数控恒流源设计

1、 设计任务如下：

 

设计并制作一个数控恒流电源，实现以下要求：

1）基本要求

（1）U2=20V，负载不变的条件下，实现I2恒流，恒流电流在1~2A 范围内步进可调，步进值不大于0.1A，电流控制精度不低于 5%；

（2）设定I1=2A，调整负载改变输出电压，使负载两端电压从3V~13V范围内变化时，要求电流I2的变化率不大于1%；

（3）测量并显示I2，测量精度不低于2%；

（4）设定 I1=1.5A，调整负载改变输出电压，使负载两端电压为10V，要求变换器2的转换率不低于90%；

2）发挥部分

（1）具有过压保护功能，设定I2=2A，当负载上电压超过阈值15V时，报警停止输出；

（2）设计变换器1连接到U2，使输入电压U1的变化范围为8~15V，输出U2保持20V不变，变换器1的转换效率不低于93%；

（3）在满足要求的前提下提高效率、减小体积，使系统整机体积不大于10X10X6cm3；

2、分析如下

（1）针对变换器1，实现升压到20V电压，而且需要实现变换器1输出电压恒定，故变换器1的方案是boost升压电路，同时加入电压的AD采集，形成电压反馈，实现稳压；

（2）针对变压器2，实现电流恒定，故需要实现电流值恒定，即电流采样，实现整体输出电流恒定。

3、电路设计

（1）BOOST升压电路

 

BOOST升压电路

原理，其实跟降压型也一样，还是通过调节占空比，占空比大电压就大。

（2）BUCK降压电路

 

电路原理，本电路为BUCK降压型DCDC变换电路，通过改变PWM占空比改变输出电压。在本题运用中，单片机输出PWM经过TLP250驱动芯片放大PWM信号足矣驱动MOS，改变输出电压，当采集到输出电压时，比较输出电压与期望电压，输出电压小了就把PWM占空比增大，然后电压就增大了，继续不断的采集比较判断调节，知道输出电压达到期望电压为止，当然，恒流也如此，电流小就增大占空比反正就减小占空比。但是这个占空比的增减算法不是简单的加加减减，本设计采用PID算法中的PD算法。

 

电流采样方法；电流经过电阻就有电压，然后知道电压值和电阻阻值就可以算出电流值，本电路中利用放大器将电压放大20倍，所以采集出运放输出的电压就可以算出电流。

 

电