30V4A高精度数控稳压稳流电源，3月17日发布进度：程序调试中

gmliwei

为了方便大家查看，增添的新内容将加在顶端。
——3月7日，焊接了一块板子，因要出去监考，急匆匆的，先发几张照片：



2.5v基准藏到了dac板子的下面，我现在用的是REF43G，PCB设计的是可以适应多种基准的，目前可以支持MC1403(直接插上即可)、REF43G、TL431(SOT-23 SO-8)需要加转接板。输入端加了一个12A的保险丝，接地大多数是一点方式，后面还有改进的空间，改为全部一点接地。焊接了一套板子试验了一下，目前程序已经调好DAC板（一路3-9V输出，控制输出电压；另一路1-3V输出，控制输出电流），ADC板（一路测量输出电压，一路测量输出电流），显示及按键板（上面的LED显示输出电压，下面的LED显示输出电流，按键的程序还在改进中）；DC-DC跟随板还有点问题需要调试，定做了几个多绕组环变还在路上，所以继电器切换板还没有试验。

另外，电压电流环控制使用TL074没发现自激现象。因为一开始是直接用那个铁壳子的多路电源试验的，24V最大输出0.5A，所以我试验了下0.45A输出的情况，负载用2个1欧姆电阻串联，输出电压0.9V，电流0.45A，通电20分钟，电流只是在0.449-0.450之间变化，感觉还行！

——2月25日，终于把MCU+线性稳压的板子布完了，本来想还是用单面板的，但是努力了一通，发现实在布不了，没办法，还是用双面的吧。与原理图相比修改了几个地方：
1、增加了温控风扇；
2、增加一个温度开关，计划用75度常闭的，一旦检测到散热器温度达到75度左右就断开光耦，使保护mos短路输出级；
3、增加一个保险丝，这个得试验确定用10A 15A 还是20A的；

——2月24日，考虑了下，主控板的电源还是独立出来吧，这样灵活一些：

——2月21日，初步画好了继电器切换板的PCB图，准备用4.4 8.8 17.6三个绕组的变压器切换，可以得到4.4  8.8  13.2  17.6  22  26.4  30.8共八组电压，整流后最高约37V,应该尽够用的了。（由于全桥和滤波电感还没有买到，所以还没有覆铜。）尺寸跟下面的DC-DC跟随板子完全一致。

——2月18日，周六，这两天感冒了，浑身骨节痛，很难受；还是坚持把HRD12008找了出来，充分的研究了主控芯片的PDF资料，以及模块的实际接线方式，发现可以实现以下功能：
首先我预想的是这样的：在较低电压、大电流输出的时候（具体的电压电流值需要通过测试功率管发热情况来定）开启DC-DC电压跟随，以减小后级功率管的功耗，另外，这样还有一个意外的收获，可以通过对电路的调整实现低电压下得到更大电流的输出，比如在12V以下输出8A！然后在输出电压较高或者所需电流比较少的时候则关闭模块，这样也有一个意外收获，后面会有介绍。从模块芯片13脚引出一根线，通过一个光耦到地（HRD12008的地）可以很方便的由单片机控制模块的开、关；另外，虽然PDF里面的输出部分是IC的输出端直接通过5.6欧姆电阻控制PMOS的栅极，但实际HRD12008不是这样的，在中间加了一个6脚IC，还有电容和电阻串联才加到PMOS的栅极，于是我把J652的栅极通过一个10几K的电阻接到12008的地端，这样13脚开启的时候，可以正常降压，13脚关闭的时候，这个电阻则拉低了PMOS的栅极，从而使PMOS直通，那么这个DC-DC跟随模块就成了一个很好的LC滤波器！对于模块开启后的调压问题，看到后面有朋友说直接跟随输出电压降低而降低DC模块的电压，有些情况不利，不知道是共性还是个别的？暂时考虑的方案是用单片机的一路PWM产生不同的电压控制光耦，以达到控制模块电压的目的。好了，不多说了，下面先把刚刚画好的PCB图发上来大家看看。

其实做数控电源和电子负载的想法已经很久了，当时还专门对ATX电源进行了研究，但是好多网友给泼的冷水让我开始反思，ATX开关电源到底能否做线性稳压电源的前级供电？一个是纹波大、一个是大范围调压不稳定，两大缺点导致我一度搁置了ATX电源的进度，前些日子还看到有朋友对那个帖子感兴趣，我感到很不好意思，不过后面搞的电源，如果对纹波要求不是很高，而又需要大电流输出的朋友还是可以考虑使用ATX电源的，也算是一点安慰吧。

数控电源的方案已经基本成型了，欢迎各位提意见：
1、主方案采用模拟环控制的方式，我一直对这种方式比较看好，比单片机控制稳压稳流要安全可靠的多，响应速度也快，数控部分只提供稳压稳流基准电压；

2、主控采用STC12C5A32S2单片机，32K FLASH 28KEEPROM，8路10位ADC，双串口，DIP40直插封装的最多有36个IO口，功能强大，价格低廉；

3、电压控制使用单片机的2个8位口，做成16位R-2R方式，按照最高电压32V计算，每步0.5MV，考虑单片机IO口的内阻、电源电压变化、电阻的误差以及受温度影响等因素，最差也可以保证10MV的精度；

4、电流控制使用音频DAC器件PT8211，做13位步进（8192），按照最大电流4A计算，每步0.5MA；

5、电压电流ADC采样，使用单片机10位ADC和TM7710 24位AD测量结合的办法：单片机先高速采样，然后以单片机测量值为参考，决定TM7710的增益，然后TM7710分别测量电压和电流；

6、显示部分参考了商品电源，使用TM1637驱动两个4位绿色数码管分别显示电压和电流，这样显示值电压00.01-32.00；电流0.001-4.000；

7、按键部分，可以直接用数字直接输入所需电压和电流，同时可以存储至少10组参数，按键共有16个：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、.、存储、确定、取消、充电、设置（旋转编码开关按键）；也可以利用旋转编码开关调节电压或电流；

8、前级：根据需要有三种选择，首先可以使用多绕组变压器+继电器切换，这样可以做纯线性稳压电源；其次是单主绕组变压器+DC-DC跟随的方式，这样的好处是变压器简单；最后是使用ATX电源或者老王的HP32V电源等做跟随前级；

9、机箱我倾向于使用塑料围框铁皮机箱，就是蓝色的那种，选择尺寸合适的，前面板用绝缘板做衬板+PVC面膜的方式。

10、特设锂电池充电功能，可以通过这既设定电压、电流的方式对锂离子电池、铁锂电池等充电。

11、主控板稍加改变就可以做恒压/恒流电子负载。

更新记录：
2月12日：接受这个建议：增加输出确认功能，我的思路是开机时数码管闪烁显示上次关机前的数值（我问这个的目的是考虑使用单片机的LVD中断作为掉电检测），实际输出为0V0A，按确定就输出这个电压，按取消则停止闪烁，显示变为0V0A。


原理图还在完善，显示部分和面板的草图已经画好，先把面板图发上来；下边留的空隙还可以添加5V USB输出，以及+-12V输出等；

谢谢benli兄的提醒，原理图又做了修改：
——2月15日修改线性稳压部分：增加保护措施、输出电流电压检测做了修改。

——2月16日修改线性稳压部分：再次增加保护措施、输出电流电压检测做了修改，左边紫色框里面的NMOS可以用于开机以及系统不正常的时候短路输出端，右边的紫色框里面的NMOS当作二极管用，目的是在对电池充电的时候防止电池电流倒灌，如果不需要这两种功能的可以不要这两部分；最右边又加了一个双运放，一半用于给电流检测放大单路提供1V基准，另一半做CC、CV指示。
下一步就要用这个原理图做PCB测试了。


下面是主控MCU、辅助电源、接口等原理图：



前面做测试板的时候没有画ADC的原理图，现在画一下，可以看出线路很简洁。

受番茄兄的电路的启发，改变了一下PT8211的电路，这样可以使用2路8位输出合成一个16位输出：8211的电压用TL431设定成4V（在这个电压下8211输出从1V到3V，电流大约4MA，比5V的时候降低一半还多）

——2月15日重新上传，输出更改为3-9V。另一路输出为1-3V。

benli

电压也用DAC吧，个人感觉电压控制比电流控制重要，大多用恒压模式。

benli

还有一个关键是要找一个高增益带宽积的高速运放。

199003326

说实话，不看好STC的内置ADC

gmliwei

电压也用DAC吧，个人感觉电压控制比电流控制重要，大多用恒压模式。
benli 发表于 2012-2-10 10:22 https://www.yleee.com.cn/images/common/back.gif

本来想电压也使用PT8211的，但是8211实际只有13位，8192步进，对32V电压来说不大够用；运放暂定OP07+TL074(或TL084)。

benli

回复 5# gmliwei


    起码得用能达到16位的dac，这两个运放不怎么样，OP07只是精密运放，增益带宽积、转换速率太低，音频用的运放如op275等具有很高的增益带宽积和速率，不知行不

gmliwei

说实话，不看好STC的内置ADC
199003326 发表于 2012-2-10 10:30 https://www.yleee.com.cn/images/common/back.gif

STC的内置ADC只要拿来测量一个参考值，不需要很精确，准确的测量是靠TM7710的，24位AD基本可以保证16位精度（27000）。

2shouren

这个一定要支持啊，看样子比春风电源好玩啊

hntc123

李老师好。这个成本不会低吧，怕是玩不起。还是ATX成本低啊。

gmliwei

回复  gmliwei


    起码得16位的dac
benli 发表于 2012-2-10 10:32 https://www.yleee.com.cn/images/common/back.gif

我的初衷就是尽量花小钱办大事，所以便宜的16位DAC不好找，本来PT8211说是16位的，但实际测试发现是13BIT的；又在某帖子中看到有人说知名品牌电源中使用了PCM56P，我买了几片测试了一下，倒是真的有16位，线性度也不错，但是每给PCM56一个数据，输出都会有一个震荡，在每步步进的时候，时不时会有一个或正或负的脉冲出现，这样是不敢用的，不知道是我买的PCM56质量有问题，还是我的程序和电路有问题。手头有这个片子的朋友麻烦帮忙测试一下，谢谢!