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DIY直流双路稳压电源 0-36V 0-5A

时间:2013-02-13 11:30来源:http://www.crystalradio.cn 作者:wolf42388 点击:
前言:
    前前后后忙活了一年,电源总算完成了。
    设计这个电源主要是供自己学习与实验电子线路用的,因此要有宽的电压调节范围和大的电流输出,具备短路保护功能,两路配合实现正负电压输出。
    在制作的过程中,深感自己所学甚少,设计的作品也很浅显,肯定漏洞百出大家见谅。我是学强电的,强项是PLC、电气自动控制、变频器、电机等等。电子类的知识是我的个人爱好,小时候就爱捣鼓干电池和小电珠,技校毕业后工作有钱了,慢慢进入了电子世界的海洋。在此与大家互相勉励,共同进步。
    制作中体会最深的就是书本知识与实践的结合。很多问题是读书过程中无法发现和感触到的,设计比维修一样东西考虑的问题要多得多。
    针对大家提的问题与建议,我会学习吸收用于将来的DIY中,再次感谢大家参观我的作品。

    我将分以下几个步骤介绍我的作品:
1、电气原理图(以及参考的电气原理图);
2、PCB图;
3、单片机源程序;
4、制作过程和照片;
5、测试(免了,本人没有好的仪器和负载);
6、本人几个未解决的问题。

    先抛砖引玉说说我的问题吧:
1、ATMEGA8搞了半天TIM0溢出中断也不产生。只好改用TIM1,后来发现TIM1溢出中断允许居然在TIMSK的第0位,不解。
2、PC6做IO要修改熔丝位,报废了3块芯片也没试出来。
3、电流设定与实际输出线性不好。满短路电流输出4.5A左右。设定在3A以下线性可以,给定与检测值最多差20毫安,3A以上输出呈减小趋势。可能我设计2N3055时的驱动电流太小,以及与2N3055特性有关吧。

    最后给出我的经验之谈:如果你需要一台好的电源,那你就去坛里求一台二手的;如果你要学习就自己动手做一台。因为,制作一台功能相近的电源所花的时间精力与金钱肯定比二手的贵得多。如何取舍看你的了


双路电源制作心得

 
        元器件已准备齐全,唯独缺了一个自锁开关。第一次使用热转印制版,有一块板加热时间不够,导致效果差些。在开始贴转印纸之前一定要打磨覆铜板,否则转印后会有麻点坑坑洼洼的。焊盘我选的太小,给钻孔焊接带来困难。经过前一阶段制作,初步认为线宽要大于35mil,焊盘外径要大于75mil。

#p#分页标题#e#钻孔
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检查线路板
成品 
成品
检查线路板 
焊接面
钻孔


控制电源板已经焊接调试完成。原设计的小方桥的封装搞错了,只能换了个大的全桥。好在不影响美观,引脚难看了些。
面板已经做好,我感觉很好看。有机玻璃是用以前笔记本电脑显示屏的保护板,有些磨损将就吧。




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年过完了,又开工了。前两天安装调整管电路板时自己DIY的电烙铁罢工了,经检查是发热芯的热电偶坏了。在淘宝买了3个新的,换上,呵呵又恢复青春了。经过这段时间的努力硬件回路已制作的差不多了。控制电源调试好了。今天调试继电器回路时发现一块板的-15V虚焊,还好有地方跳根线解决了,不然拆了重新搞过要累死人的。看来分步骤调试是很有必要的。

功率调整管和滤波电路板
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焊接面
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机箱内电气元件大致布局
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安装控制变压器和控制电源板,继电器
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安装功率三极管和电路板
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安装变压器200VA
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完成箱体内后半部分
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USB ISP下载器终于成功了。前期失败的原因是:1、没有彻底搞懂原理图的情况下,采用与原理图不符的元器件。换了3.6V稳压二极管后,计算机就识别出USB设备了。2、编写熔丝时,将打钩项误认为选‘1’(其实是选‘0’)。又报废了1块芯片。3、ATMEGA8固件、WINDOWS驱动、PROGISP要采用最新版的才配套。

电路图
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这张照片感觉光线很好
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成品
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2012-5-4
LCD1602原先考虑用TIM0溢出中断500毫秒刷新,搞了半天TIM0溢出中断也不产生。只好改用TIM1,后来发现TIM1溢出中断允许居然在TIMSK的第0位,我晕倒,不解······
PC6做IO要修改熔丝位,报废了3块芯片也没试出来,死心了。我好心疼啊,到目前为止已经坏了6块M8了,呜呜~~   原来考虑用PC6做输入锁定的,同时把给定值送EEPROM供下次开机用。现在只好用硬件回路实现输入锁定,周期5分钟比较输入给定是否变化,如无变化再写EEPROM。
AD7705的DRDY是读数据寄存器准备好硬件信号,我居然挂在地址总线上了。地址总线都是输出口,而DRDY平时常0,势必影响地址输出总线的稳定性。好在可以通过软件检测数据口,获取DRDY信号。
AD7705程序初步正常,只是只有一个通道0有反应而通道1无论怎么改软件都没用,奇怪!

2012-5-20
关于AD7705通道选择问题总算找到了。我是通过软件检测DRDY状态的,在读通信寄存器时不能覆盖通道位状态。也就是说,我先写08H,再读DRDY状态;这时如果是第二个通道采集数据的话,写08H就会覆盖通道状态,变为第一通道有效了。而网上大多用硬件检测DRDY就不会遇到这个问题了。

LCD1602
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单片机电路板
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用另一台稳压电源调试
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2012-5-29
今天对我的打击比较大。首先,因为改用双路电源自己的控制电源供电,把1602屏的电源搞错了,烧了。其次,用双路电源自己的控制电源供电,AD7705不工作且发烫;拔掉基准电源5V就正常了;用外接稳压电源供电一切正常。看来,控制电源的指标不高啊!准备检测控制电源。

2012-5-30
AD7705不工作且发烫原因找到了,是因为基准电源5V搞错了,基准电源不在COM与VCC之间,所以AD7705不工作。用万用表量确实是5V,其实是0V与-5V的电位差,我疏忽了。直到检查控制电源板时才发现的。看来变换供电方式一定要仔细确认正负和负载接口。

2012-6-7
软件编制与调试基本结束了。重新测了基准与反馈电压等值,计算并修改了放大倍数,选取合适的电压采样电阻。

用双路电源自己的控制电源供电
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电流与电压给定电路板
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软件编制与调试
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2012-6-13
前两天调试了AC0~36V继电器切换控制,软件编写没问题,硬件回路有一个点不动作,检查发现时一个三极管C集虚焊,补焊后正常。今天原本是重头戏,调试模拟控制板,可黄了。未插5个放大器时电源一切正常。插上所有放大器后,电源短路。换稳压电源设定短路电流100毫安,依次插入5个运放,发现LM358烧了。我只当该运放出厂就坏了。换了一块,嘿!好了!但我高兴的太早了,对部分运放调零时发现指标不对,检查到LM358时各个引脚电压都有读数,对照资料检查线路板发现电源4、8脚在设计原理图时搞反了,嗨,又是电源正负搞错惹得祸。估计这两块LM358报废了。只好用跳线修正了。

2012-6-13
离成功不远了。恒流恒压的两个运放输出翻转正常,给定和检测电路正常。通过外加稳压电源5V100mA给主回路供电,调节给定电压,输出显示无变化。驱动2N3055的电路输出开路电压4.98V短路电流86mA,属正常。测量2N3055的BE结电压基本为零。怀疑驱动电路稳压管电压取高了导致驱动电压不足,暂时停止调试。临睡前,看看设计原理图突发灵感会不会2N3055的BE极之间的10Ω与1kΩ电阻焊反了导致BE结电压接近0V?经检查,确实如此,又要拆了重改。技术工作来不得半点马虎啊!#p#分页标题#e#

恒压恒流控制板
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整机调试
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2012-06-15
整体调试开始了,电压与电流给定与电路自动调整正常。
先检查电压通道,给定电压与实际值线性严重不好。每块板单独调零与调量程,解决不了问题。

2012-06-16
理了理思路,1、单独调整电压给定板的零位与量程。2、连接好所有的电线,给定电流电压为0,电源输出正负短接。3、调电压比较器运放的两个输入端压差为零,即调整电压反馈运放零位。4、拆除电源输出正负短接,电流给定200毫安,电压给定到最大,调电压反馈运放量程。全程检查了一遍,电压给定与实测线性好了。
再按上述方法检查电流通道,问题依旧。怀疑电流取样电阻精度不高(5%),电流值一直朝单方向变化,线性极差。短路保护功能正常。

2012-06-17
电压检测与实际值线性也不好,反复调整其他电路板与AD7705的零位也解决不了问题。电压实际值越小,检测值往小的方向偏差越大,看来还是零位不好。可是设计AD7705时输入端零位是不可调整的,最后只好用软件校正解决了。
经过这些天的调试发现运放电路调整关键就是零位与满量程,一定要有一个运放作基准,调整零位在0V;确保系统全部链接,输入接地或接基准零位,再调整相关联其他运放的零位,可能该运放零位就不在0V了。如果孤立起来单独调整零位到0V,线性肯定不理想。
还发现一个问题,电源给定7.8~8.2V输出震荡,在8V时最大,偏差20毫伏左右。这个问题最后解决,接下来搞电流通道。

2012-06-17
电流检测运放的同相输入端电阻取4.7KΩ,而反相输入端的输入电阻取10KΩ,导致运放无法正常工作,同相输入端电阻取10KΩ后电流调整恢复。电流实际值偏小,换算电流取样电阻为0.425Ω。因此要重新设定运放的放大倍数。

2012-06-23
电流通道问题还是没有解决,主要是线性不好。满短路电流输出4.5A左右。设定在3A以下线性可以,给定与检测值最多差20毫安,3A以上输出呈减小趋势。可能和我设计2N3055时的驱动电流太小有关吧。考虑到用不到那么大的电流就不修改电路了。

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2012-07-12
电路板已全部焊接好,且调试好。就等机器组装了,悠哉悠哉。SLAVE电源的电流DAC1210内部电阻开关有一低位坏了,输出导致在某些特定值时高出一些数值,将就用用吧。

2012-10-28
机器组装很无聊,是一种重复性的工作,接线焊接再是接线焊接,如此反复。拖了几个月才完成,好在没有发生接线错误。
在安装1602显示屏(前面烧了1块)时发现新买的2块与原来设计用的屏尺寸不一致,坑爹啊!想重新加工窗口与打印底板黑纸。不过好在夜间翻箱倒柜时偶然发现黄绿屏,一试好用,将就了。粘安装螺丝时胶水用多了,渗到前面的有机玻璃板,前面花了,又留下瑕疵了。考虑以后大搞时再返修面板了。
整机调试时,“电源给定7.8~8.2V输出震荡,在8V时最大,偏差20毫伏左右。这个问题”消失了,可能是当时我的电源线和信号线过长的缘故,引起了控制回路振荡吧。


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升级贴,祝贺自己升高级会员。可以不受附件限制了。 

作品全角度展示。
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固定显示屏的螺丝用胶水粘的时候量大了一点,渗到前面了,白了破相了。   
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面板瑕疵等到以后大修时再打理了。


简单的静态测试:

由于没有合适的负载,只做了静态测试。

恒压5V
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示波器看波形,实在看不出什么。
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恒压10V
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恒压20V
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恒压30V
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恒流1A
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20121103_11.JPG 
恒流2A
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恒流3A
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