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畢業(yè)論文數(shù)控恒流源設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文數(shù)控恒流源設(shè)計(jì)

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1、數(shù)控恒流源設(shè)計(jì)題目任務(wù)要求1、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作數(shù)控直流電流源。輸入交流200~240V,50Hz;輸出直流電壓≤10V。其原理示意圖如下所示。2、要求1>基本要求(1)輸出電流范圍:200mA~2000mA;(2)可設(shè)置并顯示輸出電流給定值,要求輸出電流與給定值偏差的絕對(duì)值≤給定值的1%+10mA;(3)具有“+”、“-”步進(jìn)調(diào)整功能,步進(jìn)≤10mA;(4)改變負(fù)載電阻,輸出電壓在10V以內(nèi)變化時(shí),要求輸出電流變化的絕對(duì)值≤輸出電流值的1%+10mA;(5)紋波電流≤2mA;(6)自制電源。2>發(fā)揮部分(1)輸出電流范圍為20mA

2、~2000mA,步進(jìn)1mA;(2)設(shè)計(jì)、制作測(cè)量并顯示輸出電流的裝置(可同時(shí)或交替顯示電流的給定值和實(shí)測(cè)值),測(cè)量誤差的絕對(duì)值≤測(cè)量值的0.1%+3個(gè)字;(3)改變負(fù)載電阻,輸出電壓在10V以內(nèi)變化時(shí),要求輸出電流變化的絕對(duì)值≤輸出電流值的0.1%+1mA;(4)紋波電流≤0.2mA;(5)其他。總體方案用單片機(jī)和FPGA數(shù)控恒流源。通過鍵盤預(yù)置電流值,單片機(jī)輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)給D/A轉(zhuǎn)換器,D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)送到運(yùn)算放大器,控制主電路電流大小。實(shí)際輸出的電流再通過采樣電阻采樣變成電壓信號(hào),A/D轉(zhuǎn)換后將信號(hào)反饋到單片機(jī)

3、中。單片機(jī)將反饋信號(hào)與預(yù)置值比較,根據(jù)兩者間的差值調(diào)整輸出信號(hào)大小。這樣就形成了反饋調(diào)節(jié),提高輸出電流的精度。本方案可實(shí)現(xiàn)題目要求,當(dāng)負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時(shí)具有良好的穩(wěn)定性,而且精度較高。具體電路設(shè)計(jì)1.電源電路控制部分供電電源電路還需要大功率供電電源,專門為VMOS管供電。因?yàn)樨?fù)載中最大電流要達(dá)到2A,輸出直流電壓≤10V,所以該電源的輸出功率至少要大于210=20W。作為大功率電源,我們選用220V-16V/50W的變壓器,穩(wěn)壓芯片是金屬封裝的三端可調(diào)穩(wěn)壓芯片LM317KSTEELP+,理論上安裝散熱片后最大輸出電流可達(dá)3.

4、4A,經(jīng)實(shí)際測(cè)試,能夠輸出2A電流的指標(biāo)。電路圖如下:恒流源部分供電電源電路2.恒流源電路恒流源電路由N溝道的MOSFET、高精度運(yùn)算放大器、采樣電阻等組成,其電路原理圖如下圖所示。利用功率MOSFET的恒流特性,再加上電流反饋電路,使得該電路的精度很高。圖中R1為負(fù)載電阻,輸出電壓變化的范圍U<=10V,Imax<=2A,可以得出負(fù)載電阻R1<=5歐。R2為取樣電阻,是專門的發(fā)熱電阻(阻值隨溫度變化較小),R2=0.5歐。運(yùn)算放大器的輸出控制著MOSFET的VGS,因此運(yùn)算放大器輸出的穩(wěn)定性將直接決定系統(tǒng)輸出電流的穩(wěn)定性;同時(shí)

5、,運(yùn)算放大器還決定著系統(tǒng)輸出電流的精度。為了滿足系統(tǒng)的精度及紋波要求,選用精密運(yùn)算放大器OP07。3.D/A,A/D電路經(jīng)過理論分析,D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器都應(yīng)該選擇10位以上的,才能滿足轉(zhuǎn)換精度.。D/A我們選擇MAXIM公司的MX7541。MX7541是12位低電源供電的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器。電路圖如下:而對(duì)于A/D采樣,一方面我們要求采樣值的精度要高,另一方面我們要求采樣轉(zhuǎn)換速率要快。根據(jù)這兩點(diǎn)我們選擇了MAXIM公司的12位高速A/D轉(zhuǎn)換芯片MAX197。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,需要單片機(jī)處理的任務(wù)主要有兩個(gè)部分:其

6、一,基本工作,包括LCD顯示,鍵盤掃瞄,各功能電路的送控制字.。其二,核心處理工作,MAX197將采樣電阻上的電壓采進(jìn)單片機(jī)以后,單片機(jī)必須根據(jù)所采進(jìn)來(lái)的值,判斷我們所指定的電流值準(zhǔn)不準(zhǔn)確。如果實(shí)際值比設(shè)定值大的話,那么就減小D/A輸出的電壓;如果實(shí)際值比設(shè)定值小的話,則增大D/A輸出的電壓值。然后往復(fù)比較,直到采樣值與設(shè)定值的差別在誤差允許范圍之間即可。下圖是單片機(jī)處理的流程圖:1.為何LED燈總是驅(qū)動(dòng)電源在壞?從可靠性設(shè)計(jì)理論上講,由于驅(qū)動(dòng)電源的比燈珠復(fù)雜很多,電源中的電子元器件種類數(shù)量都很多,有電阻電容電感變壓器二極管三極

7、管mos管等等,數(shù)量種類愈多,發(fā)生故障的幾率愈高,電源的失效幾率至少比燈珠高一個(gè)數(shù)量級(jí)。由于LED燈的80%以上的功率轉(zhuǎn)換為熱能,燈體溫度一般都較高,這對(duì)電源的要求非常高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了通訊電源中的要求極高的基站電源,基站電源很少滿載工作,而LED燈很少不是滿載工作。高溫滿載長(zhǎng)時(shí)間工作,這對(duì)電源是非常嚴(yán)酷的要求。然而,在現(xiàn)實(shí)中,能做基站電源的公司寥寥無(wú)幾,而做LED驅(qū)動(dòng)電源的廠家遍地都是,有些58年大煉鋼鐵的氣勢(shì),有悖常理,也就注定了設(shè)計(jì)不過關(guān),選材不合理,粗制濫造。。。。。。品質(zhì)可想而知,不一而掬。2.如何提高大功率led燈具的可

8、靠性?在可靠性設(shè)計(jì)中,提高可靠性的最有效最常見的方法是提供備份的方法,飛機(jī)采用雙發(fā)動(dòng)機(jī)就是最經(jīng)典的方法。在自然界中,動(dòng)物的眼睛,耳朵,鼻孔,腎臟等關(guān)鍵器官都有兩個(gè),其中一個(gè)都是備份。在通訊系統(tǒng)中,高要求的電源系統(tǒng)都是采用n+1備份。這些都是面對(duì)并接受電源易損壞這

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