数控恒压恒流电源设计解决方案附原理图-原理图

在深入讲解数控恒压恒流电源设计解决方案前，我们需要了解一些基础概念和原理。直流稳压电源是电子实验中不可或缺的基础设备，它能为电路提供稳定的电压。在众多电源设计方法中，恒压恒流电源因其性能稳定而被广泛应用。 一个标准的恒压恒流电源结构主要包括电压基准源、调整管、误差放大器、电压取样和电流取样几个部分。电压基准源为误差放大器提供一个准确、稳定的参考电压，它必须对温度变化不敏感。取样电路、误差放大器和调整管共同组成一个闭环回路，以确保输出电压的稳定性。在这个结构中，由于电压基准源和取样电路是固定的，因此输出电压和最大输出电流也是固定的。 为了调节输出电压和最高限制电流，一些设计采用了可变取样电阻的方法。在图2所示的基本稳压电源简图中，通过改变R3的阻值，可以调节输出电压范围。这种调节方式在诸如LM317这样的可调稳压芯片中得到了应用。这类芯片通常还集成了过热保护等附加功能，尽管如此，它们在负载变化时，芯片的温度可能会导致性能不稳定。 要克服集成稳压芯片在负载变化时的不稳定性，可以使用恒温措施，如LM399和LTZ1000等高性能电压基准。它们能够提供更稳定的电压基准，尽管价格更高。 传统的稳压电源调节方法，如调节取样电阻阻值来改变输出电压，虽然价格低廉，但存在接触不良的风险。在长时间使用后，调节过程中的可变电阻可能出现接触不良，从而导致输出电压异常。 随着技术的进步，像AgilentE3640A这样的数控稳压电源开始采用数字控制的方法。这些高端电源通过按键或旋转编码器来设定电压和电流，有效避免了机械调节带来的隐患。尽管如此，它们输出的离散电压点限制了输出的连续性，但通常这不会对常规实验造成显著影响。 本文介绍的数控恒压恒流电源集成了许多先进特性，如0~20V的输出电压设定范围，步进值为0.05V，输出电压误差小于±10mV；输出电流设定范围为0~3A，步进值为0.01A，电流显示误差小于±5mA。此外，它还具有输出纹波低、具有参数记忆功能、输出使能功能，并可以直接设置常用电压值。 制作数控恒压恒流电源的关键在于理解其工作原理。220V交流电经过变压器T1降压得到交流12V输出，再通过桥式整流电路整流成直流电。整流电路中的VD1至VD4桥式整流电路在电子学中是一个常用且基础的电路组件，其作用是将交流电转换为直流电。 电源的电压调节是通过调节取样电阻的阻值来实现的，这也使得输出电压具有可调节性。由于射极跟随器具有几乎恒定的放大倍数，接近于1，所以在计算放大倍数时可以忽略不计。整流后的直流电压会通过运算放大器，根据参考电压进行放大，最终输出到负载上。输出电压的调整则通过改变R3的阻值来实现。 在设计中，为了达到良好的恒压和恒流效果，需要精心选择和设计每个部件。例如，输出电压和电流的显示通常需要专用的电压测量芯片，如ICL7107，这样可以保证测量的准确性。此外，为了保证电源的稳定性和可靠性，可能还需要添加诸如过热保护、短路保护等附加功能。 文章还提到了如何通过12864液晶显示器实时显示电源的输出电压值、电流值以及电源的当前状态。这不仅为操作者提供了直观的反馈，也方便了对电源输出的监控和调整。通过这样的设计，数控恒压恒流电源不仅在性能上达到了高标准，也在用户交互方面提供了良好的体验。