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[电源]自制开源数控电源 [复制链接]

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离线2n3055
 

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2019-02-15
话说应该是N年前(2012)年,在一个论坛上看到一个数控电源项目,当时作者不仅把它做成了成品出售
而且还进行了开源,任何人都可以下载使用这个电源的设计。当时看的很心动,但是买成品觉得买不起,
自己做当时也懒,觉得有点复杂也就放下了。
正好去年年底,有一天值班没事干,看见在电脑里沉睡了好久的资料,想想现在也没合适的电源用,于是就把它启动制作了
下面是作者对这个电源的介绍:

我一直想再做一版更好的电源,可是一直事情太多就搁置了下来,最近事情不多,就抽时间做了第二版电源,我尽最大努
力把它做好。我尽量详细全面的介绍给网友朋友们,使更多的没毕业的兄弟或者刚毕业的兄弟们也能参与进来。
我们到底需要一个什么样的电源呢? 我想基本上要做到如下几点:
1.要耐用,完善的保护功能,过流保护,过热保护都要有,负载向电源释放高压浪涌也可以吸收掉,寿命长,能在零下20度
  到零上50度环境长期工作。
3.要精确,在恒压时,就是我设定的是几V电压那输出就是几V电压,在恒流时,我设定的是几A电流那输出就是几A电流,我
  们不可能做到绝对准确,但是要把偏差做到最小,设定的电压电流要和输出的电压电流的值基本一致,做到非常小的误差。
  不管负载是容性感性或阻性的,电压或电流都不变化,电源不振荡。
4.要有很强的抗干扰能力,想起公司有个电源就抗干扰性能就很差,当接上一个小电机负载时,显示屏就乱跳了,根本看不清显
  示的是什么,这就很让人很不舒服,所以我在设计这款电源时也着重的考虑抗干扰的问题。
3.电路要简洁,我们业余DIY的没大公司那么大的设计团队,没有大公司那么雄厚的资金支持,我们只能使电路尽量简化,使
  结构简单而又不删减重要的功能,尽量用现成的模块,尽量用IC代替分立元件,使思路更清晰,抽出更多的时间来构想电路
  结构、精选元器件,做到“简约而不简单”。
4.操作更人性化,更简单,我发现用户都不喜欢看说明书,喜欢拿来就用的产品,所以就尽量按照用户的习惯来设计操作方式,
  哪怕方式很笨很OUT也应该尊重大部分用户的习惯,总之设计就像按摩一样,客人不是在欣赏你舞姿和歌喉,客人要的是自
  然而然、飘飘欲仙的舒爽感觉。
6.功能一定要实用而不花哨,在工业现场经常要联网控制,所以就要加入串口通信功能。要有校准功能,用户可以自己用仪器
  校准电压电流。

电源基本参数:
     输出电压:0-30V
     输出电流:0-4A
     电压最小分辨率:0.1V
     电流最小分辨率:0.01A


原作者提供了线路图、程序代码、PCB图,于是,照葫芦画瓢,根据原作者提供的pdf
把PCB画了出来,零零星星今天画点明天画点,再查查错,纠纠误,大约用了1个月才完




PCB画好后,送去工厂打样,5天后快递把做好的板子送来了
其中,主板,基本按原作者的设计画的,显示控制板,自己设计的
原设计是一个细长条,我不喜欢,还是要紧凑一点好
拿到PCB发现主板真够大的,早知道用贴片元件,应该还能小不少


话说这个电源的核心,是采用STM32F103VCT6这个MCU
按作者的设计是为了方便采用外部基准电源
这家伙用的是LQFP100封装的,脚距比我以前焊过的其它元件都细小


先焊接不好焊的


焊盘上刷一层松香水


然后把芯片对位,仔细检查,对位良好
利用松香水的粘性,就把它粘上了



焊接,采用经典的堆锡法焊接


焊完一圈后,用吸锡带去除多余的焊锡


稍式修整,确保没有短路,虚焊的地方
虽然100个管脚里没用多少


清理焊盘,仔细检查




俗话说,硬件是机体,软件是灵魂
将数控部分搭建完成后,烧录程序进去
逐步调试


显示控制板也制作完成,用开发板测试,工作正常




数控部分完成了,下面的工作就简单了
全都是直插元件,按部就班焊吧
也是利用每天晚上的时间零打碎敲,一块板焊了有1周

  

主板大部分元件焊接完了,留下功率元件没有装
先用一个小变压器提供控制电源,检查有没有问题
工作正常!



又找了一个变压器先提供测试用的工作电源,接了一个功率管,
电源工作正常,一次成功!



一切正常就好说了,工作继续
下面,得找一个合适得散热器,不可能找到和原作者一样的
正好手上有一个老Pentium4的散热器,拿来试试,似乎合适


这个散热器两边有安装夹具的翅膀,正好可以利用它做固定


定位,打安装孔


钻孔,下面准备攻丝,打孔前,加一点润滑油


攻丝,直接用电钻攻了


拧上铜柱


将大功率管对位试试


大功率管的管脚,需要预弯


安装对位试试


结果就在要完工的时候,逛电子市场突然发现有更合适的散热器
于是买了一块回来,发现要比这个CPU散热器更好用
得,重新加工吧
这个,要比上一个散热器更加贴合


清除钻孔中的碎屑


攻丝!


加油!


再攻丝!


攻丝是有损失的,这不,贪多冒进,损失丝锥一根


拧上铜柱


定位功率器件的位置


安装功率器件,大功率管加装云母片绝缘,抹导热硅脂



安装大功率管,尺寸刚刚好




再安装主滤波电容,这也是一个大家伙
选用的是北京元十的电容



电路板制作完成了,主体工作完成了一大半
下面该变压器登场了,这个电源采用多绕组变压器
交流低压调压减少功率管损耗
于是专门去订做的变压器



接上变压器,理论上讲,这个电源就可以正常工作了
通电看看,自制数字电压表测量一下



进入校准模式先进行校对,这是0.1V输出


校准30V输出


校准电流,0.1A





校准最大电流,4.0A


校准完成后,进性输出测试,外置电流表采用4线采样电阻



输出电流,基本算是精准的,这个电源的采样电阻小,没有用专门的仪表运放
所以,电流显示误差要比电压显示误差略大一些,但是,不超过10个字,也就是10mA
对于日常应用来说,完全没影响,需要精密测电流,还有万用表呢





进行负载测试,第一个负载时手提吸尘器的电池,用来给电池充电
工作正常,很满意


工作进行到了这里,电源的构架已经出来了,下面,该进行装壳作业
网上买了一个铝合金机箱


上下左右都是螺丝固定,可以很方便拆卸
这个角,是快递的杰作


装进去试试,尺寸,是刚刚好的


确定各部件的位置



开始金属加工作业,先定位,钻孔


开钻


金属构件的钻孔作业,一定不能忘了加油


面板部分开孔完成


下面准备开数码管的安装孔,先划出轮廓


挖吧,开方孔


锉刀修整,这里失误了,用切割片开孔,又费力又丑
没得办法,大板锉粗刮,小圆锉细磨



面板制作完成后,制作一块专属的显示控制板


和前面一样,照图焊件即可


焊好之后对比一下


位置刚好

  

进行测试,新显示控制板工作正常


用于指示量程设置的LED需要定位,于是先把板装上,然后
对好位后再焊接



最终,显示控制板制作完毕
其中,面板上,只安装3个键,分别是 启/停 电流/电压切换 以及锁定键
还有一个校准键,不常用,安装在反面机箱内部,避免误碰
















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cushion 专家 +1 謝謝分享 2019-02-15
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oness M币 +1 都整的这么高大上了,应该用液晶表头代替数码管才好 2019-02-19
数码家园 M币 +13 謝謝分享 2019-02-18
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