出压差最小0点几伏，相比317的最低2V更牛。
3．关于电压调整方式
常见的有多档开关式的，电位器式，DA芯片的，和PWM滤波模拟DA的，多档开关的调节太粗略，电位器式的时间长了又容易接触不良，DA芯片的稳定性好精度高，PWM滤波模拟DA的电路电压稳定性不好，而且输出电压还受单片机电源影响，所以选择专用12位DA芯片MAX531，内部有高稳定电压基准源，输出电压稳定，三线的SPI接口占用口线少。
4.关于AD选择
用过16位的AD7705，稳定性很好，虽然在16位采样时速率只有13Hz，不过采集电压和电流做显示足够了，快了也看不清啊，两个通道输入，正好一路采电压一路采电流，是差分输入，不容易受干扰，内部有数控增益放大器，正好解决采电流的精度和采样电阻功耗的矛盾，可以用很低阻值的电流采样电阻而且不用加放大器，分辨率是16位的可是足够了。
5.闭环反馈
实现稳压的反馈常用两种：
一种是模拟运放比较直接控制，一种是AD采样值经过单片机PID计算再通过DA控制输出，好多人认为这才叫真正的数字化电源，然而有致命的缺点，反应速度受AD和MCU及DA的影响，如果要有很好的调整率，就要高速的AD高速的MCU高速的DA，甚至用DSP，这样成本太高了，即使这样也解决不了另外一个致命缺陷，MCU如果死机，电压就失控，所以宁愿选择模拟运放反馈的，虽然老套，但是电压调整率好，更稳定。
6.保护功能
实验用的电源，负载不确定，经常会出现短路，必须要加短路保护功能，市面上的成品电源大都是短路后迅速切断电源的，这种电路的缺点就是如果负载是电动机或大电容，启动时近似短路，就很容易进入短路保护而断电，所以采用限流式短路保护电路，就是当负载阻抗很小时，把电流限制在设定的数值上，短时间工作在大电流恒流状态，这样启动电流大的负载也能稳定的工作，如果输出电流一直大，那么功率管会很快温度升高，当升高到预定保护值时，温度保护启动，强制关断电源。
7.采样电阻对输出电压的影响
输出电流采样电阻的压降不在稳压电路的电压反馈采样范围，消除了由于电流采样电阻的压降引起的负载端电压降低，但是电压采样的分压电阻的电流会从电流采样电阻流过，导致电流测量有底数，解决办法是尽量加大分压电阻的阻值，但不能影响输出电压的稳定性，另外的办法就是把底数从采样读数中减出去，实现起来也挺麻烦，因为采样电阻值不变，但是电流会随输出电压变，可以用I=U/R计算出电流底数。
8.运放的选择
运放本来可以用单电源的运放，但是想要从0V起调，轨对轨的运放又没用过，就干脆麻烦一点用双电源运放OP177，仪表用的性能不错，也可以用OP07，便宜，不过正好手头有OP177，就用它了。
单片机的复位电路是51和AVR兼容的，JTAG接口用于AVR调试，DIP40的封装89C51或M162都通用。
用12864的液晶屏也有点骚包，不过有现成的，就用它了。
5V单独设一组输出，很多数字电路都用5V供电，方便。
9.电源变压器
电源变压器是在广州淘街定做的方牛，150W，78元，不算贵
输入：
220Vac
输出：
15V+15V+15V+15V/
9V/2A
初级和次级间加屏蔽层
抽头式输出适合分档调压，还能组成全波整流电路，和桥式整流电路相比只有两个二极管工作，二极管的功耗降为一半，输出电压也提高1V左右。
原理图和布线图（Protel99SE格式）
点击此处下载（原文件名:
0-30V4A数控稳压电源.rar）
【2楼】jiezhang看着锅里的
在16位采样时速度只有13Hz？
是不是太低了？
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在16位采样时速度确实只有13Hz，数据送给LCD显示时3Hz就够了，快了看着不舒畅
【13楼】ywl0409老黄牛
我来提一个问题:
你的输出是30V/4A,是不是在低压的时候能够做到输出4A?
若是能够做到的话,比如说是5V/4A.
那么你的调整管上的压降就会大于15V-5V,功耗就最少是10V*4A=40W,不明白你的调整管的散热够不够?
另外:
你此刻只有恒压输出的模式,若是能够加入恒流输出模式就更好了.
【16楼】hddgf
确实是，你是线性降压，散热估量有问题，你最大的散热片散热能力估量5w左右。
若是开关估量没问题。
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150W的变压器加两只2SB817并联的功率管输出30V/4A是没问题的。
散热没问题，刚传了散热片图片，三极管是两只2SB817并联代替图中的一个功率管
高精度高稳固性的恒流源我一直在做，电路比那个复杂，只是是公司的项目，不能公布的
电压和电流的分辨率实际能够做到多少？
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DA芯片是12位的MAX531，电压步进能够做到30V/4095=，实际用的是步进调剂的
AD是16位的AD7705，电压分辨率30V/65535=，电流分辨率5A/65535=，实际应历时AD的精度全然达不到16位，因此电压显示，电流显示
【23楼】Momo
标记顶
有几个问题望释疑：
1，调整电路后面有两个大电容（1000uF），轻载时电压往下调整速度很慢，关断速度也慢。
2，只有一组电流采样，是不是电流采样进度受阻碍？
3，输出短路爱惜电流是不可设定的，对吗？
谢谢！
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1.你提的那个问题我已经发觉了，用万用表都能看到空载向下调整慢，因此换成两个10UF的电解电容了
2.“只有一组电流采样，是不是电流采样进度受阻碍？
”是什么意思？
3.输出限流短路爱惜只能靠换R5,R23,R24来设定爱惜电流的上限，另外AD采到的电流值可作为爱惜参考，能够在菜单中设定。
【25楼】Momo
>>>打错字了，我的意思是，只有一组采样电阻，采样精度会受阻碍，若是要全量程保证较高精度，是不是需要分档测试？
（不同档位用不同值的采样电阻）
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只有一组采样电阻确实阻碍采样精度，数字万用内外面换挡都是靠换采样电阻的，可是在电源里面要实现很宽的电流测量范围，又要保证精度最很高，就只能自动改换采样电阻，而且要用电子式切换才能反映速度快不至于阻碍输出电压，负载电流有可能转变的超级快，以至于自动换挡的速度都根不上，另外这么大电流的稳压电源电流波纹一样都是毫安级别的，电流显示精度小于1mA也没有实际意义。
》》》软件限流速度如何？
过载刹时是不是会显现尖峰电流？
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软件限流速度受限于AD和MCU的速度，AD7705在那个地址速度只能有80毫秒以上，三极管限流反映速度专门快的，是微秒级的，确实是考虑过载可不能产生刹时尖峰电流而冲击功率元件的。
另外请教：
调整管C极后面通过R9/R10接－18V是什么意思？
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是使电源不管输出多高电压都有静态电流，使电路中的三极管都工作在甲类状态，提高稳固性，输出空载很容易震荡的
我想过用恒流源代替电阻，可是三极管导通有压降，小于1V输出时很难恒流，还有确实是恒流源自己的噪声会叠加到电源里面，因此电阻是首选。
很乐意一路交流我测试了空载时和满载电流时输出电压的转变，竟然电压转变还不到1mV，那个令我很中意。
干吗还要好几个继电器？
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用两个的继电器操纵，能够在需要时由单片机切断电源
【40楼】yanjian
啊!
你的继电器是切断电源用的?
我一直以为是高低输入电压切换的
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是其中一个吸合为低压档，另一个吸合为高压档，两个都不吸合为断电，两个都吸合为高压档
【50楼】zjybest绝对痴迷
若是在15V方式输入下，5V大电流输出，调整管的功耗。
。
。
。
。
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是有50W左右的功耗消耗在调整管上面了，可是这种形式电路的稳固性是专门好的，大奔都买了就可不能考虑节油的问题了
【58楼】zjybest绝对痴迷
仿佛TIP41有问题，是不是应该是NPN型？
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TIP41是NPN型三极管，图是后来画PCB的时候由于封装对不上就改了原理图的原件，忘记改归去了
【87楼】zjybest绝对痴迷
感觉电源调整部份要做上面改动，射级输出，输出电阻小，更适合做稳压源输出。
请kdtcf春风谈谈观点
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你该过的电路降低了Q4的功耗，Q4能够不用散热片了，射极输出不必然输出电阻小啊，只要电路工作在大环路负反馈中而且没有原件工作在饱和或截止状态，就能够保证很低的输出电阻，而且也通过测试了，实际电源输出的内阻小于1毫欧，已经很小了，只相当于几厘米长的一段表笔线的电阻。
另外你在Q3的C极对+12V拉了一个800R的电阻，这会使Q4不能关断。
此刻看Q4至少也有几十毫安的电流流过C极，再通过达林顿的放大，输出会电压太高失控的
100楼】ifree64
另，请问
一、D九、D10的作用是什么呢？
二、调整管后面的R九、R10在输出30V时岂不是有（30-（-18））^2/100=的功耗？
这可不能有问题吗？
3、利用Q4，而不是直接用运放的输出端来接调整管是因为过流爱惜吗？
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是垫高Q4的导通电压的，过流爱惜时Q3的C极若是电压拉不到0，就不能完全吸收左侧送来的电流，能使爱惜更平安。
U1有可能瞬时有输出负电压的时候，这会使Q3的C极和E极反偏，因为三极管发射结的反向耐压通常只有几伏，容易击穿Q3，加了D10就单向能够有电流通过了。
2.这的确是阻值错误的，是画原理图时忘记改了，实际装的电阻是2K的电阻。
3.利用Q4来组成独立的过流爱惜，它在电流过大时强制拉低电压，不管运放输出端是多高电压，即便运放坏了，都可不能阻碍过留爱惜功能
【110楼】china_china
请教kdtcf春风兄：
上边我和zjybest绝对痴迷兄争辩的那个运放的作用，我感觉zjybest绝对痴迷兄说的是一个大的负反馈来讲的，对那个运放来讲，我仍是坚持我的观点。
想请教你一下：
那个运放到底起什么作用？
TKS！
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大伙儿既然是来讨论的就不要说请教，把我举高了容易摔疼我的
【110楼】china_china和zjybest绝对痴迷争辩运放的作用，我能绘制出电路不必然就很懂电路，我说一下我的明白得吧：
整个电源确实是工作在大环路负反馈中，能够说Q4,Q5是给运放做接力放大的，运放工作在负反馈状态时，输入两头是虚短，确实是电阻不直接短路，可是电压相等，如此由DA送来的电压经AD620放大，加到运放的+输入端，电源输出的电压经R25,R12,R13分压送到运放的-输入端，如此就由DA操纵输出稳压了
看到你们用proteus来仿真模拟电路，我感觉proteus那个软件还处在开发时期，我用我硬件都调好的电路来仿真都不能正常仿真，浪费了我好多时刻，尤其仿真模拟电路，比搭电路还浪费时刻，后来就干脆都搭电路来真的了，因此仿真永久都不如来真的
春风朋友的那个东西，我没有焊，但看到了就想试一下（那个略微再调整一下，就能够够成为一个比较好的产品），感觉设计的仍是不错的，原理：
通过一个DA输出一个VREF电压，来操纵一个串联稳压电源的输出，尽管这种工作方式，很常见，但他的产品的特性却通过他测试，都比较好达到30V4A,波纹度很低，很多一般电源达不到那个标准的，什么缘故，反馈深度，放大器开环放大倍数，比如黑白电视机（老）12V的，你能够看到就一个三极管完成了放大比较的功能然后推动一个电源管，那么他就存在一个问题，确实是波纹度，稳固度。
但同时我以为春风朋友的调整管的工作方式确实值得研究，他是用集电极输出，而不是一样经常使用的射级输出。
另外此刻仿真软件做的专门好了，很多地址都能够用他仿真（专门是小信号模型的），比如信号滤波器，运放的工作频带等，实际电路只需要稍作调整就能够够啦，很多器件的模型和现实器件大体一致了。
请教LZ你的扳子右上角的是磁环呢仍是把磁环当共模电感用的呢?
磁环下面绿色的是什么?
电感,电阻仍是穿心电容
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不行意思这几天忙忘记这帖子，都快长草了
磁环是自己绕线做的电感，与C2，C26组成兀式滤波，使输出波纹更小，下面那个绿色的是10W/电阻，采电流和过流爱惜用的
这磁环可不是一样的磁环，是鉄硅铝高导磁率磁环，绕了11匝就有11mH的电感量，是一般铁粉芯的几十倍
不行意思让大伙儿久等了，本人硬的能够，软的就差好多了，程序能够正常运行了，马上上图和源码。
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输出噪声.JPG）
【171楼】gaochaoning滴水穿石
lz：
向你请教下面？
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行，这两个相除的数是依照什么来的，这2行语句的作用是什么。
谢谢。
temp1=/0x5e1f;
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temp1是实际电压除以AD读数得出的系数，是当AD读出的数是0x5e1f时，用万用表测得的实际电压值
【182楼】wuda
能够改成，用开关电源稳压滤波后，接着是用晶体管稳压，同时调整前,后级的输出电压，如此就不用这么大的散热片？
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你说的这种方式对降低发量很有成效，可是开关电源的干扰和波纹及靠得住性都是很差的，同意不了。
3842的电源靠变压器反馈绕组供给，电压高于16V开始启动，当启动以后内部电路工作并驱动场效应管，这时工作电流增大好多倍，电压被拉低，致使供电不足，因为反馈绕组电压和输出绕组电压大体成正比关系，输出电压受控降的很低，同时反馈绕组也降低电压，当降到10V左右是3842开启欠压爱惜而停振，停振以后耗电电流减到超级小，供电电压又让R1,R2拉高，高到16V有从头启动重复上面说的进程，就打嗝了。
你已经改到极限了，而且单端反激电源很容易烧管的，注意平安啊。
我自己也在设计一个电源，只是是想用51来作，今天才开始看AVR的我的方式是用DAC来产生所要电压，TL431来稳压稳流，ADC来检测输出的电压，用旋转编码器来调剂电压。
若是最大输出32V，那么12的DAC就理论上据达到了8mV的步进，就要一个粗调和一个细调。
我来慢慢看看你的，学习一下先进体会，免得走弯路。
你的电源精度太高了，其实我对自己的要求只有，只是看了你的就要向你看齐，参考一下你的
问一下，不算PCB板，本钱可能多少啊？
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回【262楼】jeffwei
其实我的电源确实是51做的，你下了能够参考一下，不算PCB本钱也要300多，“DIY其乐无穷”，咱们有可能仅仅为了夸耀一下，或仅仅确实是发烧，可是咱们在这其中学到的知识和积存的体会是超级宝贵的，咱们用心的玩了一个骚包的游戏，相当于咱们又做了一个完整的工程，到时咱们胸有成竹的面对面试官，口若悬河的讲自己的工作体会，那有多爽啊！
感觉楼主对开关电源有一点成见，就像10年前看过linux/GNU系统后此刻还以为linux/GNU仍是命令行界面一样。
要把开关电源做到那个电源的水平确实难了点，主若是变压器不行绕，要体会的。
要解决开关电源的干扰和纹波需要在两个方面下手：
一个是APFC，主动功率因数校正后对电网的污染很小了，波形畸变能够专门好解决。
二一个是开关频率，若是开关频率有500KHz以上，那么滤波就容易了。
关于稳固性的问题嘛，谁见过24*7*52的效劳器不是用的开关电源，谁家的PC和电视不是开关电源？
开关电源的优势在体积、重量、和本钱。
在100W之内，一样选择线性电源，100W以上那么选择开关电源。
在100W左右是本钱交叉点。
我国的开关电源水平掉队欧美日大约15-20年，线性电源的情形我不大清楚。
希望楼主如此的电源强人给民族挣口气！
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回【265楼】jeffwei
我不感觉我对开关电源有成见，一样性能的电源，开关电源的难度系数要比线性电源高几倍，“谁见过24*7*52的效劳器不是用的开关电源”这句话成心思，我也见到福禄克万用内外面档位切换就能够够不用一个继电器啊，可是国内确实是用继电器都没人能做出来，PC机和电视机用开关电源是因为本钱低廉，可是故障率超高啊，我拆过3000元的电阻测量仪，里面仍是用R型变压器的传统电源，R型变压器是很贵的变压器，毕竟平平稳固才是第一重要的，要我给民族争气我真是受宠假设惊，可惜我没那么大的本领啊！
kdtcf春风：
你好，看了好久你的作品，总算明白了你的设计思维，和电路运作原理，佩服呀！
我有几个提议，不明白适合不适合，因为我也是菜鸟
1：
液晶屏既然用了带字库的12864，那个作品中最好用串行通信模式，如此两根线就能够够弄定了，节约了i/o口资源。
2：
有了18B20，咱们应该用它来测散热片上的温度，然后在电路中设计一个风扇的开关电路（电阻+tip127），抵达必然得温度风扇就
开始工作，若是抵达温度上限就停止输出。
3:
两个继电器的操纵三极管应该用8550，因为51单片机在上电复位的时候，所有的i/o口都要默许输出一下高电平，若是用8050，上电
的时候两个继电器就要吸合一下，不是专门好，蜂鸣器就无所谓了，开机响一下感觉还好点。
4:
程序结构有待优化，仿佛一些文件是直接拷贝过来的，很多子函数库就没用到，编译的时候很多警告，不用的直接干掉，12864的文件
中最多，可能看了一下，那个文件的要紧部部份是用来画图形的吧。
不明白我说的是不是适合，小弟献拙了
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回【274楼】crasyboye
1.因为用了图形显示，我那时担忧刷新速度慢，因此没敢用串行通信
2.温控风扇和过酷爱惜也在打算之内，没时刻弄呢
3.因为我那个电路不怕两个继电器同时吸合出问题，12V继电器又不行拉低操纵，因此就高电平操纵了，并非阻碍利用
4.程序是必然要优化的
的老天，做了好久，参照很多资料，终于做出来了，只是整体硬件框架和楼主的不一样，是24C04，89S52，DAC0832，ADC0804，运放全数用OP07，调整管用处效应管，温控风扇降温，电压最大极度差为，电流最大为85mA，算了，将就能够用，没有楼主的精度高，可是本钱低了很多，前阵子在市场问了一下，楼主的这套东西要400多，没有壳子，此刻我做那个也确实是200多点，哈哈，用着还有点成绩感。
此刻硬件大体没问题了，正在做软件的修正和调整。
问楼主一个菜鸟问题：
78系列的稳压器的输入输出接电解好仍是不接好？
容量输入一侧的必然要比输出一侧的容量大吗？
我以前都接，适应。
这几天做电源，看了那个帖子：
&bbs_page_no=1&search_mode=1&search_text=用m8&bbs_id=9999
以后查PDF发觉仿佛没接电解电容，容量也在零点几微法。
查了资料，一样在板子入口处加电解电容进行低频滤波并避免板子自身干
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