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基于STM32的数控恒压恒流电源设计解析:市电至稳压输出的过程及原理详解

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简介:
本文详细介绍了基于STM32微控制器的数控恒压恒流电源的设计过程和工作原理,着重阐述了从交流市电输入到稳定直流输出的转换技术。 基于STM32的数控恒压恒流电源设计方案详解:从市电到稳压输出的过程与实现原理 本设计采用220V交流输入通过工频变压器降至24V交流电压,经过全桥整流加电容滤波后,输出约32V直流电压。可调输出电压方案使用线性稳压调整器方法,在该方案中运放处于比较和调节状态,并驱动P型MOS管。反馈电路由电阻分压将电压信号送至运放的同相输入端,而STM32单片机通过控制TLC5615数模转换器输出模拟电压到运放反相输入端。 根据运放开环比较特性,在同相和反相两端始终趋向于电压平衡的状态下,不断调整MOS管的工作状态。这样,通过调节数模转换单元的输出值来控制直流电源的输出大小,从而实现恒定电压源的功能。 当转换为电流源模式时,则需要在后级电路中接入0.1欧姆采样电阻用于测量实际流过的电流,并将此信号经运放放大后送至STM32单片机中的AD模块进行计算。通过这种方式获取的输出电流值,再与设定的目标电流值对比判断差异大小并控制数模转换器DA的相应输出调整,从而确保实际输出电流符合预设参数要求。 综上所述,在设计中利用运放和MOS管构成反馈调节电路,并结合STM32单片机及其外接器件实现了数控电源的恒压、恒流功能。

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  • STM32
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    本文详细介绍了基于STM32微控制器的数控恒压恒流电源的设计过程和工作原理,着重阐述了从交流市电输入到稳定直流输出的转换技术。 基于STM32的数控恒压恒流电源设计方案详解:从市电到稳压输出的过程与实现原理 本设计采用220V交流输入通过工频变压器降至24V交流电压,经过全桥整流加电容滤波后,输出约32V直流电压。可调输出电压方案使用线性稳压调整器方法,在该方案中运放处于比较和调节状态,并驱动P型MOS管。反馈电路由电阻分压将电压信号送至运放的同相输入端,而STM32单片机通过控制TLC5615数模转换器输出模拟电压到运放反相输入端。 根据运放开环比较特性,在同相和反相两端始终趋向于电压平衡的状态下,不断调整MOS管的工作状态。这样,通过调节数模转换单元的输出值来控制直流电源的输出大小,从而实现恒定电压源的功能。 当转换为电流源模式时,则需要在后级电路中接入0.1欧姆采样电阻用于测量实际流过的电流,并将此信号经运放放大后送至STM32单片机中的AD模块进行计算。通过这种方式获取的输出电流值,再与设定的目标电流值对比判断差异大小并控制数模转换器DA的相应输出调整,从而确保实际输出电流符合预设参数要求。 综上所述,在设计中利用运放和MOS管构成反馈调节电路,并结合STM32单片机及其外接器件实现了数控电源的恒压、恒流功能。
  • 决方案
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    本方案专注于数控恒压恒流电源的设计与实现,提供详尽的电路原理图和实用的设计建议,旨在优化电源性能,满足高精度、高效能的应用需求。 在深入讲解数控恒压恒流电源设计解决方案之前,我们需要了解一些基础概念和原理。直流稳压电源是电子实验中的重要设备之一,它能为电路提供稳定的电压输出,在众多的电源设计方案中,恒压恒流电源因其性能稳定而被广泛应用。 一个标准的恒压恒流电源结构主要包括电压基准源、调整管、误差放大器、电压取样和电流取样几个部分。其中,电压基准源向误差放大器提供准确且稳定的参考电压,并对温度变化不敏感。通过将取样电路与误差放大器及调整管组合形成一个闭环回路,可以确保输出电压的稳定性。这一结构的特点在于:由于电压基准源和取样电路是固定的,因此输出电压以及最大输出电流也是固定的。 为了调节电源的输出电压和限制电流的最大值,一些设计采用了可变电阻的方法。例如,在图示的基本稳压电源简图中通过改变R3阻值来调整输出电压范围,这种方法在诸如LM317这样的可调稳压芯片应用广泛。这类芯片通常还集成了过热保护等附加功能,然而当负载发生变化时,这些集成的温度控制措施可能会导致性能不稳定。 为解决这个问题可以采用高性能电压基准如LM399和LTZ1000来提供更稳定的参考电压,尽管价格较高但能有效提升电源稳定性。传统的调节方法通过改变取样电阻阻值调整输出电压虽然成本较低,但在长时间使用后可能因机械接触不良导致输出异常。 随着技术的进步,高端的数控稳压电源开始采用数字控制的方法,如Agilent E3640A这类产品能够通过按键或旋转编码器设定电压和电流值,有效避免了传统调节方式带来的风险。然而这些设备通常只能提供离散的电压点设置,并不具备连续输出能力。 本段落介绍了一种新的数控恒压恒流电源设计方案,该方案具备多种先进特性:如0至20V可调范围、步进值为0.05V以及小于±10mV的输出误差;电流设定从零到三安培之间变化,步长设置为0.01A且显示精度保持在±5mA以内。此外还具备低纹波输出特性,并支持参数记忆和使能功能。 制作数控恒压恒流电源的关键在于理解其工作原理。首先将220V交流电通过变压器T1降压至交流12V,再利用桥式整流电路转换成直流电压。VD1至VD4组成的桥式整流器是电子学中的基础组件之一,用于实现从交流到直流的转变。 电源输出调节通常依靠改变取样电阻阻值来完成,这使得输出电压具备可调性;射极跟随器因其接近恒定放大倍数(大约为1)而被广泛使用,在计算中可以忽略其影响。整流后的直流电通过运算放大器根据参考电压进行调整后送至负载。 设计时需精心选择和配置每个组件以确保良好的恒压及恒流效果,例如采用ICL7107这样的专业测量芯片来保证输出值的准确性;同时添加过热保护、短路检测等安全机制也是必要的。此外,通过12864液晶显示器实时显示电源状态(如电压与电流读数)为用户提供直观反馈并便于监控和调整。 综上所述,数控恒压恒流电源不仅在性能方面达到了高标准,在用户体验设计上也提供了便利性和可靠性保障。
  • 器工作
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    本文详细解析了恒压恒流(CVCC)充电器的工作原理,探讨其在电池充电过程中的应用及优势,帮助读者全面了解充电技术。 本段落分析了恒压/恒流充电器的工作原理。
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    本资源提供详细的恒压恒流电源工作原理图解及电路设计说明,帮助读者理解其内部构造与运行机制。适合电子工程学习者和技术爱好者参考使用。 ### 恒压-恒流电源的原理及应用 #### 一、概述 在电子技术领域,恒压-恒流电源是一种重要的供电装置,在实验室、生产线测试以及电子产品开发等多个方面得到广泛应用。这类电源能够根据负载变化自动调整输出特性,确保不同工作条件下稳定可靠地提供电力供应。本段落将详细探讨这种电源的原理图构成及其工作方式,并介绍其中涉及的关键元件和技术要点。 #### 二、原理图分析 ##### 1. 扩展电流部分 - **组件**:主要由两只并联连接的功率晶体管(如3CF5型号)组成。 - **作用**:通过这种方式增加电流承载能力,支持大负载需求。 - **工作原理**:当负载增大时,这两只晶体管会共同分担电流负担,避免单个器件过热损坏。 ##### 2. 限流电阻R3 - **作用**:限制电路中的最大允许电流值,保护后续组件免受损害。 - **工作原理**:一旦检测到超过设定的最大电流阈值时,该电阻上的电压降会增加,并触发相应的安全机制以减少输出电流。 ##### 3. 电流调节电位器R2 - **作用**:调整电路的恒流输出范围。 - **工作原理**:通过改变R2阻值来控制反馈信号强度,进而设定所需的稳定电流水平。 ##### 4. 电压调节电位器R - **作用**:设置和调整电源的输出电压大小。 - **工作原理**:通过改动R的电阻值可以微调反馈回路中的参考电压,从而精确地控制最终输出端口的电力供应量。 ##### 5. 大电流集成稳压源与恒流源 - **工作原理**:这两种类型的电源都采用了闭环控制系统来自动调整其状态以保持稳定的电压或电流水平。它们通过实时监测并反馈调节来维持设定参数的一致性。 #### 三、工作原理详解 ##### 1. 恒压模式 - 在恒压操作中,可以通过改变电压调节点R的设置值来确定一个固定输出电平。当负载变化导致实际输出偏离这个目标时,控制系统会相应地调整功率晶体管的状态以恢复至预设值。 ##### 2. 恒流模式 - 同样,在需要恒定电流供给的情况下,则通过调节电阻R2的阻值得到所需的稳定电流水平设定。一旦检测到负载变化引起实际输出与期望值之间的差异,反馈回路同样会修正功率晶体管的工作状态以确保持续稳定的电流供应。 #### 四、应用场景 - **实验室设备供电**:在实验室内许多精密仪器都需要一个非常可靠的电源来保证测试结果的准确性。 - **电子产品生产测试**:生产线上的恒压-恒流电源能够为待测产品提供一致且安全的操作环境,帮助工程师快速地验证产品的性能特性。 - **电池充电管理**:对于那些需要精确控制充放电过程的应用场合而言(比如对多节串联锂电池组的维护),这类高效稳定的电源设备可以确保电池系统在最佳条件下完成整个循环。 #### 五、扩展知识点 ##### 1. 功率晶体管的选择 - 在设计此类供电装置时,选配合适的功率晶体管非常关键。这包括考虑其最大电流承载能力和最高允许工作温度等因素。 ##### 2. 反馈控制策略 - 反馈控制系统是实现恒压或恒流输出的核心技术。常见的反馈机制有基于电压和电流的两种类型,分别适用于不同模式下的精确调节。 ##### 3. 安全保护措施 - 在提高系统安全性和可靠性方面同样重要的是加入诸如过载、短路等异常情况的安全防护功能设计,防止意外损害发生时造成更大损失。
  • STM324-20mA
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    本项目设计了一种基于STM32微控制器的4-20mA压控恒流源电路,实现了高精度电流输出控制,适用于工业自动化系统中的模拟信号传输。 STM32实现4-20mA压控恒流源电路涉及将输入电压信号转换为稳定的电流输出,在工业自动化控制系统中有广泛应用。该过程需要精确控制以确保电流的稳定性和准确性,通常使用精密运放、电阻网络以及微控制器进行闭环调节来达成目标。在此应用中,STM32作为核心处理器负责采集数据并执行算法运算,通过调整PWM信号驱动外部电路元件,实现对输出电流的有效调控。 此方案不仅能够提供高精度和稳定性,还能灵活配置参数以适应不同应用场景的需求。设计时需考虑电源供应、温度漂移补偿及电磁兼容性等因素的影响,并采取相应措施优化性能表现。
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    本PDF文档详细介绍了基于单片机技术的数控恒压源的设计过程及其工作原理,并概述了直流稳压电源的基本理论,为相关领域的学习者和研究者提供参考。 直流稳压电源在各种电子线路中的应用非常广泛。为了满足不同电路的需求,设计高质量的直流稳压电源至关重要,尤其是数控制流稳压电源更为重要。本段落主要介绍数控直流稳压电源的设计,并详细介绍了其中涉及的技术如PWM输出、AD采样和单片机等。 通过将单片机数字控制技术有机地融入到直流稳压电源中,可以设计出一款高性价比的多功能数字化通用直流稳压电源。该设计方案不仅能实现电压的精确调节,还具备监测实际输出电压以及显示数值的功能,并且具有液晶显示屏以方便观察各项参数。 因此,这种基于单片机的数控恒压源的设计方案不仅精度高、功能多样,而且易于操作和维护,在众多应用场景中表现出色。
  • 36V 200W LLC PCB 文件
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    本资源提供一款36V/200W输出的恒流恒压LLC电源电路设计,包含详尽的原理图和PCB布局文件。适合用于LED照明、充电器等应用领域。 36V200W输出恒流恒压LLC电路是一种电源转换技术,在需要稳定电压和电流输出的电子设备中广泛应用。此电路设计通过其独特的LLC谐振变换器结构,提升了电能转换效率并减少了能量损耗。具体而言,这种变换器由三个主要部分组成:L(电感)、另一个L(电感)以及C(电容),它们共同工作以实现高效的电力传输和转化。 在36V200W的输出条件下,该电路可以为各种电子产品提供稳定的36伏特电压,并确保电流不超过设备的最大承受能力。由于其具备恒流恒压特性,能够适应负载变化并保持输出稳定,这对于精密仪器和敏感电子设备尤为重要,有助于提高这些设备运行的安全性和可靠性。 原理图、PCB布线图、BOOM表以及器件资料等文件对于电路的设计、分析及搭建至关重要。其中,原理图帮助工程师了解电路结构及其工作方式;PCB布线图指导实际制造过程中的布局安排;BOOM表则详细列出电路板上的元器件位置信息;而器件资料为选择合适的电子元件提供了详尽的数据支持。 从应用角度来看,36V200W输出恒流恒压LLC电路适用于多个领域,包括工业控制、汽车电子设备、医疗仪器及通信基站等。由于其能够提供大功率且稳定的电源供应,在电力需求高的情况下尤为重要。例如,在工业自动化中,机器人和伺服电机对稳定性和可靠性有极高要求;在医疗器械方面,则需要可靠的供电系统来保证操作的安全性。 设计与实现过程中需注意电路的保护机制(如过流、过压及短路防护)以防止异常状况下损害电源或负载设备。同时,良好的散热措施也是必不可少的因素,在大功率输出时会产生大量热量,适当的冷却方案确保了系统的长期稳定运行。 综上所述,36V200W输出恒流恒压LLC电路凭借其高效性、稳定性及可靠性在电力转换领域占据重要地位,并成为电子工程不可或缺的一部分。
  • 20V 4A/DIY(含图、PCB序)-路方案
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    本项目详细介绍了一个20V 4A恒压/恒流数控电源的设计,包括完整的工作原理说明、PCB布局和源代码。适合电子爱好者和技术人员学习参考。 美国Vicor公司是全球领先的高密度电源模块生产商,并且也是唯一能够大规模生产采用零电压、零电流技术的电源模块的企业。该公司生产的电源模块包括DC-DC转换器、AC-DC转换器,以及隔离式与非隔离式的电源变换器。其中,“零电流”开关技术使得Vicor公司的产品能够在1MHz的工作频率下实现超过80%的效率。 在《无线电》杂志2010年11期的一篇文章中介绍了一种数控电源,该设备主要利用MCU生成PWM波形并通过调整占空比来调节输出电压。然而,这款自制的数控电源则采用高精度DAC产生基准电压,并通过改变这一基准值来控制输出电压的变化;其稳压功能则是依靠运放实现的。 此外,此款电源还集成了ADC用于采样输出电压和电流数据,并使用12864液晶屏进行显示。该设备所使用的元器件均为高端产品:基准源包括REF191和198型号,DAC为TLV5618型,而ADC则采用了ADS7841;运放方面则选用了AD620与OPA2277。 这款数控电源的参数如下: - 输出电压范围从0至20伏特可调 - 输出电流可在0至4安培范围内调节 - 设备具备三档快速设置选项,分别为3.3、5和12伏特 - 支持恒压模式与恒流模式,并能实现两者之间的自动切换 在设计过程中,首先制作了控制部分。虽然没有严格按照书中描述的单独构建一个控制面板,而是搭建了一个ATMega16最小系统板并将所需的接口引出。 电源的最大输出电流为4安培,整流管采用的是常见的6A10型号;另外还安装有两个CR12AM单向可控硅用于输入电压切换。具体工作原理如下:当输出电压高于8伏特时,MCU会发送信号使这两个可控硅导通,并将变压器的24V绕组接入电路中以提供电力供应。 相反地,在输出电压低于8伏特的情况下,则不触发上述操作;此时12V抽头通过6A10整流桥为整个系统供电。这样做的目的是为了防止在低电压高电流条件下调整管产生过大的功耗问题。
  • STM32F030 .rar - STM32F030 可调_0-10V__可调
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    本资源提供STM32F030微控制器实现的可调电源方案,支持0至10伏特电压范围内的恒压和恒流控制,具备可调节电流功能。 恒流恒压可调电源具有5mV的精度,电压输出范围为0-10V,电流输出范围为0-2000mA。用户可以通过按键设置不同的电压和电流值以满足需求。
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    本项目致力于开发一款高性能的可调恒流恒压电源PCB设计方案,旨在为电子设备提供稳定、高效的电力供应。通过精密电路布局与优化电气参数,确保产品在各种负载条件下均能保持优良性能,适用于多种电子产品及科研实验环境。 本资源包含我博客中的可调恒流恒压源设计原理图,采用BUCK电路实现共段子恒流恒压输出功能。该电源的恒流范围为0.5~7.2A,恒压范围为1V至输入电压减去1伏特(Vin-1)V。欢迎下载!