数控电压源与数控电流源设计课件.ppt

一、数控电压源的原理,1.概念：直流输出电压的数值可进行数字控制的电压源,参数：步进间距：电压最小的分辨率电压范围：直流电压的输出大小范围输出电流：最大的输出的电流，衡量带负载能力稳波电压：误差,一、数控电压源的原理,2.实例：设计并制作一个简易数控稳压电源,要求：a.输出电压：0V到+10V/DC可调，步进为0.1V，误差的绝对值小于1%；b.最大输出电流：1A；c.电压调整率小于1%（输入电压变化范围+3V+12V，满载）；d.负载调整率小于1%（输出电压为+9V，负载电流变化范围0.1A1A）；e.纹波电压（峰-峰值）小于输出电压的0.5%（满载时）；,1 DA转换器实现电压数控,思考题：1.假如Vout的电压范围为05V，如何通过电路转换，变为5V5V范围2.如何利用AD转换器实现电压幅度程控？,转换器位数N对输出电压分辨率的影响？,1 DA转换器实现电压数控,1 DA转换器实现电压数控,利用DA转换器实现的数控电源电压输出，存在输出电流小、带负载能力差的缺点。,1 DA转换器实现电压数控,R3作用？反馈的类型？,调节电阻R3可以运放的放大倍数。AU(空)-(R3+R2)/R1,电压串联负反馈,1 DA转换器实现电压数控,2 稳压芯片实现电压数控,Iadj小于100uA,改变RW可以改变输出的电压,2 稳压芯片实现电压数控,3 PWM实现电压数控,PWM0，VOUT=0VPWM=100%,VOUT最大输出,R1、R2、C1、C2有什么作用？,低通滤波,运放有什么作用？,阻抗变换，起缓冲作用,三种方法实现的数控电压源的优缺点分析：DA转换器稳压芯片PWM,用DA转换器实现的数控电压的系统结果：微处理器DA转换器射极跟随器AD转换器键盘显示,数控电流源,数控电压V/I转换,设计任务,1.基本要求1)输出电流范围：2002000mA。2)可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值 给定值的1+10 mA。3)具有”+”、”-”步进调整功能，步进 10mA。4)改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时,要求输出电流变化的绝对值 输出电流值的1+10 mA。5)纹波电流 2mA。6)自制电源。,方案一：开关调整型恒流源，如图3-14所示，电源Ui(交流或直流)通过开关S和滤波回路向负载提供电流。这个电流也流过标准电阻RS，而放大器A将RS上的电压降IogRS和基准电压US比较，并对电子开关S进行控制以保持输出电流Io的稳定。,方案二：连续调整型恒流源，其结构示意图如图3-15所示，其中A是放大器，它的一个输入端接基准电压US，另一个输入端加入反馈电压IogRS，由于放大器的作用，最终使输出电流在标准电阻RS上的压降和基准电压近似相等，因此得到，由此可见，连续调整型恒流源的输出电流仅由基准电压和标准电阻决定，而与电源电压和负载变化无关。,方案三：组合调整型恒流源，如图3-16所示。它将前两种方案结合起来，综合了两者的优点，即在开关调整稳压电路后紧接连续调整型恒流源电路。这样一来，开关电路输出的脉冲纹波经后接的连续调整电路调整后，最终输出的电流十分稳定，但系统也更加复杂。,电流源方案,恒流源电路,恒流源电路由比较放大器、调整管、负载和采样电阻4部分组成,RL为负载，RS为采样电阻，场效应晶体管IRFP为调整管，LM358为比较放大器，采用一个稳压二极管稳定场效应晶体管的Ugs，起到保护调整管的作用。LM358用正负12V供电，调整管IRFP用独立电源正18V供电，以满足其大功率的要求。输出电压不大于10V，输出电流范围最大为2000mA，所以负载RL在05之间，采样电阻RS如前所述取0.1。从采样电阻RS的上端引入深度负反馈到比较放大器的负级，采样电压也通过ADC输入到单片机处理；比较放大器的正极与DA模拟输出相连，通过LM358的比较放大作用以及调整管IRFP的调节作用使输出电流达到稳定。,