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来吧。新手从零学习DIY开关型可调恒流稳压电源。2013第1季。

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laoxu| | 2013-3-4 22:48 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览
DIY 无级可调式恒流稳压开关电源

接口说明:

1. 主电源输入:P1接220V/42V(400W)开关电源42V输出端,也可买输出36V或48V的开关电源,将输出电压调至42V。

2. 辅助电源输入:P2接220V/+9V/-9V两组开关电源+9V/-9V输出端,也可买输出+12V和-12V两组输出的开关电源。

3. 恒流稳压输出:P3-1,P3-2,P3-3三线暂时短接,P3为输出正极,P4为输出负极。

4. 单片机接口:P5,目前P5的4,5,6脚外接电压设定电位器。P5的7,8,9脚外接电流设定电位器。


恒流稳压工作原理简介:

1. 稳压反馈原理:

a. 输出母线电压,经R1,R5分压后,经运放U2A组成的电压放大器,将反馈电压放大到0-5V范围内。

b. V_Set为外接电压设定电位器的输入,设定范围0-5V,对应输出电压调节范围0-40V。

c. 运放U2B组成差分电压放大器,将反馈电压和V_Set之电压差分输出,最终经过大闭环,稳定输出在0V。

c. 运放U2C组成电压偏移器,将U2B输出电压抬高到L4970A所需的反馈电压值5.1V。

d. 运放U2D组成精密二极管,再抬高一个二极管的正向压降。

e. 运放U2D的输出,经D6,D7组成的或门(将产生一个二极管的正向压降),输出电压回归5.1V。此输出电压接至L4970A的反馈端,形成闭环控制回路。


2. 恒流反馈原理:

a. 输出电流,流经R10,R11并联电路,产生压降,其电压范围0-250mV(对应0-10A输出电流),经运放U4A组成的电压放大器,将反馈电流值放大到0-5V范围内。

b. I_Set为外接电流限定电位器的输入,设定范围0-5V,对应输出电流调节范围0-10A。

c. 运放U4B组成差分电压放大器,将反馈电压和I_Set之电压差分输出,最终经过大闭环,稳定输出在0V。

c. 运放U4C组成电压偏移器,将U4B输出电压抬高到L4970A所需的反馈电压值5.1V。

d. 运放U4D组成精密二极管,再抬高一个二极管的正向压降。

e. 运放U4D的输出,经D6,D7组成的或门(将产生一个二极管的正向压降),输出电压回归5.1V。此输出电压接至L4970A的反馈端,形成闭环控制回路。


1. 恒流稳压原理:

a. 当输出电流低于额定(设定)电流时,输出设定电压(稳压输出)。

b. 当输出电流达到额定(设定)电流时,输出设定电流(恒流输出)。

c. 两种状态的切换由D6,D7组成的或门执行。

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laoxu| | 2013-3-4 23:06 | 只看该作者
手动调节显示表头接法:

1. 将V_Set的中点对地接一电压表,实际调节电压范围0-5V,对应设定电压0-40V。

2. 将I_Set的中点对地接一电压表,实际调节电压范围0-5V,对应设定电流0-10A。

3. 将P3,P4接一电压表,对应实际输出电压0-40V。

2. 将P4和地之间接一电流表,实际电压范围0-250mV,对应实际输出电流0-10A。

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poren|  楼主 | 2013-3-4 23:55 | 只看该作者
laoxu 发表于 2013-3-4 21:58
DIY 无级可调式恒流稳压开关电源 SCH原理图

哇呀呀。
开始啃吧,对于菜鸟来讲,这是一个漂亮的菜园子,真不知种了一些啥子菜呀……
待我细细的看吧……
我会把学习笔记放上来。

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refee| | 2013-3-5 11:34 | 只看该作者
嗯 不错 赞一个 :)

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laoxu| | 2013-3-5 12:04 | 只看该作者
原在此电路上,除了恒流,稳压输出之外,还有个恒功率输出,不过这功能,除了吸引眼球,俺实在想不出有啥用~~~ :L

故终版时给俺省略了,只保留恒流稳压输出,这些基本功能。

另外,在电路设计上,当DIY进行到第三季时,充许两组电源串并联使用,两组电源串联使用简单,并联使用有点小难,需考虑均流问题。

还有一个亮点,本电源能当可编辑脉冲电源或函数发生器电源使用,对电池充电这类简单功能,是小菜一蝶。

最后一个亮点,两组电源充许反相并联使用,能输出双极性的脉冲或函数,如可调频率的正弦波,400Hz正弦波电源,还是相当有用滴。。。。

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poren|  楼主 | 2013-3-5 21:23 | 只看该作者
laoxu 发表于 2013-3-5 12:04
原在此电路上,除了恒流,稳压输出之外,还有个恒功率输出,不过这功能,除了吸引眼球,俺实在想不出有啥用 ...

您好。非常感谢您的指导。
不专业的问几个问题:
1. 我现在手头上暂时还没有开关电源,变压器到是有几个,24,18,9的都有从实验的角度来讲,我能不能先用着,反正我暂时也不需要10A的大电流,一般情况下5A就足够了。如果这样的话,是否里面的器件参数要变?如果变化太大的话,那就算了,我就去买开关电源。
2. 另外我想着,最终的成品还应该是用变压器吧,如果用两个开关电源的话,从结构上讲不容易出成品吧?
3. 单片机用51就可以吧?我51比较熟,片子也多了去了。
4. PCB上是否要把单片机和外围电路的位置留出来?还是第2季再说?

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poren|  楼主 | 2013-3-5 21:27 | 只看该作者
laoxu 发表于 2013-3-5 12:04
原在此电路上,除了恒流,稳压输出之外,还有个恒功率输出,不过这功能,除了吸引眼球,俺实在想不出有啥用 ...

您提到的最后两个亮点太太有用了,我还就准备下一步DIY一个函数发生器玩呢。(不过不知道您说的是不是我理解的那种,就是可发生自定义频率的各种波形的那种仪器)

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laoxu| | 2013-3-6 03:55 | 只看该作者
poren 发表于 2013-3-5 21:27
您提到的最后两个亮点太太有用了,我还就准备下一步DIY一个函数发生器玩呢。(不过不知道您说的是不是我 ...

原理类同,功能相当,但用途不同,你的函数发生器,只是个信号源,微小功率输出,俺这一个函数发生器,本身就是一个大功率电源,其函数发生器是大功率输出,能直接带动诸如交直流电机之类的电器负载。

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laoxu| | 2013-3-6 04:36 | 只看该作者
poren 发表于 2013-3-5 21:23
您好。非常感谢您的指导。
不专业的问几个问题:
1. 我现在手头上暂时还没有开关电源,变压器到是有几个 ...

不专业的问几个问题:
1. 我现在手头上暂时还没有开关电源,变压器到是有几个,24,18,9的都有从实验的角度来讲,我能不能先用着,反正我暂时也不需要10A的大电流,一般情况下5A就足够了。如果这样的话,是否里面的器件参数要变?如果变化太大的话,那就算了,我就去买开关电源。
答:做试验无所谓,只要实际负载电流不是太大,没什么影响。

2. 另外我想着,最终的成品还应该是用变压器吧,如果用两个开关电源的话,从结构上讲不容易出成品吧?
答:用两个开关电源,主要从成本上来考虑,这两个开关电源,加起来不到 150,而要订制一个400W变压器,按每W一元计算,也要 400元,还不包括后级的二极管整流和大电容滤波成本,太贵了。
  还有一个方案是,只用一个 400W的开关电源,辅助开关电源不用,自己搭,用一个LM2576HV/LM2596HV降至+12V,再接一个MC34063或几块钱的隔离DC-DC模块,输出-12V电压。

3. 单片机用51就可以吧?我51比较熟,片子也多了去了。
答:完全可以,推荐使用C8051F410,可完全满足第二季、第三季(包含函数发生器)的所有功能要求。

4. PCB上是否要把单片机和外围电路的位置留出来?还是第2季再说?
答:不需要,PCB上只要把接口引出即可,第一季外接电位器,第二季、第三季外接扩展的单片机控制板。

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laoxu| | 2013-3-6 06:52 | 只看该作者
按poren的建议,取消了+9V/-9V辅助开关电源,直接在板上,增加一个+9V/-9V辅助电源模块,电路图如下:




DIY 无级可调式恒流稳压开关电源V1_2

DIY 无级可调式恒流稳压开关电源V1_2.rar (37.31 KB)

DIY 无级可调式恒流稳压开关电源SE99 V1_2.rar (12.13 KB)

DIY 无级可调式恒流稳压开关电源V1_2.pdf (47.92 KB)


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poren|  楼主 | 2013-3-6 13:30 | 只看该作者
laoxu 发表于 2013-3-6 06:52
按poren的建议,取消了+9V/-9V辅助开关电源,直接在板上,增加一个+9V/-9V辅助电源模块,电路图如下:

进入PCB画图喽。

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112
poren|  楼主 | 2013-3-6 13:35 | 只看该作者
laoxu 发表于 2013-3-6 04:36
不专业的问几个问题:
1. 我现在手头上暂时还没有开关电源,变压器到是有几个,24,18,9的都有从实验的 ...

两个开关电源,加起来不到 150

laoxu ,帮忙给个淘宝链接,我在电子城转了1个小时,淘宝上溜达了2个小时,没有找到这种价格的。另外在电子城问来问去,48V的挺多,42V的大家都认为不是标准的,没有现货。价格也都在200-300元,更贵的也有,更便宜的就没有了。
如果用48V的电路上的参数需要改变么?

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laoxu| | 2013-3-6 16:16 | 只看该作者
可买400W  36V 或 48V的,不用改零件,将基准电位器ADJ调一下,调至输出为42V即可。

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114
laoxu| | 2013-3-6 16:21 | 只看该作者
这个电源还可以,俺产品上用的,功率足,基本没啥返修,只是价格略为贵了一点。。。

正品欧盟CE认证厂家直销『乐清伟豪』LED开关电源S-400W-36V/11A            价格: ¥110.00
http://item.taobao.com/item.htm? ... x&id=7611988576


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laoxu| | 2013-3-6 16:44 | 只看该作者
本帖最后由 laoxu 于 2013-3-6 17:29 编辑


原理图又完善了一下,增加了检测电压电流输出,便于单片机组成闭环控制。

几个电阻值修改了一下,便于和C8051F410直接连接。





DIY 无级可调式恒流稳压开关电源V1_3.pdf (52.71 KB)

DIY 无级可调式恒流稳压开关电源se99 V1_3.rar (38.3 KB)

DIY 无级可调式恒流稳压开关电源V1_3.rar (38.29 KB)


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daocaoya| | 2013-3-6 17:41 | 只看该作者
顶顶很 中药

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poren|  楼主 | 2013-3-7 11:17 | 只看该作者
laoxu 发表于 2013-3-6 16:21
这个电源还可以,俺产品上用的,功率足,基本没啥返修,只是价格略为贵了一点。。。

正品欧盟CE认证厂家直 ...

谢谢。搞定已购买。

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118
laoxu| | 2013-3-8 05:29 | 只看该作者
本帖最后由 laoxu 于 2013-3-9 07:05 编辑

继续。。。

DIY 无级可调式恒流稳压开关电源V1_4 版,放大器增加了两个精密微调电阻,以方便万一购买的电阻精度差,也能通过电阻微调,调整放大倍数,以便达到预定精度。



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laoxu| | 2013-3-8 05:35 | 只看该作者
按 poren 的要求,用51单片机,这里选型 C8051F410,性价比较高。


DIY 恒流稳压开关电源MPU




DIY 无级可调式恒流稳压开关电源se99_MPU.rar (4.97 KB)

DIY 无级可调式恒流稳压开关电源MPU.rar (14.68 KB)

DIY 恒流稳压开关电源MPU.pdf (42.79 KB)






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laoxu| | 2013-3-8 05:43 | 只看该作者
本帖最后由 laoxu 于 2013-3-8 05:45 编辑

给 poren 来点 C8051F410的参考资料。

C8051F41x 中文数据手册(2-5.25V).pdf (3.67 MB)

交叉开关的使用说明.rar (496.56 KB)

AN101 配置端口IO交叉开关译码器.rar (487.35 KB)

C8051F41X 开发工具用户指南.rar (395.92 KB)

C8051F410的软件UART(利用PCA中断实现).rar (27.04 KB)

Keil μVision3 调试驱动 V3.0.zip (2.86 MB)

Silicon Libsch.ddb,C8051F系列单片机原理图库 -Protel 99se版.rar (36.75 KB)

C8051F系列单片机PCB图库 -Protel 99se版.rar (92.38 KB)






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