闭环控制直流降压电源实验仪

本发明涉及电源领域，具体涉及闭环控制直流降压电源实验仪。

背景技术：

1、随着电子信息和半导体行业的快速发展，人们对电子产品的功能要求越来越高，特别是现在芯片的供电电压要求稳定性，而不同的芯片要求的供电电压也会有差异。为此产生了直流降压电源，能够将输入电压转换成芯片正常工作所需要的电压。这就要求电压转换的快速性和稳定性。

2、在直流降压电源的基础上，提出闭环控制直流降压电源试验仪；本闭环控制直流降压电源实验仪，利用ad采样模块采集当前输出电压，arduino单片机采用先进pid算法处理数据后，向光耦芯片发送控制指令来控制开关管的占空比，具有较快的控制速度和较高的控制精度。在测试环节设定目标电压后，通过实验仪面板上的调压旋钮改变输出电压模拟实验仪受到的干扰，闭环控制直流降压电源实验仪能稳定保持输出目标电压。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一款针对闭环控制直流降压电源的实验仪，以解决当实验仪处于受干扰状态下，即实验仪的调压旋钮改变时，可以使得实验仪始终保持输出目标电压，实现稳定输出目标电压。

2、本发明实施例提供了一款针对闭环控制直流降压电源的实验仪，包括：主控电路板，ad/da转换模块、闭环稳压输出模块，外接器件，整体结构以及电路连接框图：

3、所述主控电路板，包括：arduino单片机(15)、固定电压转换电路(13)、可变电压转换电路(14)；

4、所述ad/da转换模块，包括：模数转换旋钮(3)、dc12v电源接口、dc5v电源接口、pwm输出(8)、pac输出(9)；

5、所述闭环稳压输出模块，包括：调压旋钮(4)、buck电路、光耦芯片(18)、vout(10)、电压输出(10)、dc12v电源接口(6)；

6、所述整体结构，包括：外壳、调压旋钮(3)、模数转换旋钮(4)、按钮开关(2)、程控指示灯(1)；

7、所述电路连接框图，包括：220v市电(12)、电源适配器(11)、固定电压转换电路(13)、可变电压转换电路(14)、vout(10)、arduino单片机(15)，电源适配器(12)将220v市电(13)转换为dc12v，通过dc-005插座连接主控电路板，输入的dc12v电源有两方面作用，一方面的功能是实现可变电压的转换(14)，可以通过实验面板上面的调压旋钮(3)改变vout的输出电压，电压变换范围是ovdc-12vdc；一方面通过固定电压转换(13)将dc12v转换成dc5v给主控电路板中的arduino单片机(15)进行供电，arduino单片机(15)可以控制光耦芯片(18)输出一个自定义的占空比给开关管提供驱动电压，控制vout(10)输出；输出电压的采样电阻可以向arduino单片机(15)发送电压数据，arduino单片机(15)通过串级pid算法处理完数据后向光耦芯片(18)发送控制开关管占空比的命令，最后形成闭环可控制的稳压输出。

8、优选的是，还包括：外壳，程控指示灯(1)，按钮开关(2)，用于数字输入输出功能；优选的是，还包括：模数旋钮(3)，调压旋钮(4)，模数旋钮用于模数转换及平滑滤波，数模转换及直接波形输出，调压旋钮用于改变输出电压；

9、优选的是，还包括：usb串口(5)，dc12v电源适配器接口(6)，电源开关(7)；

10、优选的是，还包括：pwm(8)，pac(9)，用于直接pwm和pac输；

11、优选的是，还包括：vout(10)，用于试验仪电压输出；

12、优选的是，还包括：其主控电路板包括arduino单片机(16)、固定电压转换电路(13)、可变电压

13、转换电路(14)、buck电路、dc5v电源接口；

14、优选的是，还包括：电压采集(16)、光耦芯片(18)，用于控制开关管的占空比。

15、与现有技术相比，本发明实施例主要有以下优点：

16、1.本发明在实验测试环节使用方便，操作简单，转动调压旋钮便可改变实验仪的输出电压模拟实验仪所受到的干扰，对实验仪的输出稳压效果进行测试；在实际场景中，随意转动调压旋钮，都能够保持实验仪输出稳定的目标电压。

17、2.本发明可以实现比较多的功能，操作便捷，不仅可以实现电压的稳定输出，还可以实现数字输入、输出和直接pwm输出；模数转换及平滑滤波；数模转换及直接波形输出等功能。

18、3.本发明用四颗内六角螺丝将电路板固定在仪器内部，正面是操作面板，后面是接线端口，仪器结构可靠，外观设计比较美观，整体性更好。

19、4.本发明的闭环控制直流降压电源实验仪具有明显的稳压控制效果，抗干扰性强等特点。具体数据表现为输出电压在300ms内经过小幅度波动后稳定在目标电压，输出电压的误差保持在0.01v以内。

技术特征：

1.闭环控制直流降压电源实验仪，其特征在于，包括：主控电路板、ad/da转换模块、闭环稳压输出模块、整体结构：

2.根据权利要求1所述闭环控制直流降压电源实验仪，其特征在于，包括：外壳，程控指示灯(1)，按钮开关(2)，用于数字输入输出功能。

3.根据权利要求1所述闭环控制直流降压电源实验仪，其特征在于，包括：模数旋钮(3)，调压旋钮(4)，模数旋钮用于模数转换及平滑滤波，数模转换及直接波形输出，调压旋钮用于改变输出电压。

4.根据权利要求1所述闭环控制直流降压电源实验仪，其特征在于，包括：usb串口(5)，dc12v电源适配器接口(6)，电源开关(7)。

5.根据权利要求1所述闭环控制直流降压电源实验仪，其特征在于，包括：pwm(8)，pac(9)，用于直接pwm和pac输出。

6.根据权利要求1所述闭环控制直流降压电源实验仪，其特征在于，包括：vout(10)，用于试验仪电压输出。

7.根据权利要求1所述闭环控制直流降压电源实验仪，其特征在于，包括：arduino单片机(16)、固定电压转换电路(13)、可变电压转换电路(14)、buck电路、dc5v电源接口。

8.根据权利要求1所述闭环控制直流降压电源实验仪，其特征在于，包括：电压采集(16)、光耦芯片(18)，用于控制开关管的占空比。

技术总结
闭环控制直流降压电源实验仪，是一款稳定输出电压的实验仪。当实验仪处于受干扰状态下，即旋动实验仪面板上的调压旋钮时，可以使得试验仪的输出电压能稳定保持在目标电压，实现实验仪输出电压的稳定。闭环控制直流降压电源实验仪包括主控电路板、AD/DA转换模块、闭环稳压输出模块、整体结构以及外接器件，其中在试验仪面板上设计了模数转换旋钮，通过电位器分压方式获取模拟电压信号，实验仪的转换功能将模拟信号转换成数字信号呈现出来；还设计了调压旋钮，用于改变输出电压，模拟实验仪受到的干扰；实验仪只需连接电源便可正常使用，当设定目标电压时，实验仪受到干扰的情况下，能稳定保持输出目标电压。

技术研发人员：于雁南,郑家聪,朱潇,陆业钦,李雨航
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17