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标题: 自制精密数控电源 [打印本页]

作者: cqmiao 时间: 2011-2-7 22:01
标题: 自制精密数控电源
以前08年的时候，我自制了第一台数控电源，当时这台电源比较简陋，用的是M8输出两路PWM进行二阶积分作为基准电压，OP07运放作为控制器，输入用的4x4矩阵键盘，电路板用的热转印自制的。

以前用热转印做的主控板正面
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反面，送香水太多比较恶心
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整体外观
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内部，调整管质量不错，用的正品的3DD9D
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纪念一下，已经被我拆掉了，2008-10-4月完工的
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虽然对于以前我用的电源来说是一个跨时代的东西，但是问题存在不少。

1、电压不精确，漂移严重，原因是当时图方便无经验取样电阻用的一个多圈电位器直接进行分压，本身温漂就大。

2、结构设计缺陷，散热器是被动散热，内部温度高，导致温漂更加厉害

3、PWM二阶积分做基准本身就不太精确，M8内置AD（10bit）分辨率也不够

4、机壳用的原有电源机壳，老旧体积大不美观，矩阵按键手感不好

5、当时编程水平有限，程序用了大量延时函数，按键程序优化不好，造成按键反映慢

6、设计经验不足，电路设计有些小缺陷。

虽然后面我准备用开关电源做一台双路的，当时用光耦隔离通讯都搞定了，这台电源设计思路很先进，用的KIC-125开关模块进行跟随一级降压，第二级用传统的线性稳压，第一次自制了风道散热器效果不错，这次都是用的这台散热器。最后因为模拟电路的一些设计缺陷以及有些元器件故障而夭折，废了不少功夫，可惜。。。

上个图：

首先引入了模块化设计的经验
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用了光耦对MCU板和模拟板进行全隔离数据通讯，AD输入和DA输出都是全隔离
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内部一览,用了风道散热器和开关电源
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外部图,用的1604液晶屏和USB通讯口
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这两个电源虽然没有成功,但是为这次的电源积累了经验,现在这台电源我吸取了这两台电源的设计教训，全面重新设计，整个电源从设计到完工，历时2个月，其间总的来说一番风顺，但是也出了一些小波折。

首先，这次这台电源的设计思路是输出电压电流精确，温度漂移小，纹波小，操作方便人性化，界面简洁高效，散热好。

这次还是准备做一台纯线性的电源，毕竟是桌面实验用电源，体积虽然要求小，但也不是很极端，而且纹波干扰也好控制。而且过载能力强，相对安全。

外壳是我在网上花了45元包快递买的一个UPS空壳，做工挺不错的，大小也挺合适，可惜开工前没有拍照片～

变压器用的以前的80年代生产的，输出电压0v-6.3v 34v-0v-34v 0v-26v，带静电屏蔽层，当时国营大厂出的，做工很好，发热小运行起来安静得很，功率估计有300w以内。所以设计输出电压就是0-25v 0-5A，比较保守。
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散热器，自制的风道散热器
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整流滤波板，用雕刻机做的板子，20A的桥堆，桥堆在底面，涂上硅脂，将底盘作为散热器，用了4个63V 10000uf的滤波电容
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打孔安装上去大小还挺合适
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装上散热器看看，还行。
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雕刻机做的调整管输出部分电路板
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焊接上元件，调整管用的是TIP35C，15A，125W功耗，用的dale 0.5欧电阻进行均流
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装上散热器后面板后看一下效果
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雕刻机做的给运放双路供电的电路板，因为变压器自身限制，只有用两级稳压，用三极管把44v直流电压降到22v左右，然后再用7812和7912输出正负12v，上面外带了一路给CPU板供电的+5v电源,这里有一个小插曲,装上后带负载发现5V那一路电压不够，没办法，急中生智，把6.3v那一路交流输出倍压整流后再送入5v稳压板，这下就完全搞定了。而且倍压后大概在12v的样子，正好也给散热器风扇供电了。
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焊接完毕后用螺丝装载变压器上面，空间正好合适
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整理一下走线
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用雕刻机铣前面板，用ARTCAM设计的，这次雕刻机可是立功了。
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装上器件，很合适，现在介绍一下，那个电源开关是以前从star针打上面拆的一个德国产的电源开关，蓝色的是一个OUTPUT自锁开关，黄色和白色旋钮不是电位器，是ALPS的EC11旋转编码器，这次这个编码器给力，调节很方便。液晶用的1604字符液晶屏，输出接头是纯铜的带香蕉插座的专用接线柱。
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把前面板的铁框架装上去，大概比一下空间准备开孔
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用雕刻机给铁板开孔，吃力，刀具不好
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装上后，还行。。。。
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可怜的铣刀，完全被烧毁了
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通电试试，还不错。。。有模有样的
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把前面板装上去看看剩余空间如何，好安装主控板。
嗯，有点样子了。。。。
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将各种电源线、信号线等引出，扎好，为下一步做好准备。
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电路设计完毕，上雕刻机刻电路板
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MCU板焊接完毕，还是用的M8直插芯片，AD用的16位的双通道MX7705，DA用的MAX5321，自带10ppm内部基准的12位双通道串行DA,很爽!通讯还是用的MAX232CPE，做成了插座模块化，直接插上去，便于维护。
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写了一个测试程序，嗯，还行。
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这次的重头戏，模拟板，还是雕刻机刻的
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焊接得不好看，大家将就看一下
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安装完毕，介绍一下，该板用的运放是OP177GP低失调精密运放，运放分压电阻全部用的718厂的 25ppm 0.1%精密金属膜电阻，电流检测用的DALE LVR-5 0.1欧的，还有一个芯片是MAX6325，给AD,MX7705做基准的2.5000v基准芯片，1.5ppm的。
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组合起来看看效果
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装上去后的效果，散热器上加入了LM35温度检测IC
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从上面看看
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旁边看看
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看看脸蛋
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看看旁边
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看一下小pp，后面由于绝缘胶条跑出来了一点，所以感觉散热器好像是歪的，实际上不是的
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暂时写了一个驱动DA的程序，测试一下模拟板，看看效果
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输出10.00V 2A
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2A恒流状态下的5欧负载纹波，纹波Vmax 在2mv-4mv之间跳动，非常好了～～
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完善程序，测试中，调节10。00v，输出10.000-10.001v之间，室温15度，用电吹风将电路整体加热到50度左右，电压只飘末尾5个字的样子，也就是5mv
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设置界面，设置成20v，3.5A 恒流，旋转编码器确实好用，优化了程序，手感没有丝毫延迟，为了增加易用性将设定值保存入EEPROM里面，下次开机按OUTPUT直接输出上次关机前的设置电压电流
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运行界面，3.4996A输出，室温15度左右，散热器温度最高到26度的样子，效果非常好。
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用的5欧 50w负载
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负载纹波，4mv Vmax，很不错
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10V输出的时候
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制作完毕，用油性笔留个爪印。。。丑。。。。
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整体一览·～～～
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散热器上加入了温感IC，所以设定了一个超温限制，散热器温度超过60度（比如说散热风扇故障，气流不畅通），自动切断电流电压输出。

由于现在还用不到远程监控数据功能，所以上位机程序还没有开发（准备用C++ BUILER)，现在是每0.5s 发送一次本机电压、电流设定值，温度告警设定值，以及当前AD采集的电压、电流、功率、散热器温度值。

电源完成，长33cm 宽11cm 高17cm  全重6.5kg

总的来说，这个电源达到了设计效果，还是比较满意，太累了，需要放松一下了。。。。

[ 本帖最后由 cqmiao 于 2011-2-7 22:31 编辑 ]

作者: qszhang 时间: 2011-2-7 22:17
很好，很强大，羡慕且佩服

作者: tube 时间: 2011-2-7 22:25
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作者: cqmiao 时间: 2011-2-7 22:31
要死了，终于编辑完了。。。。。

作者: 老三 时间: 2011-2-7 22:58
太厉害了！！楼主模拟数字单片机通吃！！

作者: 154444 时间: 2011-2-7 23:06
那是相当的厉害

作者: 老玩童儿 时间: 2011-2-7 23:28
高人，动手能力超强。

作者: zjchrb 时间: 2011-2-7 23:46

厉害！！又见大作！！

作者: 马到成功 时间: 2011-2-8 01:12
能人，高人，

作者: πRR 时间: 2011-2-8 07:28
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作者: 2051 时间: 2011-2-8 08:13
确实很好看，下了本钱，工作台在阳台上吗〉

作者: daweiqin 时间: 2011-2-8 13:23
数字模拟软硬皆通，佩服。对雕刻机很感兴趣。

作者: yacasu119 时间: 2011-2-8 19:01
做的非常好,欣赏了好几遍,

最后再提个小建议,

变压器重新做,做成继电器切换分段调压的.把效率提高上来.

作者: cqmiao 时间: 2011-2-8 19:07

原帖由 yacasu119 于 2011-2-8 19:01 发表
做的非常好,欣赏了好几遍, 最后再提个小建议, 变压器重新做,做成继电器切换分段调压的.把效率提高上来.

不是我不想，主要是变压器不想浪费了，这个变压器经过长期考验，质量很不错，不想再花钱了。

作者: 154444 时间: 2011-2-8 22:51
标题: 此建议提得好！
【

原帖由 yacasu119 于 2011-2-8 19:01 发表
做的非常好,欣赏了好几遍, 最后再提个小建议, 变压器重新做,做成继电器切换分段调压的.把效率提高上来.

】
非常支持LZ接受此建议。谁支持、谁就实际行动，我特别向LZ免费提供一台：多路变压器。

作者: yyd2011 时间: 2011-2-8 22:57
向楼主学习

作者: 胆机 时间: 2011-2-9 00:02
厉害的diy 牛人

作者: 飞雪千里 时间: 2011-2-9 00:31
真是高手，值得学习，成品看起来很精致！

作者: tubefans 时间: 2011-2-9 01:12
不错,属矿坛不太多见的大作,也用上了单片机编程,有技术含量,赞一个!看到了楼主的雕刻机、Fluke187和普源示波器,都是利器。楼主的雕刻是自制的,还是买的呢,能否提供相关信息。

作者: cqmiao 时间: 2011-2-9 09:27
以前在asianDIY 买的2518c 黑金刚雕刻机，加配的滚珠丝杠，自己换的主轴电源（0-110v 450w开关电源）还有主控板（以前是A3977，估计是板子有问题，后来换成6550就好了），全套4xxx元，亏大发了

作者: sze8 时间: 2011-2-11 12:39

有技术会制作，DIY很强大！

作者: 大灰狼dhl 时间: 2011-2-11 17:24
佩服！楼主全才，把那个风扇移到外面再加个防护网，由里向外抽风要好一点，里面有点挤。

作者: lzp0902 时间: 2011-2-11 18:17
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看楼主这个图，输出电压下降不少，是变压器功率不够还是取样点不对？

作者: wblqx 时间: 2011-2-11 20:21
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作者: jzyzm 时间: 2011-2-11 22:34
大作，佩服。LZ高人那。

作者: cqmiao 时间: 2011-2-11 22:58

原帖由 大灰狼dhl 于 2011-2-11 17:24 发表
佩服！楼主全才，把那个风扇移到外面再加个防护网，由里向外抽风要好一点，里面有点挤。

当时这样考虑过，但是由里向外的话散热片区域是负压，空气密度低于外部，不利于带走热量（有一点影响），而由里向外吹的话，散热片处是正压，空气密度大，单位时间带走的热量也多。

作者: cqmiao 时间: 2011-2-11 22:59

原帖由 lzp0902 于 2011-2-11 18:17 发表
775608
看楼主这个图，输出电压下降不少，是变压器功率不够还是取样点不对？

非也，请仔细看。
我用的5欧的负载电阻，设置的恒流点是3.5A，现在实际上已经是恒流模式了，电压当然会下跌，否则恒流就没有起作用了

作者: lzp0902 时间: 2011-2-11 23:28
如果设置恒流5A，在输出3.5A下，输出电压比设置电压下降多少？

作者: cqmiao 时间: 2011-2-11 23:31

原帖由 lzp0902 于 2011-2-11 23:28 发表
如果设置恒流5A，在输出3.5A下，输出电压比设置电压下降多少？

由于取样点非常靠近输出端子（单独一根线），所以输出端子两端电压纹丝不动。
变压器、桥堆、滤波电容、调整管输出7A都轻松。

[ 本帖最后由 cqmiao 于 2011-2-11 23:33 编辑 ]

作者: lzp0902 时间: 2011-2-11 23:34

原帖由 cqmiao 于 2011-2-11 23:31 发表

由于取样点非常靠近输出端子（单独一根线），所以输出端子两端电压纹丝不动。
变压器、桥堆、滤波电容、调整管输出7A都轻松。

好电源！

作者: mmwebo 时间: 2011-2-13 09:22
标题: 很费心啊！！
面板再美化一下。

作者: 老鹰2007 时间: 2011-2-13 14:33
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作者: 一泓清泉 时间: 2011-2-13 18:35
太强了，佩服！

作者: kushiji 时间: 2011-2-14 06:52
DIY的手艺不错，学习了，佩服。

作者: lybxf 时间: 2011-2-14 09:57
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作者: yndldjg 时间: 2011-2-15 10:30
高手，高手，高高手，太漂亮了，反复阅读多遍。控制、显示部分成本在多少？强烈要求出套件与坛友分享。象我一样好多坛友不会搞单片机，或者提供烧录好的片子与电路图也可以。

作者: w36066 时间: 2011-2-21 23:57
太强大了，佩服得！！

作者: 文杰无限 时间: 2011-2-22 13:52
楼主供应一套这样的套件多少钱，有意思和你买一套。我不会单片机，麻烦烧录好后的价格。呵呵。。。

作者: lxa000 时间: 2011-3-7 01:39
从电路的设计
到pcb的制作
最后总装调试
全部由自己独立完成
我认为：
这个才是真正意义上的 DIY！！！

作者: 李成军 时间: 2011-3-7 08:33
强烈顶楼主下，DIY高人呐连烟道都装上可见其专业呀！

佩服！！！

作者: 混水摸鱼 时间: 2011-3-7 11:47
楼主供应一套这样的套件多少钱，有意思和你买一套。我不会单片机，麻烦烧录好后的价格。呵呵。。。

有意要一套。

作者: 书过留香 时间: 2011-3-7 15:03
动手能力太强大了

作者: ryebread 时间: 2011-3-7 16:43
楼主是高手,工具也很齐全,
也想DIY一个,要是资料是分享下就更好了

作者: 音艺 时间: 2011-3-9 08:29
羡慕且佩服

作者: zhmy88288 时间: 2011-3-9 08:47
雕刻机不错,,几钱买的??这个连铁皮都能雕刻??真厉害.

作者: cqmiao 时间: 2011-3-10 11:50
经过一个多月的老化考验，该电源工作环境温差基本上有5度以上了，同样设定值，实际输出值1mv都未变，看来美信的基准还是相当给力，718厂的精密电阻也非常不错。

作者: sprint 时间: 2011-3-10 12:59
雕刻机还以为是医生的PVC呢。万用表换成福禄克的，比U61E的手感好多了。

作者: Tieg3023 时间: 2011-3-10 14:26
加工设备的手

作者: puff 时间: 2011-3-12 20:32
再次膜拜超级大作。

模拟部分的电路，能不能发个清晰点的大图让我等菜鸟也学习一下？谢谢

作者: sccj 时间: 2011-3-13 16:53
标题: 太强大了，太牛了，佩服。
太强大了，太牛了，佩服。

作者: cqmiao 时间: 2011-3-23 10:42
清晰大图不是已经传上来了啊？

作者: zhmy88288 时间: 2011-3-23 12:22
雕刻机多少钱买的???

作者: sccj 时间: 2011-3-26 02:54
标题: 开关电源版本的
开关电源版本的
http://www.crystalradio.cn/bbs/thread-172153-1-6.html 他这个太贵了

作者: ljj8580 时间: 2011-4-9 14:22
那是相当的厉害

作者: prettylf 时间: 2011-4-9 21:02
哇。有电脑雕。也有示波器。也有。。。。。。。。
好东东真多啊

作者: js50xly 时间: 2011-4-18 21:09
很好，很强大，羡慕且佩服,高人！高人！！雕刻机很实用

作者: cqmiao 时间: 2011-4-22 16:18

原帖由 sccj 于 2011-3-26 02:54 发表
开关电源版本的
http://www.crystalradio.cn/bbs/thread-172153-1-6.html 他这个太贵了

这个太贵了？我这个价格估计是他的两倍（还不算人工）

作者: liangkan 时间: 2011-4-26 15:03
坛子里不是很多人做套件买的吗？这次为什么不做了，有人做的话，我第一个订。

作者: whetyy 时间: 2011-4-26 21:31
LZ乃高人也

作者: yanxinboy 时间: 2011-4-28 11:13
楼主做的非常好. 学习拉

作者: cqmiao 时间: 2011-4-28 11:22

原帖由 liangkan 于 2011-4-26 15:03 发表
坛子里不是很多人做套件买的吗？这次为什么不做了，有人做的话，我第一个订。

没这个精力搞啦。

作者: guohuainanren 时间: 2011-5-2 20:10
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作者: xiaomu 时间: 2011-5-2 21:09
LZ 好工具好手艺
那个福禄克表要1、2K吧，还有那个四电池充电器是伏霸牌吗哈哈

作者: cqmiao 时间: 2011-5-4 23:35
回楼上，那个充电器是三洋MR56S，带放电的。

作者: lhj683641 时间: 2011-5-21 16:00
能不能把原理图发给我？
867499171@qq.com

作者: tx3851 时间: 2011-5-22 00:03
牛，不是一般的牛，膜拜

作者: tomny_gx 时间: 2011-5-22 19:12
高人，动手能力超强

作者: strive 时间: 2011-5-23 11:03
学习！就这小小的台稳压直流电源，就倾注了楼主的很多心血，支持原创！
希望在看见楼主大作！

作者: lhz6974 时间: 2011-6-21 09:29
楼主的电源做的太好了.顶一下

作者: xdowns 时间: 2011-6-23 17:38
内外兼修高手，佩服！！！！！！！！！！！！！！！！！

作者: mioon 时间: 2011-7-11 11:29

不是我不想，主要是变压器不想浪费了，这个变压器经过长期考验，质量很不错，不想再花钱了。
cqmiao 发表于 2011-2-8 19:07

不用分段变压器会造成立调整管功耗过大

作者: cqmiao 时间: 2011-7-11 13:35

不用分段变压器会造成立调整管功耗过大
mioon 发表于 2011-7-11 11:29

当时设计的时候就考虑到这个问题，所以调整管功耗和散热器都留有很大余量，均流也很可靠。

作者: mioon 时间: 2011-7-11 14:29

当时设计的时候就考虑到这个问题，所以调整管功耗和散热器都留有很大余量，均流也很可靠。
cqmiao 发表于 2011-7-11 13:35

还是有点悬啊，如果你变压器输出电压是30V，那么输出直流5V10A，那电源调整管的功耗将是

（30V*1.2-5V）*10A=270W

作者: cqmiao 时间: 2011-7-11 14:36
最大耗散功率只有150W的样子

作者: cqmiao 时间: 2011-7-11 14:37

还是有点悬啊，如果你变压器输出电压是30V，那么输出直流5V10A，那电源调整管的功耗将是

（30 ...
mioon 发表于 2011-7-11 14:29

我这个电源最大电流5A，我的设计思路是能长时间工作在5A设定电流下输出短路情况。已经测试过，完全没问题，均流正常，两个调整管半小时后，电流差异在0.1A以内。

作者: lostime 时间: 2011-7-11 19:08
工程浩大，俺菜鸟观摩先，搞不定啊

作者: 城北 时间: 2011-7-12 15:06
厉害！！

作者: yan791549173 时间: 2011-7-12 22:50

好酷呀。。学习

作者: zhmy88288 时间: 2011-7-13 10:14
这个自制的难度太高了，，，

作者: gaoyoucheng 时间: 2011-7-14 22:53
看着楼主的电源觉得备受鼓舞。我也正在做数控电源，AD和DA都是用的12位的，估计作出来和这个性能指标有些接近。但是不知道自己有没有能了做出来，先在这里预祝自己成功吧。

作者: 眉间尺 时间: 2011-7-16 21:25
请问楼主为什么既用了 AD 芯片, 又用了 DA 芯片啊?

作者: yangcheng84 时间: 2011-7-17 12:21
楼主是在强悍！

作者: cqmiao 时间: 2011-7-17 19:13

请问楼主为什么既用了 AD 芯片, 又用了 DA 芯片啊?
眉间尺发表于 2011-7-16 21:25

1、为什么用了AD芯片：原因是AVR 内置AD只有十位，远远不能满足要求，所以选用了AD7705 16位双通道ADC
2、为什么用了DA芯片：原因是AVR没有内置DAC，而该电源精度和稳定度与DAC有极大关系。

作者: cqmiao 时间: 2011-7-17 19:15

看着楼主的电源觉得备受鼓舞。我也正在做数控电源，AD和DA都是用的12位的，估计作出来和这个性能指标有些接 ...
gaoyoucheng 发表于 2011-7-14 22:53

电阻和运放还有基准是关键，否则光有高位 AD/DA用处不大。特别是电阻，请注意。

作者: 眉间尺 时间: 2011-7-17 20:23
如果不需要检测输出电流, 是否可以用送给 DA 的数据经过变换作为输出电压显示呢? 按说送给 DA 的数据与输出电压是一一对应的啊.

作者: cqmiao 时间: 2011-7-18 08:57

如果不需要检测输出电流, 是否可以用送给 DA 的数据经过变换作为输出电压显示呢? 按说送给 DA 的数据与输出 ...
眉间尺发表于 2011-7-17 20:23

这是在很理想的状态下，而且必须是CV状态下，如果进入CC状态下，DA设置电压和实际电压输出就不一致了。

作者: 眉间尺 时间: 2011-7-18 21:21

这是在很理想的状态下，而且必须是CV状态下，如果进入CC状态下，DA设置电压和实际电压输出就不一致了。
cqmiao 发表于 2011-7-18 08:57

明白了. 多谢.

作者: andyxly 时间: 2011-8-8 17:41
很不错啊。欣赏加支持！

作者: 学海无涯 时间: 2011-8-8 21:18

不是我不想，主要是变压器不想浪费了，这个变压器经过长期考验，质量很不错，不想再花钱了。
cqmiao 发表于 2011-2-8 19:07

见你那变压器26V绕组在最外层，其实很容易在边缘挑个抽头出来。对节能和降低温升有很大好处。

作者: cqmiao 时间: 2011-8-9 09:06

见你那变压器26V绕组在最外层，其实很容易在边缘挑个抽头出来。对节能和降低温升有很大好处。
学海无涯发表于 2011-8-8 21:18

实验电源，稳定为主，功耗和节能到是其次，不想破坏这个变压器的原有结构了。

作者: 杨英颢 时间: 2011-8-9 10:42
楼主好手艺！顶一个还得赞一个

作者: BAIZQ 时间: 2011-8-9 19:55
佩服学习加恭贺！

作者: 天空之城 时间: 2011-8-14 11:53
和工厂生产的一模一样，真不错。

作者: sze8 时间: 2011-10-14 21:43

严重佩服一下！
我是来学习的。。数字电源目前到底用哪种MCU控制精度和稳定性好啊

作者: ljj8580 时间: 2011-10-18 09:13
厉害！建议发到DIY大赛去。

作者: 261307853 时间: 2011-10-21 12:47
丫丫个呸，这哪是DIY呀，这简直就是正规军呀，佩服楼主，做的太OK了，这设备也太OK了。

作者: ledatou 时间: 2011-10-22 00:45
楼主的做工不是一般的犀利啊！！！

作者: 1025163263 时间: 2011-10-22 17:51
回复 1# cqmiao

楼主真是高人！从技术到设备都很强硬。帮顶

作者: lzdfk 时间: 2011-10-23 21:59
牛人无处不在呀！

作者: jun427 时间: 2011-10-24 12:00
电路板做的象艺术品一样

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