尝试设计一款廉价数控电源

xiao_n2

这个-12v的设计稳定吗，我每次正负电源变压器都要三个抽头（基本上就是给个运放供电）。元器件是不多，看着好累，恒流还是做硬件吧，q3，q5，感觉影响速度washu说的那个看不懂，tl084运放还行，继电器换档位加上。stc+tm7705+tm8211，其实也很便宜，自带的ad不知道性能怎么样。一直想做个数控的一直没时间做。

washu

闻太师 发表于 2018-9-13 20:55
“至于你担心的问题（所以说 358 不是正负 12V 供电吗），它是不存在的”
这个我在画板之前一直是这样 ...

可是，这有什么问题？

作为一个电源（直流稳压电源），需要关心的是
1、DAC 的控制电压能正确传递到负载 RL
2、测试的电流大小没有错误

前面分析了，1 的参考点是 DAC 参考点和 U1A 反相输入端；2 的参考点是 U1B 增益电阻的参考点（以及你抬升的参考点），那么只要这几个参考点正确接到“你认为的位置”（当然最好的位置是负载 RL），其它地方地电流的变化甚至地平面不平，又有什么问题呢

washu

闻太师 发表于 2018-9-13 21:49
我之前的说法不准确，纠正一下，我想表达的意思是：
不太确定实际的负载大小变化会剧烈到什么程度，比 ...

即使是商品电源比如 HP 6626，仔细调节电子负载让电流处于 CC 设置临界值，也会发生在 CV、CC 之间来回切换的现象

washu

bg1trk 发表于 2018-9-13 20:46
...要是我画双面板的话，会选择一个层做接地层，这个层主要的布线是大面积铺地。MCU和运放的退耦电容通过过孔焊在接地层这面，7812和1117的接地脚置于大面积铺地之内，之后铺地再分开走线。信号层几条敏感的走线做包地处理，用过孔与铺地层连接。

我的看法与你相反。

关于地位问题前面分析了，输出给负载的部分，参考点是 DAC 参考点和电压环路运放反相输入端；测量部分参考点，是检流器信号放大运放的增益电阻参考点（以及 ADC 参考点），只要它们处于一个地位，那么就没有问题。至于给模拟电路 IC 乃至单片机供电的 78xx、1117，它们的地并不影响这边，它们管好自己就行。而它们管好自己，并不需要大面积铺地。

至于包地问题，这在高频电路中常见于两个情况，一个是高数数字走线如果有并排，可能会给其中的一些包地，用于防止其中的脉冲信号串扰；另一种情况就是给相对于传输信号波长而言过长的高频信号走线包地，用于保证传输阻抗，防止信号反射。而作为直流稳压电源，以上两种情况皆无，所以也就不需要包地。

在这个问题上，我参考了 HP 6626 电源的 PCB，它确实也是按照我的分析设计的，并未给电路供电的三端稳压 IC 做铺地处理，实际上整个电源 PCB 都不做这种处理。

washu

闻太师 发表于 2018-9-13 21:07
您说的敏感信号线应该是指ADC、DAC这两条线吧，我也想过做包地处理，转念一想包地会增大分布电容、增加AD ...

上一帖说了包地的情况，我认为一个低速的直流稳压电源中不需要这样处理。实际上也没看到成熟的商品仪用电源这样处理的。

但诸如反馈环路部分确实是敏感部分，实际上我看到对它们的处理是上环 这个环和敏感走线电位相等，因此走线和环，甚至走线和其它走线之间的电容效应也就不存在了。这个处理措施在比如刚才说的 HP 6626 这种商品仪用电源中，甚至在很多成熟的仪表仪器中常见。

这个敏感走线的环在电路图中就有画出来：


在 PCB 上的环：

bg1trk

washu 发表于 2018-9-14 13:03
我的看法与你相反。

关于地位问题前面分析了，输出给负载的部分，参考点是 DAC 参考点和电压环路运 ...

只管好自己不需要大面积铺地，但是，实际面对的可能并不是只管好自己这么简单。比如使用内置ADC且以VCC为基准的芯片，地线上的压降会对基准是否准的影响很大，1117的地必须仔细处理，只管好自己不顾“用户需求”是要被投诉的 。即使有内置基准的MCU，稳定的VCC也不多余。所以，这两个地放在铺地上只有好处没有什么大的不利影响，何乐而不为呢。

是否包地要看与之相邻走线的性质，比如相邻的是显示屏的数据、时钟线，是否就要考虑抗干扰？还有，包地与背面铺地层形成的屏蔽也有利于提高抗干扰性，DIY的作品可能没条件找到个满意的机壳，因为空间紧张没准板子紧贴着变压器呢。而包地的负面影响比较小，所以，给敏感的走线“上手段”并无不可。

您拿HP的电源做参考，有相当的权威性。但是，还是要说但是，具体情况不一样。
比如说基准，HP应该是用的独立基准吧？电源只管好电源自己的事也许就可以了。如果换成片内ADC呢，电源还要确保送到片子上的VCC不受、尽量少受电流变化的影响。这就与HP的设计思路有差异了。

bg1trk

闻太师 发表于 2018-9-14 14:11
问题是整个MCU只有一个地管脚，其地线和7812/7912地线有部分重叠，当负载电流变化时调整管的基极电流即运 ...

哈哈，您用的片子还好，好赖还有个内置基准可用。我用的STM8内置“基准”不但不能直接用，而且还不准，提起就来气！基准绕来绕去还是VCC，受影响更大，地线更要小心伺候，改板改到最后用两根粗铜线直接通过去。


STM8内置“基准”没有引出脚，要先对基准和VCC进行AD转换，用已知的基准电压去算VCC的实际电压。再以VCC的实际电压为基准去算其他通道的电压，麻烦的很。

bg1trk

闻太师 发表于 2018-9-14 16:47
做第一版的时候AD采样值抖动我也是一度非常困惑，当时都有想把MCU换成STM8或STM32的冲动了，幸亏没这么做 ...

没换就对了，现在STM8涨价涨的厉害。

bg1trk

闻太师 发表于 2018-9-14 17:37
对了，您说加上PID后反而不稳定，原因找到了吗？
我现在在考虑下一版的方案，是把电压放大的运放换成失 ...

分析原因，一是参数整定，二是速度。参数整定一直搞不好，再加上我的显示和ADC转换程序写的不好，非常耗时。两者互相牵扯，综合起来总也搞不定，暂时放弃PID。

想学东西就继续搞软件，想尽快投用就换运放，各有各的好，随意玩