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DIY-直流电源电子负载(1)

2017-5-26 18:48:23      点击:

测PFC,测高压直流电源,没负载,好恼火,商业的太贵,于是我决定自己做了,目标是能用,不容易坏!

采用2-500v 8A 200W直流电源模块设计,功能CC和CV(理论上CR和CP软件上是可以模拟的,后期有必要再加上去)

V1版中遇到很多问题,例如硬件乘法器的问题,主控制结构的逻辑问题,好在V1版验证了散热片能力,200w还行(虽然那个散热片不是很好,但是淘宝中比较理想的了,效果更好的,这个只有自己开模了)

目前更新的V2版,改进了V1版的错误,并升级了通信改为隔离CAN通信,这样后续,并机运行就简单许多了。


第一部分正是开始

原理图还没画,也就这几天了。先上个总的结构图:

自己制作直流电源电子负载

只要是500v的负载都贵,精度其实老化并不需要太精确,只是要不容易坏,美尔诺这个牌子,还是可以,拆了,看了下里面的结构,并没有使用多昂贵的器件,最贵的应该是里面有个50块的dac了,具体电路就没分析了,看了下散热结构,应该是60*60*200的150w散热,所以后面搞散热片的时候,就这么办!

自己制作直流电源电子负载

更新了关机电路,把单片机通信速度提高了110k,确定了散热结构,原理图暂时不更新了,等pcb画完了在更新吧,基本是边画边改。

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打算用的结构

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首样用的散热片

自己制作直流电源电子负载

PCB总算是连通了,单片机采集了电压电流,目的是此模块,稍微加个简单的显示板就是一个恒流恒压的200w直流电源电子负载了。后续优化PCB后,在整理原理图。

自己制作直流电源电子负载

PCB已经绘制完成,丝印对应原理图,把2侧安装mos的板子一画就可以打样了拉!

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画了散热片2边的mos小板,在此,基本大体的PCB就已经完成了,至于面板,这个不慌,先把模块调试OK了在画也不晚,明天整理BOM,就开始买元件了!

软件,这个要同学帮忙写了,一共有2个板子,一个模块本身的单片机,还有个人机界面的单片机,假如,假如后期,效果好,可能还要写个上位机

目前模块上的单片机,初始版本的流程图已经写完,待同学,写出来以后,变调试变改了,可以说一下后面的人机界面,那个面板打算采样有线usb键盘作为按键,3.5寸的TFT作为显示,目前有线usb已经调试完毕!

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板子已回来,打样以后,有吧板子修改了下,通信输出改到了28脚,光耦换成了高速的,通信端子换成了2.54的,可惜昨晚同学写程序的发现控制风扇的脚和pwm转DAC的脚pwm通道重合了,这个只有稍微PCB实物调试改一下了,小板部分,也要割线,在mos的s级串二极管做防反接,还有一部分元器件没到,到了以后就开始焊接调试了。

板子开始调试:

第一步肯定是调试电源诺,好消息是,能工作,坏消息是变压器变比设计错了。

4通道的示波器确实要方便一些,一次性测完,今天就到这里了,明天把变压器拆掉,重新绕一个在带载测试了

3v作为基准源,也是单片机的供电,前面输入选LLC作为电源,看起来是明智的选择,纹波毛刺小!

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今天改了下变压器,手里也没这么细的线,就将就原来的线拆了在绕,初级15圈,12v输出19圈,负5v输出8圈,但是手里没有普通磁芯,只有高导的磁芯,有忘记磨了,所以变压器初级电感有点大,500uh的样子,漏感还是一样的小0.65uh,但是,但是,这并不是说不能工作,焊接上去以后,12v 带100个ma。

不是全部软开关,有一点硬,这个要是装普通的磁芯应该就好了,谐振电容波形有点不正常,这个是漏感太小了,开关频率远远低于谐振频率导致的,但是,他还是能工作,那基本电源算是没多少问题了。

今天朋友介绍了个活,比起电子负载,还是先回点血吧,所以更新暂时停止了。

其他的案子打板去了,这2天焊接了一块,先调试着。

这不调试不知道,错误那是相当的多,哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈

1:买的10块钱AD633是个假的,上电就发热,都把辅助电源拖保护了,花了几十个大洋搞了个正品,先鲁上去测试完在说。

2:板子原理性设计错误2处,一个是上电关机电路的三极管应该是个Pmos,AD633输入的电流信号,没有用放大以后的,导致ad633就不能起到作用,这个飞个线,先调着

3:关机电路和运放的下拉电路中电阻阻值使用错误,这个不知道当时计算的时候是怎么算的,,,,,,

4:单片机风扇控制的pwm通道和CV恒压时的pwm通道用重复了,好在管脚近,好改

还有些即将要处理的问题:

1,如OP07因为电压斜率很低,所以mos关断的时候,时间很长

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2:过功率保护电路部分的环路设计,这个估计调试要画些时间

V2版肯定是要的了,至于还有啥问题,随着更新慢慢发现了,争取把模块做的扎实些,不那么容易坏

新买了一家15块钱的AD633,哎,不知道是真的还是假的,原装正品的AD633报价基本在30左右一颗,那样模块成本会非常之高,15块心里感觉还能勉强接受,如果这个是假的,那可能要考虑用分立运放加三极管搭个乘法器了,如果搭建的乘法器不行,那就直接换高速DSP做纯软件控制的模块把,总之不管怎么鲁,用多长时间,定是要鲁个出来!

今天打了半天的螺丝孔,总算是先装了一台样机,防反接的二极管先割线焊接上去,虽然一开始焊接反了。

散热片打完以后,有很多东西需要测试,首先是先测试CC和CV的环路,然后测试散热片本身和风扇配合,在200w功率下的升温情况(楼主去年放血买了个热成像,这个可以测试mos和散热片之间的热阻了)

首先是测试cc的环路,具体步骤是屏蔽CV和单片机控制,先给cc运放设定一个恒流值,模块通入可控电源,手动开机模块,得到如下波形

--黄色是一个mos管的驱动,粉色是cc运放的输出,蓝色是0.025欧电阻的波形(通道多就是好,哈哈哈)

自己制作直流电源电子负载

上面的波形可以看到,运放检测到电流过大的时候,电压开始下降,那么下降的速度就是环路的速度了,这明显是太慢了(主要就是调试这个块和慢和稳定的关系)

当然还能看到电流在开机的一瞬间过冲的很厉害,这个问题呐,可以通过单片机程序配合,输出相应的时序关系,先关闭CC运放,在打开模块的开关,最后给运放的参考电压慢慢上升,做一个软启动的作用,这样应该就能有效的解决电流过冲的问题。

上面显示的问题很多,好消息还是有的,用三极管均流mos电流的效果是非常好的,恒流3a,4个mos的电流误差在30ma左右,这里面还包含了检测电阻本身的误差,所以这个值得赞一个!