《简易数控直流电源介绍dmvx.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《简易数控直流电源介绍dmvx.docx（33页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、C题：简简易数控控直流电电源一、任务务设计并制制作具有有一定输输出电压压范围和和功能的的数控直直流电源源。二、要求求1. 基本要求求1) 输出电压压：范围围5V5V，步进0.11V，纹波10mmV。2) 输出电压压可预置置在5V5V之间间的任意意一个值值。3) 输出电流流5000mA。4) 数字显示示输出电电压值和和电流值值。5) 为实现上上述几部部件工作作，自制制稳压直直流电源源，输出出15V，5V。2. 发挥部分分1) 用自动扫扫描代替替人工按按键，实实现输出出电压变变化（步步进0.11V不变）。2) 增加输出出电流至至1.5A。3) 输出电压压调整率率0.5%（输入入电压2200V变化范
2、范围15%20%下，空载载到满载载）。4) 输出电流流10mmA1000mA可调。5) 其他三、评分分意见项目满分基本要求求设计与总总结报告告：方案案比较、设设计与论论证，理理论分析析与计算算，电路路图及有有关设计计文件，测测试方法法与仪器器，测试试数据及及测试结结果分析析。50实际制作作完成情情况。50发挥部分分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10完成第（5）项10数据分析析单位：VV 负载电电阻：50/2WW测试项目目测试编号号设定电电压正电压项项负电压项项绝对误差差备注空载带载空载带载正项负项1 00.0110.0110-0.00100.01120.1
3、10.10.099-0.111-0.0090.011-0.00230.220.2220.211-0.222-0.2210.011-0.00140.330.30.299-0.331-0.2290.011-0.00250.440.40.399-0.44-0.3390.011-0.00160.550.5110.5-0.449-0.550.0110.01170.660.6220.6-0.661-0.660.022-0.00180.770.7220.7-0.771-0.770.022-0.00190.880.80.799-0.881-0.7790.011-0.002100.990.9110.9-0.99
4、-0.990.0110111.000.9990.988-0.999-0.9980.011-0.001121.111.11.099-1.111-1.0090.011-0.002131.221.2111.2-1.221-1.220.011-0.001141.331.3221.3-1.331-1.330.022-0.001151.441.41.399-1.44-1.3390.011-0.001161.551.51.488-1.551-1.4480.022-0.003171.661.5881.577-1.558-1.5570.011-0.001181.771.6991.688-1.668-1.6680
5、.0110191.881.81.799-1.88-1.7790.011-0.001201.991.9221.911-1.991-1.9910.0110212.002.0112-2-20.0110222.112.0992.088-2.009-2.0080.011-0.001232.222.1882.177-2.119-2.1170.011-0.002242.332.32.299-2.331-2.2290.011-0.002252.442.4222.411-2.442-2.4410.011-0.001262.552.52.499-2.551-2.4490.011-0.002272.662.5882
6、.577-2.557-2.5570.0110282.772.72.699-2.77-2.6690.011-0.001292.882.8222.8-2.881-2.880.022-0.001302.992.9112.9-2.991-2.990.011-0.001313.003.0113-3.001-30.011-0.001323.113.1223.1-3.112-3.110.022-0.002333.223.2223.2-3.222-3.220.022-0.002343.333.33.288-3.33-3.2280.022-0.002353.443.3993.377-3.339-3.3370.0
7、22-0.002363.553.4883.477-3.448-3.4470.011-0.001373.663.63.599-3.559-3.5590.0110383.773.7223.711-3.771-3.7710.0110393.883.83.799-3.88-3.7790.011-0.001403.993.8883.877-3.887-3.8870.0110414.0043.999-4-3.9990.011-0.001424.114.1224.111-4.112-4.1110.011-0.001434.224.24.199-4.22-4.1190.011-0.001444.334.277
8、4.266-4.227-4.2260.011-0.001454.444.3994.388-4.339-4.3380.011-0.001464.554.5114.5-4.449-4.550.0110.011474.664.64.599-4.661-4.5590.011-0.002484.774.74.699-4.77-4.6690.011-0.001494.884.7774.766-4.778-4.7760.011-0.002504.994.94.888-4.889-4.8880.022-0.001515.005.0114.988-4.999-4.9980.033-0.001相关参数数：1、 由
9、示波器器测得带带负载和和不带负负载下的的纹波均均为5.444mVV；2、 负载电流流最大可可达1A，设置置为5.000V时用5/100W的电阻阻测试时时为9988mA3、 作为电压压输出时时，同时时显示设设定电压压值和实实测电压压值；作作为电流流输出时时，显示设定电电压值和和实际电电流值；4、 在50/2W的负载载测试时时的绝对对误差最最大值为为0.002V，最大大相对误误差为0.44%；5、 其他参数数在论文文中加以以论述。专家签字字：_ 指指导老师师签字：_简易数控控直流电电源（C题）作者：胡胡泽志、黄晓晓岚、严严军摘要：该电源系系统以ATMMEGAA8单片机机为核心心控制芯芯片，实实现数
10、控控直流稳稳压电源源功能的的方案。设计采用8位精度的DA转换器DAC0832、精密基准源LM336-5.0、7805和两个CA3140运算放大器构成稳压源，实现了输出电压范围为5V+5V，电压步进0.1V的数控稳压电源，最大纹波只有6mV，具有较高的精度与稳定性。另外该方案只采用了3按键实现输出电压的方便设定，显示部分我们采用了诺基亚3310手机夜晶显示器来显示输出电压值和电流值。关键词：数控直直流稳压压源 DACC08332 运算算放大器器CA31140 精精密基准准源LMM3366-5.0诺基基亚33110手机液液晶 AVVR单片机Atmmegaa81 系统方案案选择和和论证11 题目要要
11、求111 基本要要求6) 输出电压压：范围围5V5V，步进0.11V，纹波10mmV。7) 输出电压压可预置置在5V5V之间间的任意意一个值值。8) 输出电流流5000mA。9) 数字显示示输出电电压值和和电流值值。10) 为实现上上述几部部件工作作，自制制稳压直直流电源源，输出出15V，5V。112 发挥挥部分1）用自自动扫描描代替人人工按键键，实现现输出电电压变化化（步进进0.11V不变）。2）增加加输出电电流至1.55A。3）输出出电压调调整率0.5%（输入入电压2200V变化范范围15%20%下，空空载到满满载）。4）输出出电流10mmA1000mA可调。5）其他他113 说明明项目满
12、分基本要求求设计与总总结报告告：方案案比较、设设计与论论证，理理论分析析与计算算，电路路图及有有关设计计文件，测测试方法法与仪器器，测试试数据及及测试结结果分析析。50实际制作作完成情情况。50发挥部分分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10完成第（5）项1012 系统基基本方案案根据题目目要求，系系统可以以划分为为输出部部分，人人机接口口部分和和直流稳稳压电源源。其中中输出部部分是由由D/A转换后后再放大大得到的的，人机机接口包包括4个按键键和液晶晶显示部部分，直直流稳压压电源包包括两组组电源。121 方案案选择和和论证方案一:三端稳压压电源采用可调调三端稳
13、稳压电源源构成直直流可调调电源的的电路如如图1.1所示。怎怎样实现现数控呢呢？我们们把图1.1中的可可变电阻阻RP用数字电电位器来来代替，就就能实现现数控了了。但由由于三端端稳压芯芯片LM3317和LM3337的输出出电压不不能从0V起调，输输出公式式：Voout=1.225(1+R2/R1)。所以以，可以以采用在在输出的的地方加加两个二二级管，利利用PN节的固固有电压压来实现现从0V起调，如如图1.2所示。图111图1.22优点：该该方案结结构简单单，使用用方便，干干扰和噪噪音小缺点：数数字电位位器误差差较大，控控制精度度不够高高，误差差电压较较大。同同时更重重要的是是几乎所所有的数数字电位
14、位器能够够容忍的的电流都都在20mmA以下。所所以，这这种方案案就被否否决了。方案二：采用A/D和D/AA采用A/D和D/AA构成直直流电源源的电路路如图1.3和图1.4所示。采采用单片片机构成成直流电电源的电电路如图图1.3所示，利利用AVR单片机机自带的的D/A口DACC0输出02.55V的电压压，然后后经一级级反相放放大器和和跟随器器，此时时可以输输出0到5V电压。但但是因为为A/D变换器器只能采采集0到+2.56VV的电压压，所以以再在跟跟随器后后面加一一级反相相放大器器器然后后送回到到A/D采样，MCU比较发发现DACC0输出为为正确电电压时，则则从跟随随器后直直接输出出电压，这样就
15、可以输出0到-5V的电压了。当需要正相电压时从DAC1口输出电压，这时就不需要反相，其它原理与DAC0相似。图1.33优点：精精确度高高，纹波波小，效效率和密密度比较较高，可可靠性也也不错。缺点：电电路相对对复杂，AVR单片机的IO口不能能容忍负负电压，否否则会被被损坏。所所以，这这种方案案也行不不通。方案三：采用数数字电位位器与运运放到组组合如图1.4所示，在在该方案案中我们们用两个个数字电电位器代代替了MCU中的D/A，这样样可以降降低成本本，同时时简化电电路，从从两个串串连的数数字电位位器可以以直接输输出-5V到+5V的电压压同上面面方案一一样，当当输出反反相电压压时在送送电压回A/D采
16、样时时要先经经过一次次反相。但但同样存存在上面面的问题题。图1.44优点：电电路结构构更简单单，降低低了成本本缺点：因因为数字字电位器器电阻误误差大，且且单片机机的A/D口容易易损坏。方案三：采用78005构成成直流电电源采用78805构构成直流流电源的的电路如如图1.5所示，改改变RP阻值使78005的公共共端的电电压在0到10V之间可可调，则则78005的输出出端电压压就可实实现-5V+5V之间可可调了。这这种方案案是利用用了78005的输出出端与公公共端的的电压固固定为+5的特性性来设计计的。但但同样存存在不好好数控的的问题。图1.55方案四方方案三与与方案四四结合，然然后再以以+5V为
17、参考考输出如上图所所示，采采用数模模转换器器输出电电流，经经电压转转换和反反向放大大之后得得到-100V00V的电压压，把这这个电压压送到三三端稳压压器件7805的公共共端，然然后，再再以+5V作为参参考则输输出的电电压就能能实现在在-5VV+55V任意可可调。采采样时，是是对地采采样的，就就省去了了负电压压不好采采样的麻麻烦，这这也是我我们的创创新之处处。1.主要要单元电电路设计计电源电路路单元该电路用用了78005、78115和79005、79115制成了了两组稳稳压直流流电源电电路分别别得到15V和5V的电源源。为了了防止恒恒流源电电路中的的较大电电流对控控制部分分产生干干扰，将将控制部
18、部分的电电源和恒恒流源电电路电源源分成独独立的两两部分，分分别由两两组变压压器供电电，并且且，在电电源的输输出极加加上LC滤波电电路。通通过实际际测量发发现加LC滤波器器之前的的纹波高高达5060mmV，但是是通过滤滤波之后后，电压压输出，有有了明显显的改善善，纹波波只有10mmV左右了了。人机接口口部分的的单元电电路设计计按键键盘盘：LCD显显示界面面：数模转换换电路：DAC008322接口电电路：用单片机机的P3口来控控制DACC08332输出电电压。08322输出电电路：DAC008322输出的的电压通通过两个个CA31140的两级级放大，从Vout1和Vout2两路输出实现输出正负5V
19、的电源。精密基准准源：用LM3334和一个10K的可调调变阻构构成了一一个精密密5V基准电电压，提提高系统统的精密密度。纹波、尖尖峰干扰扰处理：未加电源源滤波器器之前，从从电源电电路输出出端测得得的纹波波有5060mmV，当加加了电源源滤波器器之后，电电源电路路输出端端的纹波波只有688mV了。在在主控板板的电源源输入端端分别再再对15V、5V加一级LC滤波，最最后把纹纹波控制制在6mV以下了了。主控电路路保护二二极管：二极管用用以防止止电流倒倒灌，防防止烧坏坏电源。功率放大大驱动电电路上图是由由OP放大器器与推挽挽射极跟跟随器相相组合的的电路。因因为使用用将NPN与PNP晶体管管的共同同连接
20、的的推挽射射极跟随随器，该该电路在在输出端端不取电电流时，发发射极无无电流流流动，所所以电路路的效率率非常高高。这是是该电路路的一大大特点。没没有反馈馈回路时时，推挽挽射极跟跟随器的的开关失失真很大大，假如如反馈后后，开关关失真变变小，但但仍然存存在。为为了解决决这个问问题我们们加入了了偏置电电路，由由于在各各自的晶晶体管上上加两个个二级管管的VF电压（1.22V），所所以在发发射极电电阻上分分别加一一个PN节的电电压（0.66V）。该该电压用用发射极极设定电电流（零零点几至至数毫安安）来除除就求出出发射极极电阻。在偏置电电路里流流动的电电流，是是由比晶晶体管基基极电流流大得多多的值来来决定的
21、的，但若若太大，则OP放大器就不能驱动偏置电路，所以设定该电流在1mA以下是比较妥善的。3系统统的软件件设计31 程序流流程图开 始 +键按下还是-键按下？Flag标志位置1Flag标志位清0扫描键盘，从键盘输入两位数，作为输出电压值。对应的值在050之间启动键是否按下？-键按下+键按下N显示设定的电压值，并将起转换为相对应数字量，送到DA，进行数模转换Y判断键是否按下判断键是否按下判断flag标志位为1还是0YN判断电压值是否等于5V?电压值设为5V不变电压绝对值增加0.1的步进量电压绝对值减少0.1的步进量10YNN4系统统测试及及数据分分析41 测试仪仪器与设设备测试使用用的仪器器如表4
22、4.1.1所示。表4.11.1测试所所使用的的仪器设设备序号名称、型型号、规规格数量备注1稳压电源源1台提供正负负15V的直流流输入2PC机1台软件调试试、仿真真3烙铁等焊焊接工具具1套硬件的焊焊接与调调试4示波器1台观察纹波波5数码相机机1台记录图形形数据42 指标测测试1、 输出电压压：范围围5V5V，步进0.11V，纹波6mV。初始状状态时，可可以通过过4个按键键输入5.00V5.00V之间的的任意电电压值，并并实时显显示。显显示值与与实际测测量值同同步，且且在5.00V5.00V之间的的调节过过程中最最大误差差为0.003V；2、 输出电压压可预置置在5V5V之间间的任意意一个值值，并
23、且且设有电电压步进进0.11V的增减减键，实实时可调调，有自动扫扫描代替替人工按按键功能能，步进进0.11V；3、 输出电流流5000mA；4、 输出电压压调整率率0.5%(输入电压2200V变化范范围15%20%下，空空载到满满载）;输出电压压/输出电电流特性性：分析：上上图表示示的是输输出电压压与输出出电流的的曲线图图（输出出电压在在无负载载时，已已调整到到5.000V）。在5000mA输出电电流流动动时，输输出电压压为4.994，要比比此时无无负载电电压5.000V低0.006V（1.22%）。因此此对电源源的等效效输出电电阻进行行计算为为0.112（0.006V/5000mA）由于射极
24、极跟随器器的输出出阻抗为为数欧，可可以知道道，加上上负反馈馈之后大大大减小小了电源源的输出出阻抗。5、 带负载时时可以显显示电流流值，并并通过功功能键进进行切换换，换到到电流控控制档，可可控制电电流在110mAA1000mA自由调调节。6、 线性度：（数据据分析）给定电压压5.04.94.84.74.64.54.44.34.24.14.03.93.8实测电压压5.0004.9114.84.6994.6004.5114.4004.2994.2004.1114.0223.9333.822给定电压压3.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.5实测电压压3.7003.
25、5993.4883.3773.2993.2003.1003.0002.8992.7882.6882.5992.500给定电压压2.42.32.22.12.01.91.81.71.61.51.41.31.2实测电压压2.4002.3112.2222.0992.0111.9111.8221.7331.6221.5111.4001.3111.222给定电压压1.11.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10.0-0.11实测电压压1.0990.9990.9110.8000.7110.6110.5000.3990.3000.2220.1000.011-0.111给定电压压-0.22-
26、0.33-0.44-0.55-0.66-0.77-0.88-0.99-1.00-1.11-1.22-1.33-1.44实测电压压-0.221-0.332-0.441-0.550-0.559-0.770-0.779-0.887-0.999-1.110-1.119-1.330-1.441给定电压压-1.55-1.66-1.77-1.88-1.99-2.00-2.11-2.22-2.33-2.44-2.55-2.66-2.77-实测测电压-1.552-1.663-1.772-1.881-1.990-2.001-2.111-2.220-2.331-2.339-2.550-2.559-2.771给定电压
27、压-2.88-2.99-3.00-3.11-3.22-3.33-3.44-3.55-3.66-3.77-3.88-3.99-4.00实测电压压-2.880-2.991-3.001-3.112-3.222-3.330-3.441-3.449-3.660-3.669-3.880-3.889-4.001给定电压压-4.11-4.22-4.33-4.44-4.55-4.66-4.77-4.88-4.99-5.00实测电压压-4.111-4.220-4.229-4.440-4.551-4.661-4.770-4.779-4.889-4.9998.纹波波测试结结果：不带负载载时的纹纹波测试试图：带负载时时
28、的纹波波测试图图：从波形图图中可以以看出，加加负载后后，纹波波变得更更加密集集了。是是因为，加加了负载载之后，就就在电路路中形成成了回路路，在负负反馈的的过程中中，相应应的调整整管就需需要作调调整，以以保证输输出的电电压的稳稳定性。所所以，我我们看到到了以上上的现象象。但是是，纹波波的幅值值并没有有增加，仍仍为5.444mVV这也说说明了电电路的稳稳定性比比较好。5结论论本设计制制作完成成了题目目要求的的基本部部分的和和发挥部部分要求求，达到到了预期期目标。本本系统以以高性能能AVR单片机ATMMEGAA8芯片和8位精度度的DA转换器DACC08332为核心心部件，利利用常用用的三端端稳压器器
29、件78005的公共共端与输输出端固固定的5伏电压压特性，最最终实现现了数字字显示输输出电压压值和电电流值可可实时控控制并显显示的高高性能数数控电源源。参考文献献：全国大大学生电电子设计计竞赛训训练教程程（黄智智伟主编编王彦陈文光朱卫华编著）单片微微型计算算机与接接口技术术（第2版）（李李群芳张士军黄建编著）单片机机原理及及应用（张毅毅刚主编）附录1：程序清清单#inccludde#iinclludee#iinclludee llcd333100.h#deefinne ooscccal 0x77d voidd maain(voiid) uccharr keey,nnum_flaag=00,gbb
30、_b=40,flaag=00,daac_ddat=0;ccharr thhetaa=0;shoort midd=0,middd=00,m_v=00; OOSCCCAL=oscccall; /porrt_iinitt();LCDD_innit(); / LCDD_cllearr(); LCCD_wwritte_cchinnesee_sttrinng(00,4,16,5,00,0,1);/LCCD_wwritte_cchinnesee_sttrinng(00,0,12,3,00,0,0);/:LCCD_wwritte_SStriing(40,0,0 000);LCCD_ddraww_maap(44
31、7,00,poointt,7,14);/LCDD_drraw_mapp(733,0,volltgee,122,122);/VVLCDD_wrritee_chhineese_strringg(0,2,112,33,0,0,22);/:LCDD_wrritee_Sttrinng(446,22,1123);LCCD_ddraww_maap(668,22,cuurreent,16,12);/mAAdacc_wrr_0;/DACC Vo=(-1128)*Vrref/1288PORRTD=0x77f;wwhille(11)/ kkey=PINNB&00x022; /PB11+iff(keey=0x000)
32、 deelayy_nmms(885);keyy=PIINB&0x002;iif(kkey=0xx00) LCCD_ddraww_maap(330,00,pllus,8,112);/+;nnum_flaag=00;/fflagg=1;keyy=PIINB&0x880; /PBB7-iif(kkey=0xx00) deelayy_nmms(885);keyy=PIINB&0x880;iif(kkey=0xx00) LCCD_ddraww_maap(330,00,reeducce,88,122);/-;nuum_fflagg=1;/fllag=1;keyy=PIINB&0x440; /PBB6iif
33、(kkey=0xx00) deelayy_nmms(885);keyy=PIINB&0x440;iif(kkey=0xx00)if(fflagg=11) fllag=0;bbreaak;elssewhiile(1) voolt_dissp();deelayy_nmms(880);/ keey=PPINBB&0xx02; /PPB1+if(kkey=0xx00) deelayy_nmms(885);keyy=PIINB&0x002;iif(kkey=0xx00) ddis_nummnuum_bbit+;if(diss_nuumnnum_bitt-0)=99) ddis_nummnuum_bbit
34、=9+0; keyy=PIINB&0x880; /PBB7-iif(kkey=0xx00) dellay_nmss(855);kkey=PINNB&00x800; iif(kkey=0xx00) diis_nnumnumm_biit-;iif(diss_nuumnnum_bitt-0)=2255) diis_nnumnumm_biit=0+0; keyy=PIINB&0x440; /PBB6iif(kkey=0xx00) deelayy_nmms(885);keyy=PIINB&0x440;iif(kkey=0xx00) nuum_bbit+;iif(nnum_bitt=44)/ miid=(
35、shoort)(1000*(diss_nuum00-0)+100*(ddis_numm2-00)+(diis_nnum3-0);if(mmid=5000)/-5+5VV diis_nnum0=5;ddis_numm2=diis_nnum3=0;if(nnum_flaag=0)/elsse/ miid=-midd;dacc_daat=(uchhar)(0.25*midd+1228);PORRTD=dacc_daat;vvoltt_diisp();breeak;elsseiff(nuum_bbit=1) nuum_bbit+;/whiile(1)/+- keey=PPINBB&0xx02; /+i
36、f(kkey=0xx00) deelayy_nmms(885);keyy=PIINB&0x002;iif(kkey=0xx00)if(mmid=4990) miid=5500;elssemidd+=110; keyy=PIINB&0x880; /- if(kkey=0xx00) deelayy_nmms(885);keyy=PIINB&0x880; if(kkey=0xx00)if(mmid=0)/ LCDD_drraw_mapp(300,0,pluus,88,122);/+; elsse/ LCDD_drraw_mapp(300,0,redducee,8,12);/-; dacc_daat=(uchhar)(0.2388*miid+1128)+thhetaa;/0.2249338 1332.880 PORRTD=dacc_daat;mmiddd=miid;/midd 1000iif(mmidddmmid) thhetaa-;elsse thhetaa+;附录2：系统使使用说明明1、 系统上电电；2、 设置所需需电压的的正负号号；3、 设置55.0VV5.00V之间的的任意电电压值，先先设置个个