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试做“低功耗”60V5A数控线性稳压电源,进行时,不定时更新

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发表于 2020-6-2 20:55:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
此电源本想全部做好才展示给大家的,但现决定一边设计一边做一边介绍给大家,也请大家多提意见,过程可能要较长时间,中间也可能会更改设计,甚至会失败。
所用到的单片机代码将开源。
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以前也做过1个数控电源,但可调电压低、功率小,不太适合现用,做个大点电源的想法有一段时间,但纠结于用开关电源,还是线性电源,一直没有实施,想想开关电源网上大把,买个就行,终于下决心做线性电源,计划做2个,可单独使用,也可串在一起成±电源。

众所周知,线性电源效率低下,为保证调整管处于线性区域,必须要保证调整管输入与输出的压差大于一定的值,一般的稳压为2.5V左右,低压差的可小于1V,(这个压差,请看bg1trk版主的解释http://www.crystalradio.cn/forum ... 55&pid=22163556

影响调整管输入电压(也就是整流滤波后电压)的主要因素有三个:
市电波动造成变压器次级电压波动,可达±10%
变压器负荷从轻载到满载,变压器初级电压不变的情况下,次级电压也可下降5-10%
整流滤波后,负荷从轻到满,系数从1.4 - 1.0x,如20V交流电压,整流滤波后电压在28V-22V之间波动,这个与滤波电容大小、负荷大小有关
所以要保证线性稳压电源在各种不利条件下都能正常工作,一般的做法就是加大压差,大量功率浪费在调整管上

为减小功耗,本电源的想法是,实时监控整流滤波后的电压,实时调整电压;怎样检测滤波后的电压,调整管输入电压低的可以直接使用单片机的AD转换,但本电源最高电压比较大,10位精度有点免强,所以取用STC15W408AS + IN226,IN226是16位的,可以连续测量电压,最小测量间隔可达140us,前期做过一个测试,10ms(100Hz)1个周期内,可采集到32个左右的数据,如下图:
滤波电容两端电压.png

从上图看,已能准确检测出谷电压,当检测到压差小于2.5V(不一定是最低值,只要检测值小于2.5V),就升高 ~2V ,如果还低再升高一档,直到大于2.5V;当压差大于2.5V+2.8V=5.3V(这个5.3V应该是谷值,并在一定时间内保持大于5.3V),就下调 ~2V,这样就保证压差不至太低或太高。这里的2.5V、5.3V要等以后实测再定。~2V是变压器最小绕组电压。

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 楼主| 发表于 2020-6-20 17:02:01 | 显示全部楼层
以前所用屏幕是2.2寸,感觉屏幕有点小,分辨率有点低240×320,现在都用完了,上网找480×320的,几乎都在3.5寸以上,好不容易才找了一块3.2寸的,结果被小坑了一下,拿到手驱动是S6D05A1X芯片,商家提供的例程是STM32F103VC,使用FSMC驱动,读SD卡的图片显示,有点复杂,就移植修改一下,用STM32F103C8T6的硬SPI驱动,却死活点不亮,以前也没用过S6D05A1X芯片,以为指令不对,又去看手册,今天用逻辑分析仪分析了SPI数据,没有问题,把显示屏仔细查看,发现下图红圈中的插排有点不到位,重新插好,ok,亮了,害我白白浪费了两个晚上时间

LCD1.jpg

编了一些代码测试,这些字是低分辨率的,放大后显示的,所以显得比较粗
考虑用480×320的屏,想以后增加实时数据曲线图。
LCD2.jpg

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 楼主| 发表于 2020-6-2 22:16:07 | 显示全部楼层
冰岛 发表于 2020-6-2 21:30
如果单做一个可调稳压电源,这个电源的电压调整不在自动化控制系统里,又何必搞“数控”这套呢?一个简简单 ...

不知道我理解的可控整流是不是与你相同,由于这个电源要从0V调到60V,变压器次级每2 V一档,那就要30档抽头,厂家肯定不会给我做这样的变压器。

现在这个电压切换并不是完全独立的,是数控部分通过串口把输出电压告诉切换部分,切换部分根据测量电压计算压差自动调节档位的,不需要人工干预。

至于双旋钮机械控制稳压电源,那就买就行,没必要自己做,自己做就想做好,想办法解决存在的问题。与别人相反,本人喜欢简单问题复杂化,生命在于折腾。

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发表于 2020-6-3 20:03:31 | 显示全部楼层
其实这类电源基本都是临时测试用的,性能优先,功耗其次。
即使浪费功率100W,老化测试一天24小时也就浪费2.4度电,1块2毛钱……

真正长期工作的大多数是固定式开关电源。
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 楼主| 发表于 2020-6-2 20:57:22 | 显示全部楼层
目前PCB板子已收到并焊好, 变压器收到但需要时间改造,目前还没有验证,不知是否有错误。

正面
电压切换1.jpg

背面
电压切换2.jpg

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发表于 2020-6-2 21:14:01 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2020-6-2 21:35:44 | 显示全部楼层
书到用时 发表于 2020-6-2 21:14
想学一下板子上那个小螃蟹的Logo是怎么画的。

立创EAD有个插入图片,上传图片后可以帮你处理成线图插入板上

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发表于 2020-6-2 22:09:37 | 显示全部楼层
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发表于 2020-6-2 22:23:57 | 显示全部楼层
学习学习,进来学习
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发表于 2020-6-2 22:25:15 | 显示全部楼层
冰岛 发表于 2020-6-2 21:30
如果单做一个可调稳压电源,这个电源的电压调整不在自动化控制系统里,又何必搞“数控”这套呢?一个简简单 ...

发个原理图学习学习
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发表于 2020-6-2 22:25:43 | 显示全部楼层
这种控制方式或许不适合发展时代没见有成品?
楼主已经在做,期待楼主成功再来分享。

6楼说的情况在实验时应该试试。
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 楼主| 发表于 2020-6-2 22:26:23 | 显示全部楼层
闻太师 发表于 2020-6-2 22:09
以下问题楼主有没有考虑:
1. 市电电压有可能短时间内快速突变
2. 负载电流也可能短时间内快速突变,比如 ...

谢谢!这个有考虑的,解决办法是电压升档后,不会马上降档,需要一定时间才能降档,这个时间试过才能定。

这五个继电器不是一个接一个切换的,是同时切换的,试过,切换时间3ms,所以电容可能需要比较大
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发表于 2020-6-2 22:36:56 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2020-6-2 22:48:38 | 显示全部楼层
闻太师 发表于 2020-6-2 22:36
继电器的动作时间可能不一致,同时动作可能会同时导通。

每个继电器接一绕组,理论上即使有快有慢也不会造成变压器短路,不过要接变压器实测才知道。
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发表于 2020-6-2 23:43:21 | 显示全部楼层
chhds 发表于 2020-6-2 20:57
目前PCB板子已收到并焊好, 变压器收到但需要时间改造,目前还没有验证,不知是否有错误。

正面

松力的这种继电器要是在5A情况下切换有可能会发生问题(接点熔合)。

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发表于 2020-6-3 06:32:04 | 显示全部楼层
我喜欢,先预祝lz成功
以上各位高手提出的问题,希望也给个解决方法,不要打击lz的积极性~!!!
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发表于 2020-6-3 09:13:59 | 显示全部楼层
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