直流稳流电源报告
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直流稳压电源实验报告1. 实验目的本次实验的目的是学习直流稳压电源的基本原理和操作方法,掌握使用稳压电源进行电子电路和元器件实验的基本技能。
通过实践操作,加深对电源的了解,提高实验操作能力。
2. 实验器材直流稳压电源、万用表、电阻、LED等元器件。
3. 实验原理稳压电源是用于提供稳定、可靠、定量输出电压的电源设备。
其基本原理是利用反馈控制电路,使输出电压保持在恒定的范围内,从而实现稳压。
直流稳压电源的输出电压为直流电压。
稳压电源的电路一般采用集成电路、管路电路和变压器电路等。
其中,集成电路稳压电源具有体积小、重量轻、性能可靠等优点,被大量应用于各种电子电路中。
4. 实验步骤(1) 接线:将稳压电源插头插入插座,连接万用表,接入实验电路。
(2) 调整输出电压:将电源开关调整为ON,调整电压旋钮,使输出电压达到预定值。
(3) 测量输出电压:用万用表测量输出电压,检查输出电压是否稳定。
(4) 调整负载电流:通过连接不同负载电路,调整负载电流,观察输出电压对负载电流的响应情况。
(5) 测量稳压电源的线性调整范围:通过改变电源输出电压,测量稳压电源具有稳定电压范围的最大和最小值。
(6) 实验结束:将电源开关调整为OFF,拔出稳压电源插头,清理实验现场。
5. 实验结果分析在实验过程中,我们可以发现,直流稳压电源在连接不同的负载电路时,输出电压具有一定的变化,但整体上保持稳定。
而当我们调整电源输出电压时,输出电压稳定在预定值范围内,并具有较强的线性调整能力。
此外,在实验操作过程中,我们还需要注意电源参数调整和电路的安全使用。
比如,应尽量避免超负荷使用电源,以及注意电源输出端的极性等。
6. 实验总结通过本次实验,我们深入了解了直流稳压电源的基本原理和操作方法,掌握了使用稳压电源进行电子电路和元器件实验的基本技能。
此外,我们还注意到,在实验操作过程中,电源参数调整和电路的安全使用尤其重要。
通过实践操作,我们加深了对电源的了解,提高实验操作能力,为今后的电子技术学习和应用奠定了基础。
直流稳压电源的设计实验报告直流稳压电源的设计实验报告引言:直流稳压电源是电子设备中常用的一种电源,它能够将交流电转换为稳定的直流电,并能够在负载变化时保持输出电压的稳定性。
本实验旨在设计并测试一台直流稳压电源,以验证其性能和稳定性。
一、设计原理:直流稳压电源的设计基于电压调节器的原理,其主要部分包括变压器、整流器、滤波器和稳压器。
变压器将交流电转换为所需电压的交流电,整流器将交流电转换为脉动的直流电,滤波器对直流电进行滤波以去除脉动,稳压器则通过反馈控制来保持输出电压的稳定性。
二、实验装置:本实验所使用的实验装置包括变压器、整流器、滤波器、稳压器、负载电阻、示波器等。
三、实验步骤:1. 连接实验装置:将变压器的输入端与交流电源相连,将变压器的输出端与整流器的输入端相连,再将整流器的输出端与滤波器的输入端相连,最后将滤波器的输出端与稳压器的输入端相连。
2. 设计稳压器:根据所需输出电压和电流,选择合适的稳压器电路,并进行元件的选取和计算。
3. 调整稳压器:根据设计的稳压器电路,进行电路连接和调整,确保输出电压的稳定性。
4. 连接负载电阻:将负载电阻与稳压器的输出端相连,以模拟实际负载情况。
5. 测试输出电压:使用示波器测量稳压器输出端的电压,并记录下来。
6. 测试负载变化:通过改变负载电阻的值,观察输出电压的变化情况,并记录下来。
7. 分析实验数据:根据实验数据,分析直流稳压电源的性能和稳定性。
四、实验结果与分析:通过实验测试,我们得到了直流稳压电源的输出电压随负载变化的曲线。
根据实验数据,我们可以计算出稳压电源的输出电压稳定度和负载调整率等性能指标。
同时,我们还可以分析实验数据,探讨直流稳压电源的稳定性和适用范围。
五、实验总结:通过本次实验,我们深入了解了直流稳压电源的设计原理和实验过程。
通过实验数据的分析,我们可以得出结论,直流稳压电源在负载变化时能够保持输出电压的稳定性,并且具有较好的性能指标。
直流稳压电源实验报告
实验目的:
1. 掌握直流稳压电源的基本原理和工作原理;
2. 学习使用常见的电子元器件,如二极管、稳压二极管、电容等;
3. 学习使用示波器和万用表进行实验测量;
4. 了解直流电源的应用领域和实际使用。
实验器材:
1. 电源变压器:输入交流电220V,输出交流电12V;
2. 整流器电路:二极管桥整流电路;
3. 滤波电路:电容滤波电路;
4. 稳压电路:稳压二极管;
5. 示波器:用于观测电压波形;
6. 万用表:用于测量电压、电流等参数。
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实验步骤:
1. 将电源变压器的输入端接入交流电源,将输出端接入二极管桥整流电路的输入端;
2. 将二极管桥整流电路的输出端连接到电容滤波电路的输入端;
3. 将电容滤波电路的输出端连接到稳压二极管的输入端;
4. 将稳压二极管的输出端接入负载电阻;
5. 使用示波器接入负载电阻的两端,观察电压波形;
6. 使用万用表测量输出端的直流电压和电流。
实验结果:
1. 观察示波器显示的电压波形,通过调整稳压二极管的电阻值可使输出电压稳定在设定的值;
2. 使用万用表测量输出端的直流电压和电流,与设定值基本一致;
3. 实验过程中注意安全操作,避免触电和短路等危险。
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实验总结:
通过本实验,我们掌握了直流稳压电源的基本原理和工作原理,并学习了使用常见的电子元器件和仪器进行实验测量。
直流稳压电源在实际应用中具有广泛的用途,可以为各种电子设备提供稳定的直流电源。
熟练掌握直流稳压电源的原理和操作方法,对于电子工程师和电子爱好者来说是非常重要的技能。
3。
第1篇一、实验目的1. 了解直流稳压电源的工作原理和设计方法。
2. 掌握直流稳压电源中变压器、整流、滤波和稳压等环节的作用。
3. 学会使用示波器、万用表等实验仪器进行实验测量。
4. 提高电路实验技能和理论联系实际的能力。
二、实验原理直流稳压电源是将交流电源(如市电220V)转换成稳定直流电压的装置。
其基本组成包括变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
1. 变压器:将220V交流电压降压至整流电路所需的电压。
2. 整流电路:利用二极管的单向导电性,将交流电压转换为脉动直流电压。
3. 滤波电路:通过滤波电容将脉动直流电压中的纹波滤除,得到较为平滑的直流电压。
4. 稳压电路:通过稳压器件(如稳压二极管、集成稳压器等)使输出电压稳定。
三、实验仪器与器材1. 变压器:1台2. 整流二极管:4只3. 滤波电容:1只4. 集成稳压器:1块5. 电阻:若干6. 交流电源:1台7. 直流电源:1台8. 示波器:1台9. 万用表:1台四、实验步骤1. 组装电路:根据实验原理图,将变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器等元件连接成直流稳压电源电路。
2. 连接实验仪器:将直流稳压电源电路与示波器、万用表等实验仪器连接。
3. 测量输入电压:用万用表测量变压器次级输出电压,即整流电路输入电压。
4. 测量输出电压:用万用表测量稳压电路输出端的直流电压。
5. 测试滤波效果:观察滤波电容两端电压波形,分析滤波效果。
6. 调整稳压电路:通过调整集成稳压器的输出电压,观察输出电压的变化。
7. 测量输出纹波电压:用示波器测量稳压电路输出端的纹波电压。
8. 改变负载:在稳压电路输出端接入不同阻值的电阻,观察输出电压和纹波电压的变化。
9. 记录实验数据:将实验过程中测量的数据整理成表格。
五、实验数据与分析1. 输入电压:220V2. 输出电压:15V3. 滤波电容两端电压波形:平滑的直流电压4. 输出纹波电压:小于10mV5. 改变负载时,输出电压和纹波电压变化不大,说明稳压效果良好。
直流稳压电源的设计实验报告电子系统设计专题实验一信息24班赵恒伟2120502099一、电源稳定问题的提出:各种用电设备对供电质量都有一定要求,这些要求包括供电电源为交流还是直流、电压额定值及其变化范围、最大功率等。
这里研究对象是输出为直流的稳压电源。
该作用由下图说明:Ui (不稳定) Uo (稳定) R 当出入电压Ui 变化或负载R 变化时,稳压电源的输出都应保持稳定。
对于大多数功率较小的直流电源大多数都是将50Hz 的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。
整流电路用来将交流电变换为单向脉动的直流电压;滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分,使之成为平滑的直流电压;稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时,维持输出直流电压的稳定. 在本设计中,可以实现将220v 的交流电压经过整流,滤波,稳压最终可实现输出电压+5V 的直流稳压电源。
本设计的主要内容是围绕着如何设计和实现各个部分而展开的。
二、 实验原理框图概述通过我们模拟电子技术理论课的学习我们知道,单相交流电要经过电源变压器、整流电路、滤波电路还有稳压电路才能转换成稳定输出的直流电压。
它的总体功能方框图和各个电路部分输出电压的波形如下1图和图2所示:50Hz u 1u 2u 3u 4u 0u 1 u 2 u 3 u 4 u 00 t 0 t 0 t 0 t 0 t(a ) (b) (c) (d) (e) (图2,各个电路部分输出电压波形)电源变压器整流电路滤波电路稳压电路~220V直流电压(图1,直流稳压电源总体功能框图)其中,(a)为输入的220V电压波形;(b)为电压器降压后的波形;(c)整流后的电压波形;(d)滤波后的电压波形;(e)最后输出的直流稳压电源波形。
我们知道,直流电源的输入为220v的市电,因而需要电源变压器降压后,再对交流电压进行处理。
变压器副边电压经过整流电路从交流电压转换为直流电压,为较小电压的脉动,需通过低通滤波电路滤波,是输出电压平滑。
直流稳压电源实训报告一、实验目的。
本次实训的目的是通过设计和制作直流稳压电源,加深对电路原理和电子元器件的理解,掌握电源电路的设计和调试方法,提高实际操作能力。
二、实验原理。
直流稳压电源是将交流电源转换为稳定的直流电压输出的电路,通常由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等部分组成。
其中,整流电路将交流电转换为脉动的直流电,滤波电路将脉动的直流电转换为平稳的直流电,稳压电路则能够保持输出电压的稳定性。
三、实验内容。
1. 利用变压器将交流电转换为低压交流电;2. 通过整流电路将低压交流电转换为脉动的直流电;3. 利用滤波电路将脉动的直流电转换为平稳的直流电;4. 使用稳压电路实现对输出电压的稳定控制。
四、实验步骤。
1. 按照电路图连接变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路;2. 调试整流电路,观察波形并调整参数使得输出电压为脉动的直流电;3. 调试滤波电路,观察波形并调整参数使得输出电压为平稳的直流电;4. 调试稳压电路,观察输出电压的稳定性并调整参数使得输出电压保持稳定。
五、实验结果与分析。
经过调试,我们成功设计并制作了一台直流稳压电源。
在实验中,我们发现整流电路的参数对输出波形的影响较大,需要仔细调试以获得理想的输出波形;滤波电路的参数则主要影响输出电压的稳定性,需要根据实际需要进行调整;稳压电路的设计对输出电压的稳定性起到关键作用,需要根据实际需求进行合理设计。
六、实验总结。
通过本次实训,我们深入理解了直流稳压电源的原理和设计方法,掌握了电源电路的调试技巧,提高了实际操作能力。
在今后的学习和工作中,我们将能够更加熟练地设计和制作各种电源电路,为电子技术应用提供更加可靠的支持。
七、参考文献。
1. 《电子技术基础》。
2. 《电路原理与应用》。
3. 《电子电路设计手册》。
以上就是本次直流稳压电源实训的报告内容,谢谢阅读!。
直流稳压电源实训报告一、实训目的本次实训的目的是通过搭建直流稳压电源电路,掌握直流稳压电源的工作原理和调试方法,提高学生的实际动手能力和电路调试能力。
二、实训内容1. 实训所需材料和工具(1)材料:稳压管、电阻、二极管、电解电容、电位器、开关、LED指示灯、电源插座、电源线、PCB板等。
(2)工具:电烙铁、镊子、剪线钳、万用表、示波器等。
2. 实训步骤(1)根据电路原理图,将所需元器件焊接到PCB板上,注意焊接的顺序和方式。
(2)检查焊接是否正确,是否有短路和断路现象。
(3)接通电源,调试电位器和开关,观察LED指示灯的亮灭情况。
(4)使用万用表和示波器检测电路的输出电压波形和稳定性。
三、实训原理直流稳压电源是将交流电转换为稳定的直流电,并且能够在负载变化和输入电压波动时,保持输出电压的稳定性。
其主要原理是通过稳压管和反馈电路来实现。
四、实训总结通过本次实训,我掌握了直流稳压电源的基本原理和调试方法,提高了我的动手能力和电路调试能力。
在实训过程中,我遇到了焊接不牢固、元器件损坏、电路接线错误等问题,但通过认真检查和耐心调试,最终顺利完成了直流稳压电源的搭建和调试。
五、实训感想本次实训让我深刻体会到了理论联系实际的重要性,通过动手操作,我对直流稳压电源的工作原理和调试方法有了更加深入的理解。
同时,实训也锻炼了我的耐心和细心,让我在遇到问题时能够冷静分析并找到解决方法。
希望今后能够继续加强实际操作,不断提高自己的实践能力。
六、实训展望在今后的学习和工作中,我将继续深入学习电子电路原理和调试技术,不断提高自己的实际动手能力和解决问题的能力。
希望通过不断的实践和学习,成为一名优秀的电子工程师,为电子行业的发展贡献自己的力量。
综上所述,本次直流稳压电源实训让我受益匪浅,通过实际动手搭建和调试电路,我对直流稳压电源有了更深入的了解,也提高了自己的实际操作能力和问题解决能力。
希望今后能够继续努力,不断提升自己的专业水平。
直流稳压电源实验报告引言:直流稳压电源是工程技术领域中常用的一种电源类型,用于为各种电子设备提供稳定的直流电压。
本实验旨在通过搭建和测试一个简单的直流稳压电源电路,并对其性能进行评估。
一、实验目的本实验的目的是通过实际搭建一个直流稳压电源电路,并测试其输出电压的稳定性、负载能力以及温度特性。
二、实验材料和设备(1)电源变压器:用于将交流电压转换为所需的直流电压。
(2)整流电路:将交流电压经过整流、滤波后得到直流电压。
(3)稳压电路:用于保持输出电压的稳定性。
(4)负载电阻:用于模拟实际负载情况。
(5)示波器:用于测量输出电压的波形和稳定性。
三、实验步骤1. 搭建电路:根据实验材料和设备,按照直流稳压电源电路的原理图搭建电路。
2. 接通电源:将电源变压器接通交流电源,确保电路正常工作。
3. 测试无负载情况下的输出电压:使用示波器测量电源输出端的电压波形,并记录输出电压的值。
通过观察波形和测量数值,评估电源的稳定性。
4. 连接负载电阻:将负载电阻与电源输出端连接,重复步骤3,测试带负载情况下的输出电压稳定性。
观察波形和测量数值,分析电源在不同负载下的输出特性。
5. 测试电源的温度特性:在电源工作过程中,测量电源的温度变化,并记录下来。
通过观察温度变化的趋势,了解电源在长时间工作过程中的稳定性和热耗散能力。
四、实验结果与分析在进行实验过程中,我们记录下了各个测试点的数据,并进行了综合分析。
首先,通过对无负载情况下的电压波形观察发现,在理想情况下,输出电压应当呈恒定直流的形式,不应出现明显的波动。
同时,通过示波器测量,我们得到了无负载情况下输出电压为12V 的数据。
其次,我们进行了带负载情况下的测试。
根据电路的设计,我们选择了适当的负载电阻,并将其与电源输出端连接。
在测试过程中,我们发现部分输出电压波形出现了轻微的波动,但整体上仍保持在合理范围内。
根据示波器的测量结果,输出电压在负载情况下平均维持在11.7V左右,表明电源具有一定的负载能力和稳定性。
直流稳压电源电路实验报告一、实验目的和要求:1. 掌握单相桥式整流、滤波电路的工作原理。
2. 熟悉集成稳压器的性能及使用方法。
3. 学会测量和调整直流稳压电源的技术。
二、实验原理:1. 单相桥式整流、滤波电路:将交流电转换为脉动直流电,再通过电容滤波,得到稳定的直流电。
2. 集成稳压器:将不稳定的输入电压转换为稳定的输出电压。
三、实验设备和器材:1. 电源变压器2. 单相桥式整流电路3. 滤波电容器4. 集成稳压器5. 电阻、电容、二极管、三极管等元器件6. 数字万用表7. 示波器8. 面包板9. 导线等四、实验步骤:1. 搭建单相桥式整流、滤波电路。
2. 测量并调整滤波电容器的参数,使输出电压稳定在设定值。
3. 搭建集成稳压器电路。
4. 测量并调整集成稳压器的参数,使输出电压稳定在设定值。
5. 使用示波器观察输入、输出电压波形,分析其变化规律。
6. 记录实验数据,撰写实验报告。
五、实验数据与结果分析:1. 单相桥式整流、滤波电路的输出电压为XXV,输入电压为XXV,滤波电容器的电容值为XXμF。
2. 集成稳压器的输出电压为XXV,输入电压为XXV,集成稳压器的型号为XX。
3. 通过示波器观察到的输入、输出电压波形如图XX所示,可以看出经过整流、滤波和稳压后,输出电压更加稳定。
六、实验总结:通过本次实验,我掌握了单相桥式整流、滤波电路和集成稳压器的工作原理和使用方法,学会了测量和调整直流稳压电源的技术。
同时,我也认识到了实验中可能出现的问题和需要注意的事项,为今后的学习和工作打下了基础。
直流稳压电源实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过搭建直流稳压电源电路,掌握直流稳压电源的基本原理和调节方法,以及了解稳压电源的应用场景和特点。
二、实验原理。
直流稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的电源设备,其工作原理是通过负反馈控制电路,使得输出电压稳定在设定值。
当输入电压或负载发生变化时,稳压电路能够迅速调整控制元件的工作状态,以维持输出电压的稳定性。
三、实验器材。
1. 电源变压器。
2. 整流滤波电路。
3. 三端稳压器。
4. 示波器。
5. 电阻、电容等元件。
6. 万用表。
四、实验步骤。
1. 按照电路图连接电源变压器、整流滤波电路和三端稳压器;2. 通过示波器观察输入和输出电压的波形,并调节电路参数,使得输出电压稳定在设定值;3. 测量稳压电源的输出电压波动情况,并记录数据;4. 探讨稳压电源在不同负载情况下的稳定性和调节能力。
五、实验结果与分析。
经过调节电路参数,我们成功搭建了直流稳压电源电路,并实现了稳定输出电压。
示波器显示,输出电压波形基本为直流平稳信号,波动幅度较小。
在不同负载情况下,稳压电源能够快速调整,保持输出电压稳定。
六、实验总结。
通过本次实验,我们深入了解了直流稳压电源的原理和调节方法,掌握了搭建稳压电源电路的技能。
稳压电源在电子设备中具有重要作用,能够提供稳定可靠的电源供应,保护电路和设备不受电压波动的影响。
因此,稳压电源在工程实践中具有广泛的应用前景。
七、参考文献。
[1] 《电子技术基础》,XXX,XXX出版社,200X年。
[2] 《电路原理与应用》,XXX,XXX出版社,200X年。
以上为直流稳压电源实验报告内容,希望对您有所帮助。
“求实杯”合肥学院第五届电子设计大赛设计报告竞赛题目:直流稳流电源(F题)系别班级:电子系06级电子(1)班队员姓名:张悦龙郭登五马婧题目名称:直流稳流电源(F题)摘要:本设计是基于单片机的一种数控电流源,与一般电流源相比具有宽范围电流输出、输入电流可预置、可步进调节输入电流、输出电流及设定电流显示等特点。
它以凌阳SPCE061A作为核心控制器,包括电源、取样放大、A/D和D/A转换、键盘控制与显示等模块。
可以直接通过键盘设置,修改系统的输出电流,使用方便;采用片内自带的A/D、D/A进行检测和控制,控制部分电路简单明了,连线较少,结构紧凑;电源部分由基准源扩流而成,大大提高了电源稳度和精度,电流输出较为平稳;综合测试表明,本恒流源功能较为齐全,输出电流精度较高,使用方便灵活,全面实现了题目的要求。
关键字:ADC DAC 扩流稳流I-V转换1 引言直流稳流电源具有电流输出稳定平滑的特点。
此次设计要求制作完成一个恒流源,其性能指标有:①输出电压≤10V;②输出电流范围200mA~800mA(基本要求),20mA~1000mA(发挥部分);③步进10mA(基本要求),步进1mA(发挥部分);④可预置和调节电流值并对其显示;⑤规定了一些允许的误差范围。
2 系统设计方案2.1 设计思路按照设计要求,本系统采用数控方式实现所要求的功能,键盘和显示器与控制器相连实现电流的预置、步进和显示功能,通过控制器控制DAC产生电流信号,并将之送与电流处理电路产生恒定的电流源,最终的输出电流可以通过电路中的负载电阻检测得到。
(系统原理示意图如图2.1)图2.1 直流稳流源原理示意图2.2 模块方案的论证与比较2.2.1控制模块的选择方案方案一:采用AT89S52单片机进行控制。
用AT89S52进行控制比较简单,但是51 单片机片内资源有限,需要通过外接D/A、A/D才能控制输入输出,电路较复杂。
方案二:采用SPCE061A单片机进行控制。
SPCE061A 凌阳单片机具有强大功能的16 位微控制器,它内部集成7路10位ADC和 2 通道10位DAC,可以直接用于电流测量时的数据采集,以及数字控制输出;I/O 口资源丰富,可以直接完成对键盘输入和显示输出的控制;采用SPCE061A 单片机,能将相当一部分外围器件结合到一起,使用方便,抗干扰性能提高。
所以选择使用方案二。
2.2.2 电源模块的选择方案由于该题要求输出最大电流达1A,输出最大电压达到10V,且纹波电流要求很小,因此对电源的要求比较高,尤其体现在电源的功率和纹波电压的要求。
方案一:采用三端稳压集成电路:一般的三端稳压集成块稳压效果较好,但要达到1A左右的电流输出,稳压块发热严重,输出电流不稳定且带负载能力不强,不能实现稳流目的,若通过并联三极管的方式达到扩流目的,会使得电路较复杂。
方案二:采用三端稳压集成电路外接扩流管这种电路既利用了稳压集成块优秀的稳压性能,又能够有一定的电流输出,在一些高精度的线性稳压电源中被广泛采用。
采用三端稳压集成电路LM7818 驱动达林顿管TIP127,该管最大集电极电流为8A,纹波电压也较小,有着非常优异的性能。
由于本次电路涉及到的模块不多,且要求较高,若使用方案一,电路搭建较复杂,且对并联的稳压块指标要求较高,所以选择使用方案二。
2.2.3电流取样电阻的选择方案由于输出电流通过实验仪器不方便测量,一般采用电阻两端加电压的方法,通过间接计算得到。
因此在产生电流或者测量电流值时,采样电阻的选择非常重要。
方案一:采用普通电阻:在电流比较小的情况下,普通的1/4W 或者1/8W 的电阻可以被用作电流测量,但是本题需要测量的是电流源的输出电流,最大需要达到1 A。
因此即使是比较小的电阻,如1Ω电阻,当通过1A 电流时也会由于功率过大而烧毁。
方案二:采用大功率电阻:为了满足流过大电流的要求,可以采用大功率电阻,当大电流流过时不会烧断,但是会引起电阻发热,导致电阻温度急剧上升,产生比较大的温度漂移。
在测量电流的情况下,测量电流也会随着阻值的温度漂移而产生变化,将造成测量误差变大。
方案三:采用康铜丝电阻。
康铜丝电阻是电流测量中很常用取样电阻,其特点在于温度漂移量非常小,对电流的稳定起了很重要的作用。
另一方面,1Ω的康铜丝约长1m,由于和外界接触面积大,即使通过大电流也能很快的散热,进一步的减小温度漂移带来的影响。
由于康铜丝电阻不容易买到,且通过试验发现当电流最大输出1A时采样电阻发热并不是很严重,考虑到时间问题,我们选择方案二。
3 系统设计3.1 总体设计根据以上的分析,本次设计系统由凌阳16位单片机及其外围电路、DAC转换模块、压控恒流电路、ADC转换模块、显示模块、电源模块等电路组成,系统原理框图如图3.1所示:图3.1 直流稳流电源系统原理框图预置的电流值使用键盘键入并通过单片机处理后由DA给出,通过I-V转换模块将电流信号转换为电压信号后送至压控恒流电路,电路输出电流由恒流电路中的采样电阻换算得到,同时AD对该电路输出电压进行采集,将电压信号换算为电流信号并与预设的电流信号进行比较,之后单片机通过计算二者误差对电路中电流进行调整,最终达到稳流目的。
3.2 单元电路设计3.2.1数模、模数转换器设计根据设计要求,电路需要输出的最大电流为1A,最小步进值为1mA。
凌阳片内自带的DAC为10位,精度可以达到1A/1024=0.001A=1mA,满足要求,所以选择直接使用凌阳内部的DAC作为电流源的输入端。
A/D转换电路是对恒流源电路中的采样电阻进行采样,所得到的数字信号送给单片机处理。
3.2.2I-V转换电路数控部分主要利用SPCE061A 单片机的10 位DAC 实现。
SPCE061A 的DAC 是电流型DAC,需要对地接电阻以得到电压控制量。
对地接个1K电阻,调节得到0~3V 电压。
再经过一个电压跟随器进行隔离,取出控制恒流源的控制电压值。
电路原理图见附录图1所示:3.2.3压控恒流源电路设计压控恒流源是系统的重要组成部分,它的功能是用电压来控制电流的变化,由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高,所以选好压控恒流源电路显得特别重要。
(压控恒流源电路原理图如图3.1)图3.1 恒流源电路原理图该恒流源电路由比较放大器、调整管、采样电阻Rs、负载电阻R L四部分组成。
调整管使用场效应管IRFP460,比较放大器为LM358,采用一个稳压二极管稳定场效应管的Ugs,起到保护调整管的作用。
LM358为正负12V供电,调整管IRFP460用独立电源+18V供电,以满足大功率的要求。
根据题目要求,输出电压不大于10V,输出电流最大为1000mA,所以负载电阻R L应该在0~10Ω之间,采样电阻Rs取1Ω。
从采样电阻Rs的上端引入深度负反馈到比较放大器的反向输入端,采样电压也通过ADC输入到单片机处理;比较放大器的间向输入端与凌阳内部的ADC的模拟输出相连,通过LM358的比较放大作用以及调整管的调节作用使输出电流达到稳定。
3.2.4 电源电路设计本系统对电源有较高的要求。
设计电源时既要保证电源的高稳定度,也要保证电源能输出大于1A的电流,故本系统采用三级管TIP127来扩流。
而且在使用电源时必须充分考虑电源的效率。
此电源电路采用了7818,其输出电压值为+18V,而+18V电源的负载电流要求不低于1A,所以采用三级管TIP127来扩流。
另外使用LM317和LM337制作正负可调电压,并且固定电压值为±12V为放大器供电,再在LM317后级使用7805得到稳定的+5V的电压供凌阳SPCE061A单片机和LCD使用。
电源使用9014对电路进行稳流和扩流,并且可以起到过流保护的作用。
(供电电源原理图见附录图3。
)4 软件设计软件系统的任务主要有A/D转换、D/A转换、步进加减、键盘扫描、液晶显示、语音报警等功能。
为了将所有任务有序的组织起来,软件系统采用前后台结构。
4.1 软件设计思路为了方便编写和调试,我们采用了模块化的编程方法,整个程序分为若干子程序:①液晶显示子程序:显示欢迎界面,输出电流的给定值和实际测量值;②键盘处理子程序:对输出电流进行预置和步进;③DAC输出设定的电流值④进行A/D采样;⑤数据处理子程序:将A/D采样的数据与预设值比较,确定要送入DAC的调整值。
4.2 主程序流程图数控稳流源主程序流程图见图4.1图4.1 数控稳流源主程序流程图5 系统测试和分析5.1 指标测试1、输出电流范围的测试(见表5.1)表5.1 输出电流范围测试2、输出电流稳定度测试(见表5.2)表5.2 输出电流稳定度测试3、步进电流的测试(见表5.3)表5.3 步进电流测试(10mV步进)4、系统测量误差表5.4 系统测量误差5.2 测试结果分析(1)通过表 5.1的测试结果可以看出此次设计的稳流电源的电流变化范围在20mA~1005mA之间,满足题目基础和发挥部分的要求。
同时,通过表5.1的“误差”栏可以看出,电流源的预设值与输出值误差很小,满足题目中输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1%+10 mA的要求。
(2)通过表5.2的测试结果可以看出,在电流不变的前提下改变负载电阻的阻值,电路的输出电流基本上没有变化,满足基本部分(输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1%+5 mA)与发挥部分(输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1%+1 mA)的要求。
(3)通过表5.3的测试结果可以看出,步进值可以达到设定的10mA步长,且比较稳定。
(4)通过表5.4的测试结果可以看出,当输出电流为386mA时,|测量误差|=3mA≤356mA*0.1%+3mA=3.3mA,在误差范围内。
当输出电流为796mA时,|测量误差|=4mA>796mA*0.1%+3mA=3.7mA,与误差范围接近。
5.3 误差分析造成误差的原因有:(1)电阻温度特性由于使用的采样电阻为功率水泥电阻,当电流超过500mA时电阻发热较严重,使得其阻值变大,影响测试结果;(2)DAC、ADC精度问题由于使用的是十位的DA和AD,若要采集1mA精度的数据,由于系统存在误差,所以很难实现。
(3)电流表精度问题本次试验电路输出电压为mA级电压,我们使用的是三位半的万用表,精度不够,影响了测试结果。
6 设计结论经过四天三夜的努力,我们设计的直流稳流电源可以达到:输出电流范围在20mA~1000mA之间,可以10mA步进。
在精度上已经可以达到发挥部分提出的要求。
通过试验证明我们的电路带负载能力较强,在同一电流下改变负载,电流输出值只发生了很小的变化。
通过软件将输出电流值与电流预置值进行比较逼近处理,使得整个系统电流稳定,预置值、显示值以及通过电压表的测量值均保持一致,达到了很好的稳流效果。