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單片機(jī)精密電壓源/電流源設(shè)計(jì)思路

作者:huqin   來源:本站原創(chuàng)   點(diǎn)擊數(shù):  更新時(shí)間:2014年03月31日   【字體:

一   主要硬件部分:
              1  人機(jī)對話     主控 MCU  ATMEGA32A(ATMEGA16)。
             2  正電源 控制 MCU ATMEGA32A(ATMEGA16)。
             3  負(fù)電源 控制  MCU ATMEGA32A (ATMEGA16)。
             4  兩只主電源變壓器 捷克talema 333VA  37V 9A  作為正負(fù)電源變壓器。
              5 一只控制變壓器  正負(fù)15V, 作為單片機(jī)電源 和 驅(qū)動(dòng)功率管 電源。
              6 兩只電流互感器,套在正負(fù)電源二次側(cè)作為取樣端。
              7 兩個(gè)延時(shí)啟動(dòng)硬件控制電路,和提供 MCU控制引腳。
              8 兩個(gè)直流回路取樣電路,作為過流保護(hù)硬件電路 和 提供 MCU取樣引腳。
              9 兩只高精度電位器 作為 電位器給定輸入,更直觀顯示。
二  主要軟件部分
     1,主控機(jī)軟件, 包含液晶顯示器函數(shù),按鍵輸入掃描函數(shù),電位器給定函數(shù),與正負(fù)控制MCU通訊函數(shù)
     2,正負(fù)電源控制 , PWM發(fā)生函數(shù)   , AD電壓電流采樣函數(shù), 與主控機(jī)通訊函數(shù),
主控 完成人機(jī)界面,LCD1264液晶顯示 和 按鍵輸入 ,已經(jīng)電位器給定輸入。 并且指令發(fā)送到 兩個(gè)副控制單片機(jī),完成電壓或者電流調(diào)整。

三  工作流程:                   1,正負(fù)電源兩個(gè)控制器 掃描一下外部輸出端子是否被短路,如果短路,則顯示在液晶屏上 正/負(fù)電源短路,不能啟動(dòng)電源XXX,請檢查XXX位置。
                                     2,下一步液晶屏提示 電壓源模式/電流源模式,選擇,如果默認(rèn) 1分鐘(可修改等待時(shí)間)之后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到電壓源模式。                 
                                     3,啟動(dòng)正負(fù)電源,可預(yù)先設(shè)置延時(shí)啟動(dòng)時(shí)間,或者硬件自控延時(shí)啟動(dòng)。采集整流濾波電容半壓信號為參考值。
                                     4,啟動(dòng)完成后,開始工作,。 采集電壓信號 顯示在液晶屏上, 雙路采集電流,套在電源變壓器二次側(cè)互感器一路交流采集,主電源電線回路 串接采樣電阻采集,   顯示在液晶屏上, 并且計(jì)算出功率值。
                                      5,如果電路發(fā)生過流, 可設(shè)定電流值大小,通過正負(fù)電源控制單片機(jī)切斷主電源,并且液晶屏提示 XXX過流,請檢查電路。  或者 電路硬件自動(dòng)切斷主電源。

四  電流源模式需要完成的任務(wù),  組成閉環(huán)控制回路,  通過按鍵或者電位器 給定值 ,   不斷地判斷 采樣電阻給出的 電流數(shù)字, 調(diào)整PWM信號 ,從而控制電源管子導(dǎo)通時(shí)間。    用7.3728 M 的晶振, 256的TOP值,  1個(gè)預(yù)分頻, 得出 工作頻率 28.8KHZ,大于20KHZ, 在聽覺范圍之外, 可行, 分辨率 1 / 256  X 40 = 0.15625 的調(diào)整性能,   10位AD采樣信號,0.039A 的采樣精度
五 電壓源模式: 不斷采集電源信號,然后與設(shè)定值對比,然后 控制PWM 調(diào)整  電源管的導(dǎo)通時(shí)間。

六。  硬件難點(diǎn)部分: 1 ,兩組電源管 NPN/ PNP,  每組 四只  的配對問題,  考慮用隨機(jī)方法+匹配負(fù)載 來解決電流不均衡問題。
                                    2,  主控 與  控制  多機(jī)通訊問題, 三種通訊方式, UART 異步串口,  SPI同步串口, TWI(I2C), 如果針對電平不一致的單片機(jī),考慮用  高速光耦 6N137 進(jìn)行隔離。
                                    3, PWM信號的放大,  首先用光耦 4N25隔離信號,然后用 15V電源  5551 /5401(考慮用運(yùn)放OP07  NE5532) 進(jìn)行預(yù)放大 , 然后用 中功率管  TIP 35C/TIP 36 c (tip 41 c / tip 42c) 最后一次放大, 然后接功率管。
七, 可充電控制, , 需要與充電控制板通訊接口 ,,提供普通鉛酸蓄電池恒流沖電,, 提供鋰電池的恒壓恒流模式,,

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