#第三届立创大赛#便携调试用数控电源 - 嘉立创EDA开源硬件平台

1. 参赛者姓名（必填项）：

范昂

2. 单位或学校名称（选填项）：

西门子

3. 当前职务或职称（选填项）：

主管

4. 参赛作品的名字（必填项）：

便携调试用数控电源

 

5. 简要陈述您的idea和作品（必填项）：

工作范围：输入AC220V +-10%， 输出0...30V 可调， 电流0...0.8A可调

采用隔离反激式开关电源结构，效率高，一次二次侧隔离

小体积，大约相当于移动硬盘，易于携带

内置界面友好的HMI，LCD显示，编码器调节

具有附加和二次开发功能，例如电池充电、V-I可调曲线输出、4..20mA电流源、工业现场信号源等

 

6. 拟用到的立创商城在售物料（必填项）：

STM32F051C8

PC817C

旋转编码开关EVE-VCGJL016B

KF5N60F

 

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充（必填项）：

1.8寸液晶模组

EFD25变压器

8. 拟用到的EDA工具软件名称（必填项）：

LCEDA

【作品正式发表（报名成功后进入设计阶段）需要填写的内容】

 

一、作品简介

例如，可以包括但不局限于以下内容：

1.作品的整机外观图片或焊接组装好的PCBA图片；

外观概念图：

内部结构概念

内部结构概念

 

 这里特别提示：当前状态下一次二次侧的安规距离是不够的！请勿模仿！

 

 

 

2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景；

目前市场上的调试电源多采用工频变压器加功率管线性降价的结构，功率输出范围0~30V*3~5A，主攻精度；但是缺点是体积大，重量沉重不方便携带。

个人需要一种功率小0~30V*1A的，精度不是特别高的，便携的电源用于现场调试。类似产品市场上功率偏大，功能单一。

因此此次参赛作品关键特性设定为“多功能”“便携”“开关型”。

市场前景主要面对有我这种需求的工程人员。

 

3.作品在创新性、趣味性、实用性甚至公益性方面，有哪些亮点可体现？

人机界面采用TFT LCD，代替传统的七段数码管，能提供更多信息（例如曲线显示），开放所有信息后具有更强的二次开发潜力

操作使用旋转编码器，方便快捷。参数调节与转动速度成等百关系（拧得越快，参数变化越快，呈指数曲线），用户体验更好。

外壳采用铝合金型材，液晶屏也是标准尺寸，方便采购。大家以后DIY或者仿制都非常方便采购。

 

二、系统构架图

用流程图或思维导图等形式，描述您的作品的组成构架，即方案图。

 

原理结构框图：

 

三、硬件部分的描述

1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件（官方建议大家尽量用源文件上传），如果是图片，请确保图片是清晰可辨的；

2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。

3.注明所用到的EDA工具软件名称并附上设计链接。

 

这次设计使用了LCEDA上手非常快，极其适合用于这次作品的设计实现。

附上项目链接大家一起交流：

 

https://lceda.cn/arokh/dcp3001

 

原理图：

PCB：

http://club.szlcsc.com/article/downFile_C05AA4E03ACF07C3.html

几点考虑：

1，这个电源只是数控电源而不是数字电源，所以反馈环路还是模拟形式。数控部分完成电压电流设置以及校准。

2，安全方面，纠结了一下接地的问题。考虑到散热，想使用铝合金外壳，如果接地电源插座就会很大。暂时先考虑内部双重绝缘吧，不行再说

 

分块描述：

 

1，辅助电源部分：

 

 

考虑到辅助电源的特点是功率小，多路输出，需要隔离，特选用反激拓扑。

 

方案采用PowerInt公司的LNK62x，结构简单成本低，方案成熟，在家电上大量应用。

 

另外此方案供货商提供完备的自动化设计工具PIExpert，设计优化都特别的方便。

 

变压器根据结构限定和输出路数，选用了EE13磁芯，5+5骨架。软件输出的变压器设计仅供参考，我在此基础上对于一二次侧爬电距离和管脚分配等又进行了后期优化。详细分配见原理图。

 

附设计工程文件：

LinkSwitch-CV_PIDesign1.rar (下载次数：1121)  

2，主功率级：

 

这部分仍然采用经典的反激结构。主控制器也是经典的UCx845，相信大家对电源熟悉的朋友对x845这颗IC已经烂熟于胸，因此设计详细描述不赘述了。

以下是我自制的反激设计小工具的截图（因各种原因以及版权引用问题不便共享源文件，见谅）。

大家如果需要使用UCx845自动设计工具，推荐TI的Webench，也是非常方便的哦！

输入输出参数设定：

 

 

变压器参数（除了气隙不对，其他参数八九不离十）。RC吸收电路这块其实还有点问题，需要修正：

用EXCEL画出功率级伯德图

调整补偿器，以及补偿后的伯德图（还没细调）。

我个人认为开关电源三分设计七分调试。设计阶段虽然工作要做足，但是实际上变数蛮大的，后期调试要花更多的功夫。

 

3，电压电流反馈环：

这一部分电路是我移花接木自春风前辈的“春风电源”（在这里先拜前辈！），在我理解的基础上做了些许改动。

上半部分是电压环，下半部分是电流环，两部分通过二极管“线或”之后驱动光耦。

这两部分的结构其实是一样的。电压电流采样之后，先经过一级0dB驱动，然后输出到第二级的TYPEII补偿器进行补偿以及光耦驱动。

图上的电容并不是都需要，并且参数值也还有待细化调整。

特别注意的是，第一级的TYPE I电容和后级TYPE II 补偿不要同时存在。否则会出现多个极点叠加的状况（>-40dB衰减）

 

 

四、材料清单（BOM列表)

列出您这个作品所用到的主要器件（关键器件即可），比如单片机&ARM芯片、专用集成芯片(ASIC)、传感器、功能模块等。

如果所列出的芯片是来自我们立创商城上的，最好能写出该器件的商品编号或附上对应购买链接。

 

五、软件部分的描述（选填）

如果您的作品涉及到软件，请列出作品对应的软件工作流程图，及关键部分的例程、源码（如果您想开源的话请上传全部源码）。

   

DCP3001_V01.rar (下载次数：1779)  

六、作品演示

请上传您的作品的功能演示到腾讯视频，并编辑到本楼（或附上视频链接）。按要求上传视频可获得10分，具体详见活动规则。

 

 

播放不了的话，请点链接：

http://v.qq.com/x/page/j0757r8o0ep.html

 

<iframe frameborder="0" width="640" height="498" src="https://v.qq.com/iframe/player.html?vid=j0757r8o0ep&tiny=0&auto=0" allowfullscreen></iframe>

 

七、总结

例如您在完成该作品过程中的一些体会、碰到的技术问题或调试经验、作品的未来规划，及对我们主办方的建议和意见等。

 

-->用PIExpert设计变压器的时候，改了参数但没重新优化，导致变比不对，反射电压冲高，卡了两天;

-->ADC采样好像貌似遇到了混叠问题，低电压测不出来。这次时间太紧了，先做功能。后续在改进的话，会增加一个低通滤波把开关频率滤掉;

-->反馈环路用第一次计算的值就不震荡，为了验证一下拆掉了补偿器，看Vds波形果断抖起来了。以后有时间上网分仔细调，这次搭建环路实验平台的目的达到了;

-->原理图后续更新，目前给不出时间节点；

-->作为一个中年油腻大叔，琐事太多，很难静下来做一些兴趣爱好了，下次不知道还能不能参加，总之这次已尽全力了；

 

 

更多项目详情见链接：http://club.szlcsc.com/article/details_16056_1.html

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