DIY 0-30V、0-15A数控电源，完工。

bg1trk

搞这个电源的初衷是想学学STM8单片机，做数控电源正好把单片机常用的东西差不多都涉及到，手上也有常用的元器件，凑吧凑吧就弄出这么个玩意来。

硬件大概情况：
主控用的是STM8L151，AD是芯片自带的12位ADC，DA是12位芯片MCP4822。
输入设备是一只EC11型旋转编码器，显示为1.44寸的彩屏。
运放型号AD620、OPA2277。
调整管是8只功率MOS管，型号2SK2837。
整流滤波为35A硅桥、63V39000UF大电容。


整机参数：
输入电压210-240V。
最高输出电压30V，最大输出电流15A。
电压、电流调整最小步进值0.01V、0.01A。
显示精度0.01V、0.01A。
最大波纹小于5mV。




硬件框图：


整机外观：
机壳是一台报废的UPS改的，调整管所在的功率组件外置，散热器长了些，懒得切了。
面板力求简洁（其实是懒），只布置了接线柱、显示屏和编码器。
参数调整用一只编码器解决，短按编码器开关转换调整位，被选中的调整位红底显示，旋转编码器改变选中位的数值。电压、电流的设置和显示最小步进值位0.01V、0.01A。长按编码器开关，输出状态可在预置和输出间转换。
显示屏还可显示输出电压、电流曲线，输出功率和负载电阻，以及按安时、瓦时计量的输出电量。白色四位数字是工作时间，调试用的，还没删。
散热器上的两只CPU风扇为温控调速，主控根据散热器温度以PWM方式控制风扇转速。







内部情况：
变压器、滤波电容和整流桥占了大部分机内空间，切换、辅助电源板和风扇驱动板在机箱后挡板上，数控板和调整板在前挡板上。
机器总共装了5块板子，这些板子本来是制作过程中用于验证、实验的，后期实在懒得再重新画板、打板，几块“实验板”改吧改吧硬着头皮上岗吧。




各种零七八碎：
拆空的机壳，机壳、变压器留用，其它全下岗。


数控板、调整板、电源板，三块在做测试的板子。


调整管所在的功率组件，工作包线范围内调整管最大功耗200W左右，散热器配两个风扇能应付的来。室温25度，调整管最大功耗情况下实测散热器最高温度55度左右。


大电容


两只250VA的变压器。EI型变压器是原UPS变压器，双8.5V。CD型变压器是以前的存货，15V。两只变压器凑在一起，最高输出32V，勉强满足30V输出的要求。三个次级绕组通过继电器切换，电压以8V步进，可分成4段。



制作过程拍的一些连七八糟的画面：
显示屏最初用的是128*64的OLED屏，有一部分程序的调试是在这个小屏上完成的。屏幕实在太小，后期换为128*160的1.44寸TFT彩屏。

bg1trk

三大属相 发表于 2018-8-29 21:58
好技术。最怕编程。请问版主，为什么用两个变压器？

EI型变压器是原UPS的变压器，输出双8.5V，电压不够用。
另加了一只15V变压器，最高电压凑到32V，勉强满足稳压输出30V的要求。

bg1trk

装好后老化、测试情况。



设置电压5V，空载时表测实际输出为5V，屏显值也是5V。


带7.5A左右负载，表测5V，屏显5.01V。



设置电压30V，空载和不同负载情况下输出、显示情况：
（14.4A的那张图，电流已超出万用表量程，屏显值是用75mV分流器校准的）










电流设置为5A、9A时，恒流输出时的情况：






设置和屏显与UT61E、17B这俩表对比，误差上限大部分都在0.5%--1%之间。
输出波纹峰值小于5mV，均方根值小于2mV。
10A以下连续工作没有问题，15A最多只做了连续3-4小时测试，变压器和整流桥的温度比较高。










断断续续测试了又一个月，长时间输出15A时整流桥和变压器温度比较高，变压器70度、整流桥加了个小风扇的情况下65度。切换继电器满额使用，壳温60度左右。反而是主散热器温度比预想的低，最高50多度。接线柱用的偏小了，大电流输出时有温度，要换成纯铜的大接线柱才靠得住。


按使用习惯把程序做了几处修改：
1、开机默认电压设为3.3V、电流5A。3.3V、5V比较常用，默认3.3V调到5V也方便。5A电流一般也够用了，不用经常调整，即使长时间短路，调整管温度也不高，风扇不吵人。
2、电压调整时，最高可调位改为个位，电压的十位数设为不可手调。预防使用过程中误碰编码器时电压按10V大幅度步进，烧负载。
3、微调了温控参数，散热器45度时PWM开始输出，占空比10%，微风。温度升高转速递增，散热器55度时PWM占空比100%，风扇全速。实际测试，风扇很少处于全速状态。
4、开机加了一小段延时，开机后延时3秒，等待电路稳定后再输出。

经过一段使用，除了15A输出时某些部件温度较高，其他都没问题，电源表现稳定可靠。各种短路、大负载都能抗下来。开关机曲线也完美，没有出现过冲，可以挂着负载放心开机。

liang1981

楼主好手艺和技术

浮云

好功夫，谢谢分享，

bg1trk

巴比特罗尼 发表于 2018-8-29 20:58
楼主能给个显示部分的链接吗？

如果您只买屏，某宝搜1.44寸TFT彩屏，有很多，价格10-30元之间吧。

fshwen

终于看到成品了，好！那个显示数值的前导0能去掉吗

bg1trk

fshwen 发表于 2018-8-29 21:12
终于看到成品了，好！那个显示数值的前导0能去掉吗

可以去掉。

李雨萌

感觉楼主显示部分做的很用心！我也一直想做个大华或者兆信的数控改装套件，但是一直没空。想加上软件校准，感觉比较难，楼主有没有好的思路？另外楼主的这个作品里面基准用是什么芯片？

bg1trk

李雨萌 发表于 2018-8-29 21:28
感觉楼主显示部分做的很用心！我也一直想做个大华或者兆信的数控改装套件，但是一直没空。想加上软件校准， ...

DA使用4822芯片内置的基准源，精度足够。
AD的基准就是数控板的VCC，这个比较“弱”。硬件上稳压再稳压，软件上校准再校准，基本可用。建议您用独立基准，否则调试时比较痛苦，飘啊飘，简直是飘飘欲仙 。
软件校准，您搜搜“曲线拟合”、“最小二乘法”。

zeng_zww

版主好手艺，做得挺漂亮的。

三大属相

好技术。最怕编程。请问版主，为什么用两个变压器？

天天做梦寂寞

可以出套件了

ysfc51

请教楼主，那个硬件框图是什么什么软件画的，感觉很清楚明了，又漂亮