数字移相调压预稳压30V2A线性电源
本帖最后由 centrineer 于 2013-12-23 22:15 编辑抽空设计了一款移相调压为预稳压的线性电源。
一直想买个实验电源，但是运费太愁人了，于是一直想自己制作一款，开关电源的话纹波太惨烈了，有时候调音频电路能气死人，听朋友说反馈做好了可以减小纹波，但是一直懒得去弄，决定还是做线性电源，功率不用太大够用就好了。期间拿万用板做过两个，但是用继电器切换，压差大的时候还是发热很大，后来拿开关电源做前级，线性做后级，纹波可以接受，但是设计的时候没有考虑RC振荡器的稳定性，有时候控制板通信不上两块电源版。所以又设计了一款，移相调压为预稳压，跟着来一级线性稳压，纹波可以接受了，不过时间不多，所以设计的还是有些仓促，也没有做过多的实验，废话不多说了，下面说说这个电源{:biggrin:}
思路大概就是用MEGA8自带的AD采集预稳压级的电压值，然后用移相调压的原理，根据测得的最终输出的电压，保证预稳压级始终比线性稳压级有3-4V的压差，这样就控制了整体的功耗，由于预稳压级采用的是与市电同步的移相调压，所以在预稳压的电容上表现出来的电压是比直接整流峰峰值略大的电压。
后级的线性稳压部分则是最基本的串联线性稳压电路，恒压恒流两个调整环做与操作，哪个作用强烈哪个获得调整管的控制权，最终实现恒压恒流模式的控制。
数字部分则选择了MEGA8的单片机，AVR的单片机比较皮实，现在也很便宜了，DA则选择了LTC1446双通道12位电压输出DAC，外围比较简单，用起来的话线性还可以，基本上用y=ax+b这样的公式校准就能够满足要求了，AD选择了TM7705,16位双通道的，才2快4毛钱，采集电压四位显示的基本不跳，线性也可以，不用怎么校准。预稳压的移相调整是MEGA8来实现的，通过过零检测，控制触发的时间。所以在最大限度上实现电路的简化，预稳压检测是通过单片机内部AD实现的，速度能满足要求，另外这一级电压精度要求不高，所以内部AD够用了。
板子焊接起来，还是很小的，10X10的面积，拿到手上不大一点，简单测试了一下
预稳压部分峰峰值在500mA对外供电时大约有1V，电流愈大这个也越大
恒压模式，电压纹波峰峰值3mV左右，有效值1mV
恒流模式，电压纹波较大，峰峰值7mV左右，有效值1.5mV，至于电流的纹波应该比这个值小，但是没法测
散热器和烟盒差不多大，500mV恒流供电，长时间测试散热器基本没温度，1A的话还是挺暖和的，再大电流估计要加大散热了，但是我就用到1。5A最大了，所以就没必要再加大散热了。
预留了串口通信的隔离管够，但是单片机程序快写满了，就没把串口协议添加进去。要是加上串口在加上编程输出的话，得用MEGA168了，手里没有芯片暂时就不搞了。
程序留了校准菜单，可以后期校准用，本来打算写的好看点的，结果水平太烂，怎么都精简不了程序。于是作罢
原理图
源程序
这个要顶。做的很不错。看纹波指标，比较好了。斩波电源到稳压中间串个大电感，做一些滤波，再把反馈的参数好好调一调，尤其是电流反馈部分，貌似没有调试到位，还有很大空间啊。还可以考虑将调整管换为PMOS管，也许更好控制一些。 楼主这个做得很不错呀
我最近也打算做一个电源，正好参考一下预稳压部分，我原来打算是用继电器切换的 看下楼主大作！{:loveliness:} 用单片机的来实现同步斩波，如果单片机死机了，就没有输出能力了，这点设计上还是不错的还是有挺多的可靠性的！ 移相--就是控制整流之后的导通时间？为何还要加个过零检测？预稳压值太小就开管，太大就关管不行么？（中间设置个死区）。。程序是一个周期导通一个周期关闭这样？
预稳压是应该加个电感和二极管，否则电流太大。。预稳压软件上没用pid吧？
R16的上面为何不连到GND上？
就这些问题。。。{:lol:} R88 发表于 2013-12-24 00:21
移相--就是控制整流之后的导通时间？为何还要加个过零检测？预稳压值太小就开管，太大就关管不行么？（中间 ...
r16与R17,R10，R11构成减法器，减去检测电流电阻的压降
没有使用PID，就是简单的比例控制，预稳压不要求多么精准
另外使用过零检测来同步斩波就是为了达到良好的纹波特性，否则预稳压级会产生高频的电压波形，而线性调整端对高频噪声是无能为力的 why800 发表于 2013-12-23 22:40
这个要顶。做的很不错。看纹波指标，比较好了。斩波电源到稳压中间串个大电感，做一些滤波，再把反馈的参数 ...
就是抽空做着玩的，这个指标够我用了，在网上加指标价格太高了，自己玩不太划算{:tongue:} centrineer 发表于 2013-12-24 00:37
r16与R17,R10，R11构成减法器，减去检测电流电阻的压降
没有使用PID，就是简单的比例控制，预稳压不要求 ...
我还以为是同相比例。原来控制的是负载两端的电压。这样排除了采样电阻的影响。。学习了。
输出端电压采样头一次看见这种方法。。这貌似是示波器的用法。。不加那两个电容不知道效果怎么样？ R88 发表于 2013-12-24 09:24
我还以为是同相比例。原来控制的是负载两端的电压。这样排除了采样电阻的影响。。学习了。
输出端电压采 ...
主要起作用的是C7，C8可以不加，C7在这里的作用是起加速的效果，因为电阻分压，在分压端口到运放采样口存在分布电容，由于上面是100K的电阻，所以运放采样的口电压不能突变，也就是滞后于电压的输出口，这样滞后的时间大于一个闭环调整周期的话就会造成整个闭环的震荡，表现出来的现象就是输出电压纹波增大，或者直接就不能正常稳压。而C7的存在就是为了解决这个问题，因为电压的改变是可以直接通过电容的，所以在输出电压波动的情况下，可以使运放的采样端口及时的获得电压改变的情况，这样就能够及时的做出反应，避免了输出的震荡 centrineer 发表于 2013-12-24 14:57
主要起作用的是C7，C8可以不加，C7在这里的作用是起加速的效果，因为电阻分压，在分压端口到运放采样口存 ...
原来引入超前环节了。。但缺点是对噪声敏感。。一般这个电容貌似很小啊。。实际中不加纹波会很大么？我曾经也看过这种接法。发上来大家学习。。。如图：
R88 发表于 2013-12-24 16:13
原来引入超前环节了。。但缺点是对噪声敏感。。一般这个电容貌似很小啊。。实际中不加纹波会很大么？我曾 ...
不加的话会引起震荡，当然如果分布电容不是很大的话可以通过其他方式来补偿，如果不加的话比例运算环节需要修改，不用104的电容，实际用多大的电容与PCB有很大关系的啊 超前网络不会使噪声性能变坏，相反会改善，这是因为电容是并在电阻上的;
滞后网络才会增加噪声。
上分压电阻并电容是线性电源中常用的补偿办法，但不是唯一的;下电阻并不并电容不影响环路，但会改善噪声。 yfwuh 发表于 2013-12-24 22:18
超前网络不会使噪声性能变坏，相反会改善，这是因为电容是并在电阻上的;
滞后网络才会增加噪声。
上分压电 ...
上面电容为加速电容，下面为滤波电容 我有一个AC0-42V300W变压器，正想搞个电源，非常高兴看到楼主的设计，还是开源的，太感谢了。 谢谢分享，学习记吗备用 请教TM7705 切换测量通道后数据更新很慢怎么解决的 学习一下预稳压，谢谢楼主 谢谢楼主分享大作！ 谢谢！不错的设计 不错！{:victory:} mark,maek.
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