<p>注：*为必填项。</p> <p>【请在报名阶段填写 ↓】 <em>  1、自我/团队介绍 </em>  2、简要介绍项目</p> <h2>1、项目详情</h2> <pre><code>本项目秉承以往设计原则，均全部开源。其中带有部分指导内容，以帮助大家都能够制作出来，由于时间匆忙，闲暇时刻补充文档，定有不足之处，希望大家指正。 本项目预定采取两款单片机，一款是极为流行的Arduino atmega328，适合编程能力适中的伙伴采用。 另一款预计采用GD32VF103CBT6，程序也将全部开源。项目中采用润石科技的Rs358以及风华电阻电容（若商城中无相应值电阻电容则替换）。 </code></pre> <p>项目参数：</p> <table> <tr> <th>参数</th> <th>值</th> </tr> <tr> <td>额定输出电压</td> <td>0 - 24V</td> </tr> <tr> <td>额定输出电流</td> <td>0 - 3A</td> </tr> <tr> <td>输出功率</td> <td>MAX 72w MIN 27W 【根据输入电源】</td> </tr> <tr> <td>电压分辨率</td> <td>2mV 12bit DAC可以提高分辨率至0.5mv</td> </tr> <tr> <td>电流分辨率</td> <td>1mA</td> </tr> <tr> <td>纹波</td> <td>待测量</td> </tr> <tr> <td>质量</td> <td>待测量</td> </tr> </table> <h2>2、项目面临的挑战及所解决的问题</h2> <h3>2.1 电源常见问题</h3> <p><strong>1. 电源体积质量大，适用实验室等固定使用。</strong></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/FJo67NxCBiJw1RXsuXR129Om2ZEIkakH8NB8PBVx.png" alt="淘宝开关电源"></p> <p><strong>2. 开关电源的纹波远远大于线性电源</strong></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/P4EcgnM3wrUnS7ae0HFpvsR4u5XTdKDp0ZSLZfgi.png" alt="纹波对比"></p> <p><strong>3. 一般实验电源不能小电流恒流输出</strong></p> <p><strong>4. 价格稍高</strong></p> <pre><code>综上所述：如何设计一款价格实惠，且性能较好同时具有便携性的自用线性电源是本设计的重点。 需要提出的是，由于成本的降低和本人能力有限，其中一些保护电路会舍弃，但是本设计尽可能提供保护。 </code></pre> <h3>2.2 踩坑运放之——输入共模电压范围</h3> <pre><code>为尽可能压缩成本，选择国产LM358一块仅需0.2元，挺香的。但是遇到一个小问题，虽然很快就解决了，但有必要记录一下。 问题描述： 项目中通过LM358搭建电压跟随器，目的是避免对差分放大器的干扰，但是却降低1.5V（仿真中）。实际测试降低1.35V。具体情况如下图所示： 知识点： 1、VICM（共模电压） = （VIN（+） + VIN（-））/2 注：跟随器通常假设VIN(+)=VIN(-)=VICM 2、VICMR（输入共模范围）定义了运放器件正确运行所需的共模输入电压的范围,并描述输入与每个电源轨的接近程度。 另一种描述方法： VICMR = VICMR_MAX - VICMR_MIN VICMR_MIN = VCC(运放电源） - 电源轨限制 VICMR_MAX = VCC + 电源轨限制 </code></pre> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/b6gP1sihHKtKblrhDwmF7fPeUTCVQgA6ew24DNg4.png" alt="LM358"></p> <pre><code>由以上所述，LM358从数据手册中可以得出，正好输入共模电压范围为V-1.5跟仿真结果一致。 解决办法：将运放替换为润石科技的Rs358，这是一款轨道轨的运放，成功解决以上问题。 </code></pre> <h3>2.3 QC3.0协议诱骗</h3> <pre><code>为方便使用充电宝，手机充电器等外部供电，本设计支持QC3.0协议。实际理论如下： </code></pre> <h2>3、项目硬件、软件关键点（主要对电源设计上的理论描述）</h2> <h3>3.1 PWM_DAC</h3> <pre><code>附件中带有Multisim14仿真文件，可以下载供参考 主要技术路线： 积分电路 PWM（Pulse Width Modulation）是频率固定、占空比变化的数字信号，PWM 信号波形可以被分解为一个直流分量加上一个相同占空比，但平均幅度为零的新的方波。 </code></pre> <h3>3.2 电压反馈部分</h3> <h3>3.3 电流反馈部分</h3> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/MyWPBaB9I5T2EG3j8xJeYm7lwvPXTAhc7jvRCHkS.png" alt="QQ截图20200808235748.png"></p> <pre><code>小明提问：第一部分为什么并联10个10欧姆电阻，在这里起什么作用？ 作者解答：若采用单个1欧姆的电阻，需要采用功率电阻，功率电阻体积大且价格比较贵，所以该项目采用并联10个电阻以增加功率的同时降低项目成本。 小王提问：在差分放大器前端为什么需要用一个放大器作缓冲？ 作者解答：为防止电流灌入差分放大器，引起不必要的误差，故采用放大器输出低电流（基本可以忽略）的特性，提高差分放大电路精度。 小周提问：第二部分差分放大器用来干嘛的？ 作者解答：差分放大器主要用于计算电阻两端电压差，而根据欧姆定律可知，I = U/R当R=1欧姆时，电压差则对应输出电流。 </code></pre> <h3>3.4 微电流检测部分</h3> <pre><code>该部分若需要极高的精度，例如需达到nA级别的电流测量，可以参考第四届立创电子设计大赛的作品。 项目地址：https://diy.szlcsc.com/p/xacker/dong-tai-dian-liu-jian-ce-she-bei 由于此次项目精度要求不高，故采用INA219替代，本项目中，此部分还作为微小电流控制的软件反馈，以增加实验中，弱电流充电的稳定性。 </code></pre> <h3>3.5 预升压部分</h3> <pre><code>该部分采用数字电位器和升压芯片组成，升压模块和稳压芯片之间配合极为关键。因为LT3080对跨度较大的电压会导致其需要更大的散热器。而升压模块则可以保证在输出电压低于输入电压时，通过升压芯片11使能口停止工作。此时电压则通过L1和D3（实际测试具有0.5v左右压降）。若输出电压高于输入电压，若输出15V，则升压至17V或18V这样既能够保证LT3080的温度上的稳定性，还可以添加高于输入电压的输出。 其中的主要计算公式如图中的VOut所示： </code></pre> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Z8qbJnDWMKFfiLhi2W74frOvwNByr7ykEl11k0bH.png" alt="预升压"></p> <pre><code>升压计算公式如下： </code></pre> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Nr898IqGSH4wxivB2BvihU3Dw3ymN2JVtjqfe1jI.png" alt="QQ截图20200823150856.png"></p> <h3>3.6 数字电位器程序篇</h3> <pre><code>void MCP4017::setResistance(double Rout) { uint8_t tempsteps = (int)((_maxSteps * (Rout - WIPEROHMS)) / _maxOhm); setSteps(tempsteps); } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /*! just in case you need it, a way to calculate the resistance since most of these potentiometers loss settings at power down (or they simply loose power) they generally default to their midrange */ ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// float MCP4017::calcResistance() { //float Rout; //Rout = ((_currentStep / _maxSteps) * _maxOhm) + WIPEROHMS; return _currentRout; } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /*! Here is our actual method where we send the steps over to the Digital Potentiometer! */ ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void MCP4017::I2CSendSteps(uint8_t steps) { Wire.beginTransmission(I2CADCAddress); Wire.write(steps); // Wire.endTransmission(); } </code></pre> <h2>4、项目材料清单</h2> <h2>5、项目展示</h2> <h3>5.1 第一版本展示</h3> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/IWIQSNJZF2cjHqyUGvYCpdHP6gvDSffBR8CRJnPE.jpeg" alt="IMG_20200810_002501.jpg"></p> <h2>6、开源文档</h2> <h2>7、参考文献</h2> <p>`` 1、 <a href="https://www.ti.com.cn/general/cn/docs/gencontent.tsp?contentId=143727" target="_blank">https://www.ti.com.cn/general/cn/docs/gencontent.tsp?contentId=143727</a></p> <pre><code></code></pre>