直流稳流电源的制作[1]

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1、合肥学院第八届电子设计竞赛设计题目：直流稳流电源（A题）系别：电子信息与电气工程系年级专业：2010级电气信息类小组成员：胡文斌1005074015邓超1005074012孙宏伟1005074011直流稳流电源直流稳流电源摘要：本设计试题是基于单片机的一种数控电流源,与一般电流源相比具有宽范围电流输出、输入电流可预置、可步进调节输入电流、输出电流及设定电流显示等特点。它以凌阳SPCE061A作为核心控制器,包括电源、取样放大、A/D和D/A转换、键盘控制与显示等模块。可以直接通过键盘设置，修改系统的输出电流，使用方便；采用片内自带的A/D、D/A进行检测和控制，控制部分电路简单明了,连线较少,

2、结构紧凑；电源部分由基准源扩流而成，大大提高了电源稳度和精度，电流输出较为平稳；综合测试表明，本恒流源功能较为齐全，输出电流精度较高，使用方便灵活，全面实现了题目的要求。关键字：ADCDAC扩流稳流I-V转换目标要求一、任务设计并制作直流稳流电源。输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。二、要求1、基本要求（1）输出电流范围：200mA～1A；（2）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+5mA；（3）纹波电流≤1mA；（4）自制电源。2、发挥部分（1）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+1

3、0mA；（2）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；输出电流范围为20mA～1000mA，步进1mA；（3）设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1mA；（5）纹波电流≤0.2mA；（6）其他。9直流稳流电源三总体设计方案说明图3.1设计方案电路图图3.2直流稳流源原理示意图9直流稳流电源图3.3直流稳流电源系统原理框图预置的电流值使用键盘键入并通过单片机处理后由DA给出，通过I-V转换模块将电流信号转换为电

4、压信号后送至压控恒流电路，电路输出电流由恒流电路中的采样电阻换算得到，同时AD对该电路输出电压进行采集，将电压信号换算为电流信号并与预设的电流信号进行比较，之后单片机通过计算二者误差对电中电流进行调整，最终达到稳流目的。四设计思路：1控制模块的选择方案采用SPCE061A单片机进行控制。SPCE061A凌阳单片机具有强大功能的16位微控制器，它内部集成7路10位ADC和2通道10位DAC，可以直接用于电流测量时的数据采集，以及数字控制输出；I/O口资源丰富，可以直接完成对键盘输入和显示输出的控制，采用SPCE061A单片机，能将相当一部分外围器件结合到一起，使用方便，抗干扰性能提高。2电源模块

5、的选择方案因为本课题要求是：输出电流范围：200mA～1A；改变负载电阻，输出电压在10V以内变化，可以看出输出最大电流达1A，输出最大电压达到10V，且纹波电流要求很小，因此对电源的要求比较高，尤其体现在电源的功率和纹波电压的要求。电源模块的选择方案有很多种，主要有两个可以实施的方案，第一个是采用三端稳压集成电路：一般的三端稳压集成块稳压效果较好，但要达到1A左右的电流输出，稳压块发热严重，输出电流不稳定且带负载能力不强，不能实现稳流目的，若通过并联三极管的方式达到扩流目的，会使得电路较复杂。第二个方案是采用三端稳压集成电路外接扩流管这种电路既利用了稳压集成块优秀的稳压性能，又能够有一定的电

6、流输出，在一些高精度的线性稳压电源中被广泛采用。采用三端稳压集成电路LM7818驱动达林顿管TIP127，该管最大集电极电流为8A，纹波电压也较小，有着非常优异的性能。综合考虑以上两种方案的优缺点，第二种方案相对来说操作更为简单一些。3电流取样电阻的选择方案由于输出电流通过实验仪器不方便测量，一般采用电阻两端加电压的方法，通过间接计算得到。因此在产生电流或者测量电流值时，采样电阻的选择非常重要。若采用普通电阻：在电流比较小的情况下，一般的电阻可以被用作电流测量，但本题需要测量的是电流源的输出电流，输出电流范围：200mA～1A，最大需要达到1A。因此即使是比较小的电阻，容易被烧毁。其实为了满足

7、流过大电流的要求，同样可以采用大功率电阻，这样的好处是9直流稳流电源当大电流流过时不会烧断，但是会引起电阻发热，导致电阻温度急剧上升，产生比较大的温度漂移。在测量电流的情况下，测量电流也会随着阻值的温度漂移而产生变化，将造成测量误差变大。综合比较，我们决定采用大功率电阻。五单元电路设计1I-V转换电路数控部分主要利用SPCE061A单片机的10位DAC实现。SPCE061A的DAC是电流型DAC，