一种基于大功率FET的数控直流电流源设计
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:646
关键词:微控制器:lcm;模块化;大功率场效应管;闭环控制
o 引言
本文研制的电源是为满足生产和教学科研应用的直流恒流源。采用软硬件结合的方法,能够输出恒定直流0~2000ma,步进8ma,纹渡电流≤2ma。用户通过手动设定需要的数值,可以准确得到稳流输出。本系统拥有友好的界面,是可以应用在生产、科研及教学活动中的数控直流恒流源。并且,产品扩展了网络仪器的功能,用户通过远端监控。能够使本产品工作在比较恶劣的远端生产环境中,达到恒流输出的效果。
l 方案论证及比较
1.1 控制方案
方案一:采用数字信号处理器(dsp)。
dsp功能强大,能完成许多复杂的控制和数据处理任务,但其价格一直居高不下,成本较单片机高。对于恒流源控制来说,不具有普适性。
方案二:采用cpld或fpga作为主控制器控制a/d、d/a转换及健盘和lcd控制。
此方案逻辑电路复杂,且灵活性较低,尤其不利于各种功能的扩展。更由于频率较高,与单片机的通信编程复杂,时序控制困难。考虑到本课题的重点是实现电流信号的精确输出,而不是逻辑控制,故不选用此方案。
方案三:采用5l系列单片机。
51系列单片机造价低廉通用性好,市场应用成熟,用此单片机足以完成课题要求,使资源利用率较高。
经研究,我们选用方案三。
1.2 键显方案
方案一:采用数码管显示。
数码管亮度高、体积小、重量轻,但其显示信息简单、有限,在本课题中应用受到很大的限制。
方案二:采用液晶显示模块。
液晶显示功耗低,轻便防震。由于本课题显示信息比较复杂,采用液晶显示界面友好清晰,操作方便,最示信息丰富,而且避免了led的动态扫描,使程序设计更加简单。键盘采用通用集成芯片82c79控制。减少了ncu的i/o口的使用,减轻了编程的复杂度,提高了系统资源利用率。
经研究,我们采用方案二.液晶选用了hsl2864—12lcm。
l.3 v/i转换方案
方案一:采用压流变送器xtrllo。
此种方案会使恒流输出十分稳定,但是输出电流较小,后级电流放大难以实现。专门的电流放大器价格昂贵且器件难以购买。
方案二:采用直流负反馈电路。如图l所示。
通过反馈使硬件搭建简单,且由于我们选择了低温漂的精密放大器,使得电压和电流的线性度非常良好。
最后,我们选用了方案二,使压流转换较容易实现。
2 系统设计
2.1 硬件设计
系统采用89s52为控制核心,分为稳压直流电源模块、v/i转换模块、a/d和d/a模块、键盘显示模块、网络仪器模块。系统总体设计框图如图2所示。
2.1.1 微控制模块
控制中心采用89s52。89s52相比于89c51价格基本不变,甚至比89c5l更低,具有更高的性价比。为了串口通信波特率的设定,选取晶振为11.0592mhz。由于系统采用了模块化设计,故在系统板上加载了82c79、ad0809、并口液晶等的标准接口。
2.1.2 直流稳压电源模块
由于单片机及其外围的用电模块都用5v或正负12v直流电源,而电网电压为220v交流电,因此需要没计电源。利用2w的变压器将220v的电网电压变压后,加在桥式整流电路的两端进行全波整流。利用三端稳压电源分别产生正负12v和5v的电压。三端稳压电源选择lm317、7812、7912和7805。由于负载输出电流很大,故有一路电源选用了高输出电流的三端稳压器lm317。
lm317的最大输出电压为35v,最大输出电流是3a。
直流稳压电源的电路图如图3所示。
2.1.3 a/d和d/a转换模块
o 引言 l 方案论证及比较 通过反馈使硬件搭建简单,且由于我们选择了低温漂的精密放大器,使得电压和电流的线性度非常良好。 2 系统设计 2.1.1 微控制模块 2.1.3 a/d和d/a转换模块
关键词:微控制器:lcm;模块化;大功率场效应管;闭环控制
本文研制的电源是为满足生产和教学科研应用的直流恒流源。采用软硬件结合的方法,能够输出恒定直流0~2000ma,步进8ma,纹渡电流≤2ma。用户通过手动设定需要的数值,可以准确得到稳流输出。本系统拥有友好的界面,是可以应用在生产、科研及教学活动中的数控直流恒流源。并且,产品扩展了网络仪器的功能,用户通过远端监控。能够使本产品工作在比较恶劣的远端生产环境中,达到恒流输出的效果。
1.1 控制方案
方案一:采用数字信号处理器(dsp)。
dsp功能强大,能完成许多复杂的控制和数据处理任务,但其价格一直居高不下,成本较单片机高。对于恒流源控制来说,不具有普适性。
方案二:采用cpld或fpga作为主控制器控制a/d、d/a转换及健盘和lcd控制。
此方案逻辑电路复杂,且灵活性较低,尤其不利于各种功能的扩展。更由于频率较高,与单片机的通信编程复杂,时序控制困难。考虑到本课题的重点是实现电流信号的精确输出,而不是逻辑控制,故不选用此方案。
方案三:采用5l系列单片机。
51系列单片机造价低廉通用性好,市场应用成熟,用此单片机足以完成课题要求,使资源利用率较高。
经研究,我们选用方案三。
1.2 键显方案
方案一:采用数码管显示。
数码管亮度高、体积小、重量轻,但其显示信息简单、有限,在本课题中应用受到很大的限制。
方案二:采用液晶显示模块。
液晶显示功耗低,轻便防震。由于本课题显示信息比较复杂,采用液晶显示界面友好清晰,操作方便,最示信息丰富,而且避免了led的动态扫描,使程序设计更加简单。键盘采用通用集成芯片82c79控制。减少了ncu的i/o口的使用,减轻了编程的复杂度,提高了系统资源利用率。
经研究,我们采用方案二.液晶选用了hsl2864—12lcm。
l.3 v/i转换方案
方案一:采用压流变送器xtrllo。
此种方案会使恒流输出十分稳定,但是输出电流较小,后级电流放大难以实现。专门的电流放大器价格昂贵且器件难以购买。
方案二:采用直流负反馈电路。如图l所示。
最后,我们选用了方案二,使压流转换较容易实现。
2.1 硬件设计
系统采用89s52为控制核心,分为稳压直流电源模块、v/i转换模块、a/d和d/a模块、键盘显示模块、网络仪器模块。系统总体设计框图如图2所示。
控制中心采用89s52。89s52相比于89c51价格基本不变,甚至比89c5l更低,具有更高的性价比。为了串口通信波特率的设定,选取晶振为11.0592mhz。由于系统采用了模块化设计,故在系统板上加载了82c79、ad0809、并口液晶等的标准接口。
2.1.2 直流稳压电源模块
由于单片机及其外围的用电模块都用5v或正负12v直流电源,而电网电压为220v交流电,因此需要没计电源。利用2w的变压器将220v的电网电压变压后,加在桥式整流电路的两端进行全波整流。利用三端稳压电源分别产生正负12v和5v的电压。三端稳压电源选择lm317、7812、7912和7805。由于负载输出电流很大,故有一路电源选用了高输出电流的三端稳压器lm317。
lm317的最大输出电压为35v,最大输出电流是3a。
直流稳压电源的电路图如图3所示。
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