提高程控直流电源精度的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子测量仪器领域，具体说是一种提高程控直流电源精度的系统。
【背景技术】
[0002]直流电源是各种电子设备不可缺少的组成部分，其性能对整个电子系统具有重要的影响，目前在各种仪器和系统应用中，普通多路电压输出的直流电源具有广泛的选择余地，而且质量和性能都有充分的保障，价格也比较合理。
[0003]但是我国精密数字程控电源与欧美发达国家相比，存在着一定的差距:在产品的质量、可靠性、生产规模、工艺水平、检测设备、智能化、网络化、持续创新能力等方面都存在着一定的不足。尤其在高精度、大容量数字程控直流稳压电源方面的研究不是很多。精密数字程控电源是在MCU控制下，通过面板和外部接口来设定电源输出电压、输出电流的数值以及各种输出状态。输出量值不仅十分稳定而且非常精确。就控制形式可分为三种方式:电阻分压式、脉冲调制式和DA转换式。在自动化测试系统中常常要求以很高的编程速度来实现高精度的输出值，高分辨率DA转换型的数字程控直流电源可以满足该要求。
【发明内容】
[0004]本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种提高程控直流电源精度的系统，其通过对模数转换器主要电参数选择和高精度参考稳压源选择，可明显提高数字程控电源设置电压、电流精度和输出电压、电流精度。。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:其包括交流输入模块、交直流转换模块、稳压稳流电路控制模块、数模转换模块、模数转换模块、MCU控制模块、人机界面模块、通信接口模块，交流输入模块依次通过交直流转换模块、稳压稳流电路控制模块、数模转换模块、模数转换模块后连接MCU控制模块，MCU控制模块连接人机界面模块、通信接口模块。
[0006]稳压稳流电路控制模块包括稳压控制通道、稳流控制通道、稳压稳流选择电路、功率放大器，稳压控制通道包括DA转换器、低通滤波器、运算放大器、误差放大器、电压采样，稳流控制通道包括DA转换器、低通滤波器、运算放大器、误差放大器、电流采样。
[0007]其中，DA转换器采用AD5545型号。运算放大器采用0P2177型号。
[0008]本发明的提高程控直流电源精度的系统，可明显提高数字程控电源设置电压、电流精度和输出电压、电流精度。
【附图说明】
[0009]图1程控直流电源硬件组成框图
[0010]图2程控直流电源监控软件模块框图
[0011]图3程控直流电源稳压稳流控制电路框图
[0012]图4精密程控直流电源稳压控制电路
【具体实施方式】
[0013]本发明的提高程控直流电源精度的系统，包括交流输入模块、交直流转换模块、稳压稳流电路控制模块、数模转换模块、模数转换模块、MCU控制模块、人机界面模块、通信接口模块，交流输入模块依次通过交直流转换模块、稳压稳流电路控制模块、数模转换模块、模数转换模块后连接MCU控制模块，MCU控制模块连接人机界面模块、通信接口模块。
[0014]1、DA转换器的选择
[0015]对于精密数控直流电源的输出电压设定精度，DA转换器的选择十分重要，本电路选择美国AD公司AD5545
[0016](I)DA转换器分辨率:分辨率直接决定所设计出的数控电源的最小可调步进值，设计输出电压范围为O至32V，最小步进值为ImV的程控电源，那么应该至少选择15位的DA转换器。因为将32V分成32000份以上才能获得ImV的步进精度。AD5545DA转换器的分辨率是16位。最小步进值小于0.5mV。
[0017](2) DA转换器转换误差:所有的DA转换器都存在转换误差的问题，转换误差将导致程控电源输出的非线性和显示不准确性，该参数的选择取决于对数控电源的精度要求。AD5545DA转换器的转换误差为ILSB和2INL。此外，将程控直流电源的输出通过AD转换器采样后的数值，送入MCU做软件上的反馈校正，可大大提高数控电源的输出精度。
[0018](3)DA转换器输出噪声:和运放一样，DA转换器的输出信号都伴有噪声。DA转换器的输出噪声将直接导致数控电源输出端产生噪声。如果要求低噪声型的程控电源，那么就应该选择低噪声型的DA转换器。AD公司的16位DA转换器AD5545，其输出噪声为12nV/Hz0另外在DA转换器的电源和地之间必须并上2个滤波电容，一般取1uF和0.1uF电容。它能够很大程度上减小DA转换器的输出噪声。
[0019]2、低通滤波器
[0020]即使选择低噪声型的DA转换器，在其输出仍会有电压噪声，所以一般都在DA转换器和电压放大器之间以及电压放大器与误差放大器之间串上RC低通滤波器。(如图2的R1、C1，R4、C2)电阻R1R4取10K。理论上电容C值越大，滤波效果越好，但是过大的电容将增大电压建立的时间，另外，容值较大的电容特别是电解电容的等效电感很大，影响滤波效果，一般取IuF以下介质损耗小的X7R瓷片贴片电容。
[0021]3、运放的选择
[0022]运放在该电路中起着电压放大和误差比较放大的作用，运放的选择直接决定程控电源的性能和精度。因此要仔细的选择运放的参数。运放的参数分直流参数和交流参数，其中直流参数包括失调电压(电流)、温漂、电压输入输出范围等，交流参数包括带宽、压摆率、噪声等。
[0023]直流参数:
[0024](I)失调电压(电流):它直接决定直流电压的放大精度，失调电压(电流)越大，放大的误差就越大，而该误差随放大倍数的增大而增大，例如失调电压为ImV的运放，设计成放大倍数为10倍的放大器，其放大误差将为1mV左右。放大器的放大误差将直接导致数控电源输出误差。图4中运放OPlA用作电压放大器，一般其放大倍数较大，因此对失调电压的要求较高，普通运放的失调电压都在几十uV到几mV不等，如果要设计高精度数控电源可以选择低失调电压的运放。本电路OPlA采用TI公司0P2177失调电压为60uV、失调电流为0.2nA。
[0025](2)温漂:所有的运放都存在温漂的问题，即放大精度随温度的升高而减小，此参数的选择取决于所设计电路