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[资料] 数控电源包括功率板和MCU板全套开源资料(PCB原理图、源码、BOM等)
2019-11-13 09:47:13  10017 数控电源 电源设计 MCU PCB
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设计原理:
数控电源其实就是将传统模拟可调恒压恒流线性电源的恒压环路和恒流环路通过单片机+运放来实现。首先电源在开机的时候是处于待机状态的,电源无输出,按一下输出按钮,单片机会把预置好的一个值输出给运放处理后送给电源调整管让电源有输出,同时输出部分的稳压环路和恒流环路会采集数据送到单片机中进行负反馈处理,然后去控制调整管的开关,从而达到稳压和恒流的功能。
电源功率板电路PCB实物截图:


电源MCU控制板电路PCB截图:


项目前后规划:
1.用LM317之类的可调稳压芯片来做,但是有个难题来了,LM317  LT1085这类芯片对ADJ脚的电压会有要求,要求运放必须能输出-3V~20多伏的电压,这对于常规的运放是个难题,一般的运放供电都是正负18V左右,如果供电用成20多伏输出电压会不线性,对稳压会有影响。另外输出电流也会受到芯片内部功率管影响,特别是芯片过热的时候输出电压,电流会被内部的负反馈电路控制,不受外围MCU控制,就达不到连续使用的效果。
2.用LM2576ADJ之类的降压型芯片来做,这类芯片也有他自身的问题,反馈FB脚的零界点是一个固定电压,比如:LM2576ADJ 内部FB电压为1.23V,外围的反馈电路和输出取样电路都必须要围绕这个1.23V去设计,也显得不是很灵活,输出电流也比较固定,另外就是纹波电流相对较大。
3.传统线性电源的拓扑结构,相对于以上两种拓扑结构来说电路比较复杂,但是设计灵活,可以按照自己的思路进行灵活设计,缺点就是对模拟电路的基本功,要求较高,程序的算法要求较高。
4.前级开关电源+后级数控电源调节,这样设计周期比较长,属于一个比较全面的项目了,涉及的技术范围较广,有开关电源,有单片机,有模拟电路,有数字电路等等,另外纹波控制也是一个最麻烦的问题,对于初学入门者来说基本只能停留在想的状态下。
最后权衡所有因素选择第三种方式。

调试步骤:
1.调试面板的各路电源,保证电源能够正常工作。
2.单片机程序下载接口测试,保证程序能正常下载到单片机中。
3.液晶显示器调试,这个步骤也是必不可少的步骤,后续的很多数据是要在这个显示屏上进行显示,方便我们对电源的电压电流进行设置。
4.单片机输出PWM波形。
5.功率板调试,功率板上相关元件进行焊接,连接上MCU板进行整机调试。
调试说明:
在调试的时候最好不要用负载,电子负载内部是用多个大功率mos管和小阻值大功率电阻在配以PWM来实现的,由于电阻负载内部的PWM波形会对电源有影响,会误以为是电源的纹波太大。就这个问题也是调试了2天才发现,最好是配一个大功率的可调电位器(500W)最好。当然要注意散热,很容易烫到皮肤和工作台,做好散热处理。
2路10位PWM波形已经调试出来,数控电源里最关键也最核心的一个模块。
      单片机内部自带硬件10位PWM的比较少,这是用的STC最新款IC(stc15W4K系列芯片),官方实例资料比较少,汇编代码居多,花了点时间把汇编翻译成C。寄存器的操作比较多,当然很多寄存器也用不上,但还不得不去看那些乏味寄存器。我也尝试过用低端的单片机用16位定时器去模拟PWM波形,但是有几个问题是没有办法实现的。1.最小占空比是没有办法到1的,也就是说到时候做出来的电源不能从0V起调,最小只能是从0.3V左右开始起调,这和我们最初的设计宗旨是相背离的,如果通过外加1级运放去把这个0.3V下调到0V也是可以的,但是很麻烦稍微不注意做出来调压不线性,精度会受影响;2.用定时器模拟10位PWM做出来的频率不高,频率太低会导致输出纹波较大。
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电源MCU板.rar

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功率板.rar

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驱动芯片资料及说明书.zip

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完整源程序.rar

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最近下载过的用户(25)
· 2019-11-13 12:57:06
非常不错的资料分享
· 2019-11-17 14:14:16
好东西,学习ing
· 2019-11-21 10:01:44
谢谢分享,学习中
· 2019-11-25 10:34:30
谢谢楼主的分享        
· 10 小时前
非常不错的资料分享

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