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全民DIY ACDC实验电源

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技术导师勋章

发表于 2011-10-26 11:16 | 显示全部楼层 |阅读模式

前段时间曾透露过,打算联手资深专业人员参与本次数控电源的DIY活动并且尝试一种全新的模式,系统及电路将围绕该模式展开,因需说明的内容较多,故单独发帖而未利用站方提供的现成报名模板。

 

DIY活动的中心应该是有益、有趣、实用。通过DIY学到知识、丰富经验可谓“有益”,DIY自己喜欢的东西可以说“有趣”,实用嘛,一般而言,对从0开始的初学者而言往往比较困难,缺乏实用性的DIY作品也会降低前两者的质量,特别的,不同DIY活动的参与者如果按照常规的活动开展模式,最终作品的水平和质量将参差不齐,更多的对自己的技术能力缺乏足够信心却又想参与DIY活动的网友很可能会因为DIY的技术门槛而止步,从而错过了一次很好的学习及实践机会。那么,有办法真正做到有益、有趣、实用甚至还廉价且大家都能参与的DIY活动么,当然有,这就是本方案的目的——全民DIY数控实验电源。

 

有益:本方案将带领大家学习ACDC开关电源及MCU嵌入式系统的原理、电路结构和设计方法,进而引申出产品级的工艺设计原则和方法。

有趣:本方案不仅仅要实现常规的程控可调电源,还要实现更多的实用功能,具体是什么,先卖个关子,还有要靠你的想象。

实用:本方案不仅仅由资深高手亲自操刀来完成电路及基本软件的设计,更将考虑大量工艺性方面的内容,力求达到产品级规格,在保证最终DIY作品品质的前提下,本方案还具有良好的自由扩充性并支持二次开发,任何具有一定基础知识的网友都能上手并可以打造出具有自己特色的个性化实用作品。

 

为达到全民DIY的可参与性和前面所讲的有益、有趣、实用,本方案的主体部份由chunyangpowerants联手设计。



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技术导师勋章

 楼主| 发表于 2011-10-26 11:17 | 显示全部楼层
基本规格:
双组0-18V(不一定从绝对0起调,但涵盖所有低压逻辑电压)独立可调,可自由定义参考地从而可以实现简单的串并联输出,带有独立可调门限的限流保护,额定输出功率150-200W,输出纹波不大于50mV。这是最常用的实验电源规格。
电路结构:
ACDC开关电源的模拟部份由TI的PWM控制器、MOS管驱动器、运算放大器、数字接口等构成,采用两路独立主输出和一路辅助输出,主输出为隔离型浮地设计,辅助输出供内部数字电路部份使用。
数字部份采用双MCU设计,一片MCU负责控制电源并采集电压、电流数据,另一片实现人机界面以及高级控制功能等,二者各自独立,靠协议交互,其通讯接口亦可连接PC,支持PC虚拟面板及实时程控。
电源及电源控制部份(A板)可以独立工作,这部份是本DIY设计的基础部份,对外仅为一个数据通讯接口,通过协议指令进行控制。这部份的MCU初步打算采用LanuchPad支持的MSP430G2333,这样,参与本次LanuchPad团购的网友有兴趣的话都可以参加了。
本方案的人机界面部份(B板)将提供一个标准设计,操作如有可能将采用单键飞梭加键盘的方式,考虑到众人参与有一定的量,在此顺便征集单键飞梭成品的供应商,如果无法得到单键飞梭成品的可靠供应则换用光电旋钮,同样征集相关供应商。显示部份如有可能将采用反白蓝底大尺寸段式LCD或LED数码管,同样取决于供应商,在此发动网友提供相关供货信息。
在B板的标准设计中,人机界面部份的MCU仍使用LanuchPad支持的MSP430,因A板的接口及协议的统一,人机界面部份可以根据自己的需要由网友自行灵活设计,比如采用Cotex系列配合TFT触摸屏等,这样可以脱离PC实现高级功能,广大对ARM Cotex系列MCU感兴趣的网友也可以参与本DIY数控电源的活动了。

揭秘本程控电源可实现的高级功能:
充电器,只要充电电压不超过36V的任何蓄电池都可以支持、电源冲击实验仪、可控电压变化斜率电源、老化电源、时间序列电源等等,当然,这些要网友的二次开发,基于电脑或者基于MCU都可以,有兴趣的话,还可以玩玩无线遥控电源,这些都可以基于本方案的A板实现。

为方便更多的网友参与,本方案的所有设计和代码将公开,设计完成后将提供包括高频变压器、机壳、旋钮、按键等在内的所有器件,同时建议站方零利润提供给所有愿意参加DIY的网友们。


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 楼主| 发表于 2011-10-26 11:19 | 显示全部楼层
本方案的实施过程发动所有感兴趣的网友参加,有任何疑问或建议欢迎提出。


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 楼主| 发表于 2011-10-26 11:22 | 显示全部楼层

顺便在此征集供应商:

 

单键飞梭成品

光电旋钮/光电编码器

段式LCD模块,要求带有V、A指示字样,双行,最好为蓝底/橙底反白

适合电源使用的机箱

 

欢迎大家提供以上产品的相关信息。

[ 本帖最后由 chunyang 于 2011-10-26 11:24 编辑 ]


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一粒金砂(高级)

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发表于 2011-10-26 22:21 | 显示全部楼层
支持一个。
有个问题,为什么不用有16bit adc的430呢?另外PWM控制器打算选哪个?


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 楼主| 发表于 2011-10-27 03:23 | 显示全部楼层
为考虑成本及控制制作的难度让更多的人可以参加,开关电源的纹波指标初定于50mV,最高电压按18V计,那么10位AD就够用了,没必要使用更高位数的AD。类似的思想,本设计中将不考虑采用QFN等对手工焊接技能要求很高的芯片封装,比如UCD3028等,这些芯片很有特色也很好用,但绝大多数初学者很难对之手工焊接,而且这类芯片不方便小批量采购,我和powerant的DIY设想不是为了装出一两台,对我们而言早已没有这个必要,而是要考虑广大初学者,本方案的设计是完全面向他们的,希望能够引导一批爱好者来共同参与,这就需要考虑小批量供货的问题了,类似的,不仅仅是PWM芯片,所有的元件都是类似考虑的,哪怕是一个旋钮。


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 楼主| 发表于 2011-10-27 03:26 | 显示全部楼层
最终的设想是提供一个标准设计和包括机壳、结构件在内的所有元件的齐套,大家拿到就可以动手焊接,在实现基本功能后,大家再根据自己的需要进行功能扩充,同时在论坛中讨论和共享,一起来丰富DIY活动。


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 楼主| 发表于 2011-10-27 03:36 | 显示全部楼层
看了很多网友提交的方案,大家的想象力非常丰富,这很好,但有一点需要考虑的是:方案的难度,要想更多的网友参与并从中受益,难度不宜过大,比如那些基于DSP的设计等,还有一个看起来不起眼但事关DIY作品最终品质的重要元件——变压器,开关电源的变压器设计非常讲究,这个实非初学者能够简单应对,自行定制的话成本太高也缺乏设计的有效依据,指标提起来很容易,但实现起来就是另一回事了,本方案的特点是将这些问题事先解决,然后齐套提供,大家的创意可以基于一个成熟的平台之上,也就是我前面反复强调的DIY宗旨——有益、有趣、实用,且不是针对个别人的,而是大家都能够参与。


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 楼主| 发表于 2011-10-27 03:58 | 显示全部楼层
通过本次DIY数控电源的活动,希望能确立一种富有EEWorld特色的大众参与性DIY活动模式,即基于成熟且开源的基础平台+可自由发挥的二次开发+长期的齐套器件、材料供应+论坛技术支持和讨论,让更多的网友都加入到有益、有趣、实用的DIY活动中来。


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纯净的硅(初级)

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发表于 2011-10-27 09:48 | 显示全部楼层
照你的意思我们大家提交方案实在没有必要了,按你的来就可以了?早说嘛

还有,你如果不用开关变压器如何隔离?
zhouyuannian#126.com(#换成@)有问题交流


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五彩晶圆(高级)

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发表于 2011-10-27 09:54 | 显示全部楼层
呵呵。。。

变压器因该要的吧!


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2011-10-27 10:46 | 显示全部楼层
主变换器考虑采用UCC28610


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2011-10-27 10:48 | 显示全部楼层

原帖由 蓝雨夜 于 2011-10-27 09:54 发表 呵呵。。。 变压器因该要的吧!

 

 

作为一个电源,变压器肯定是核心器件。

 

当然,不排除若干年以后,工作到数十MHz以上的变压器可以集成到IC内部去。



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五彩晶圆(高级)

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发表于 2011-10-27 10:56 | 显示全部楼层
现在就已经把变压器可以集成到IC内部去了,只不过是做信号变送


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五彩晶圆(高级)

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发表于 2011-10-27 11:00 | 显示全部楼层

回复 12楼 PowerAnts 的帖子

用UCC28610 做到多少W,多少V多少A输出呢?


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 楼主| 发表于 2011-10-27 11:07 | 显示全部楼层

原帖由 lrz123 于 2011-10-27 09:48 发表 照你的意思我们大家提交方案实在没有必要了,按你的来就可以了?早说嘛 还有,你如果不用开关变压器如何隔离?

 

我和powerants联合提出的方案是针对初学者的,设计上仅具备基本功能,剩下的留给DIY参与者自行发挥,变压器当然要用,但前面说过,对初学者而言变压器设计才是最难的,这方面不用担心,基本方案中已包括变压器,并将作为套件的组成部份提供给大家。



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五彩晶圆(高级)

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发表于 2011-10-27 11:12 | 显示全部楼层
感觉既然针对初学者的话,直接上开关电源是不是门槛高了些呢!

不管是电路设计,调试,变压器的设计,线圈调整 都需要一定的基础的

最多只能高手设计好了后,然后定制回来,大家购买它就当OK的,直接焊上。


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 楼主| 发表于 2011-10-27 11:13 | 显示全部楼层

原帖由 蓝雨夜 于 2011-10-27 11:00 发表 用UCC28610 做到多少W,多少V多少A输出呢?

 

规格前面已经提到了,初步定为双组独立0-18V、5A输出,这个功率足以满足多数电子类实验所需。



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 楼主| 发表于 2011-10-27 11:19 | 显示全部楼层

原帖由 蓝雨夜 于 2011-10-27 11:12 发表 感觉既然针对初学者的话,直接上开关电源是不是门槛高了些呢! 不管是电路设计,调试,变压器的设计,线圈调整 都需要一定的基础的 最多只能高手设计好了后,然后定制回来,大家购买它就当OK的,直接焊上。

 

如果是线性电源门槛就过低了,而且大功率线性可调电源的效率很低,高功率输出时发热会很严重。这里提供给大家一个成熟的基础平台主要是考虑让广大初学者借此DIY的机会去学习开关电源的基本原理和设计方法以及MCU的应用设计,即使自己不进行二次开发,动手制作本身也是一个很好的学习机会,我就是从自制收音机开始入门电子技术的。

 

不过希望见到大量基于本方案二次开发的个性化DIY作品,独乐乐不如众乐乐。



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五彩晶圆(高级)

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发表于 2011-10-27 11:25 | 显示全部楼层
很多人的方案跟你这个类似的框架!


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