畢業(yè)論文數(shù)控恒流源設(shè)計

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1、數(shù)控恒流源設(shè)計題目任務(wù)要求1、任務(wù)設(shè)計并制作數(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值≤給定值的1％+10mA；（3）具有“+”、“-”步進調(diào)整功能，步進≤10mA；（4）改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值≤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1mA；（2）設(shè)計、制作測量并顯示輸出電流的裝置(可同時或交替顯示電流的給定值和實測值)，測量誤差的絕對值≤測量值的0.1％+3個字；（3）改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值≤輸出電流值的0.1％+1mA；（4）紋波電流≤0.2mA；（5）其他?？傮w方案用單片機和FPGA數(shù)控恒流源。通過鍵盤預(yù)置電流值，單片機輸出相應(yīng)的數(shù)字信號給D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號送到運算放大器，控制主電路電流大小。實際輸出的電流再通過采樣電阻采樣變成電壓信號，A/D轉(zhuǎn)換后將信號反饋到單片機

3、中。單片機將反饋信號與預(yù)置值比較，根據(jù)兩者間的差值調(diào)整輸出信號大小。這樣就形成了反饋調(diào)節(jié)，提高輸出電流的精度。本方案可實現(xiàn)題目要求，當(dāng)負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時具有良好的穩(wěn)定性，而且精度較高。具體電路設(shè)計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。因為負(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)實際測試，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。運算放大器的輸出控制著MOSFET的VGS，因此運算放大器輸出的穩(wěn)定性將直接決定系統(tǒng)輸出電流的穩(wěn)定性；同時

5、，運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)計在這個實驗中,需要單片機處理的任務(wù)主要有兩個部分：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單片機以后，單片機必須根據(jù)所采進來的值，判斷我們所指定的電流值準(zhǔn)不準(zhǔn)確。如果實際值比設(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。下圖是單片機處理的流程圖：1.為何LED燈總是驅(qū)動電源在壞？從可靠性設(shè)計理論上講，由于驅(qū)動電源的比燈珠復(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數(shù)量級。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。高溫滿載長時間工作，這對電源是非常嚴(yán)酷的要求。然而，在現(xiàn)實中，能做基站電源的公司寥寥無幾，而做LED驅(qū)動電源的廠家遍地都是，有些58年大煉鋼鐵的氣勢，有悖常理，也就注定了設(shè)計不過關(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，飛機采用雙發(fā)動機就是最經(jīng)典的方法。在自然界中，動物的眼睛，耳朵，鼻孔，腎臟等關(guān)鍵器官都有兩個，其中一個都是備份。在通訊系統(tǒng)中，高要求的電源系統(tǒng)都是采用n+1備份。這些都是面對并接受電源易損壞這