恒压恒流源论文

数控恒压恒流源

学院：自动化工程学院

指导老师：李虹，秦臻，丁新平

参赛队员：许庆柱于世利丁伟

2011年8月23日

数控恒压恒流源 (1)

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1.方案论证与比较 (5)

1.1 系统总体框图及设置： (5)

1.2控制方案的比较论证 (6)

1.3 输出方案 (7)

1.4按键选择方案 (7)

1.5提高效率的方案 (7)

1.6 MULTISIM软件仿真 (8)

2.电路设计与参数计算 (8)

2.1 系统总体设计原理图： (8)

2.2主回路器件的选择及参数计算 (8)

2.2.1开关管的选择 (8)

2.2.2电感的选择 (8)

2.2.3电容的选择 (9)

2.2.4采样电路的选择 (9)

2.3控制电路设计 (9)

2.3.1控制回路采样信号的处理 (9)

2.3.2 PWM波的产生 (9)

2.3.3光电隔离器件的使用 (10)

2.4效率的分析 (10)

3.软件设计 (10)

程序流程图如下： (10)

完整源程序参见附件三 (11)

4.测试方法与数据 (11)

3.1测试方法 (11)

3.2测试仪器 (12)

3.3测试数据 (12)

摘要

本系统以SPCE061A为核心，实现电压可预置，步进电压为100mV，输出电压范围为1V到10V，输出电流为0-3A。可显示预置电压，实测电压，实测电流，实测效率。该系统主要由SPCE061A单片机系统，PWM 信号控制芯片TL494，斩波主回路，按键，A/D以及D/A等组成。系统通过键盘预置电压值送给TL494形成闭环反馈电路，采样精密电阻上的电压，采样康铜丝上的电压间接推算出其电流并显示。本系统具有调整速度快，精度高，电压调整率低，负载调整率低，效率高，输出纹波小等优点。

关键词：SPCE061A；TL494；恒压；恒流；TLP250。

Abstract: This system used SPCE061A as the core, and have the function of voltage preset, step voltage for 100 mV, output voltage range of 1 to

10 V, the output current of 0-3 A. It can show preset voltage, actual measuring range value of current, voltage, the measured efficiency. The system is mainly composed of the SPCE061A computer systems, PWM signal controller chip TL494, Chopped of main loop, key, A/D，D/A and so on. The system preset voltage value to TL494 through the keyboard to form closed loop feedback circuit, calculating the voltage and current sampled from precise resistance or copper

1.方案论证与比较

1.1系统总体框图及设置：

通过按键单片机对主电路进行恒压或恒流功能的切换，并且经单片机给控制芯片TL494提供一个基准电压，与采样电压进行比较，从而改变TL494输出波形的占空比，进而控制IRF540的开启与截至，从而控制主电路电压的大小，达到设定值。采样得到的电压值、电流值在液晶12864上进行实时显示。

1.2控制方案的比较论证

方案一：

直接用单片机产生PWM波控制开关管，这样编程变得很复杂，干扰较大。

方案二：

用芯片TL494去控制PWM波的产生，单片机编程简

单，并且TL494的占空比调节范围大，易于进行控制。

综上所述，选用方案二用TL494芯片去控制PWM波的产生。

1.3 输出方案

方案一：

选用1602，但1602界面简单，只能显示字母和阿拉伯数字。

方案二：

选用12864，12864除了现实字母与阿拉伯数字外，还可以显示汉字，人机界面比较好。

综上所述选用方案二用12864作为显示。

1.4按键选择方案

方案一：

矩阵按键的编程复杂，在使用时要时刻扫描，浪费单片机的资源。

方案二：

独立按键编程简单，在该系统中使用了外部中断，并且只用到四个按键，这样就不用时刻扫描，因此可以节省资源去处理DA和AD转换。

综上所述选用方案二用按键进行控制。

1.5提高效率的方案

开关管，电感电容的选择很重要。开关管要注意导通压降，开关速率，额定电流。电感要注意在设定频率下工作是否会饱和。电容要注意耐压。各器件的额定电流值尽量大于导通电流的两倍以上。主通路线路尽量粗，减少导通电阻。

1.6 MULTISIM软件仿真

在进行系统实现之前，先用MULTISIM软件对所需要满足的指标进行仿真。

输入指标为最大输入电压Vinmax=30V，最小输入电压Vinmin=20V，输出电压Vout=1-10V，输出电流Iout=0-3A。具体的测试文件见附件一。

2.电路设计与参数计算

2.1 系统总体设计原理图：见附件二

2.2主回路器件的选择及参数计算

2.2.1开关管的选择

场效应管选用开关频率高，导通电阻小的IRF540。其开关频率可以达到100k以上。

2.2.2电感的选择

电感的选择在综合考虑电感的品质系数，电路的工作频率，是否饱和，最大纹波电流，工作在连续模式还是断续模式等因素后，鉴于此电路输出3A，选用额定为5A的电感，电感值最小为