科技创新[5]讲座4:电压控制与检测的设计和实现.ppt

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* * * DAL 00-1647 科技创新[5] 指导讲座 第4讲:电压控制部分的设计和实现 上海交通大学电子工程系 2010年10月 通过电信号控制输出设点电压 + 1 2 3 - R8 R5 R4 C2 R3 22K R11 5Vref Err AMP 1 R12 R13 R14 Vout 100 R V2由R5/R8/R4/(R)网络决定;放大器增益也是如此 动态平衡点 :V1 ≈ V2 Vout输出电压设点:调节R12/14,使之在5.0V - 10.0V范围内可调 Ictl CE的导通程度 等效变阻器R12作用 Vcontrol 电压输出的单片机控制方案 SPWM1 单片机 小系统 ~5V电源(不够恒定) 高电平 VH1不恒定 与电源电压有关,约为5V; 低电平约为0,与5V电压基本无关 Vcontrol 后级阻抗 接入也会影响 Vcontrol 因为: 1.不能看作高阻 2.一般是时变的 Vcontrol = f ( r, VH1, VL1 , fs) 其中 r: SPWM1的占空比 VH1 VL1 : SPWM1的高低电平值 fs: SPWM1的频率(低通滤波特性较理想时,此项可忽略) 电压输出的单片机控制方案 SPWM1 单片机 小系统 Vcontrol 单片机小系统 PWM 有源LPF 信号变换 电压控制部分 整形 高电平 VH1不恒定 与电源电压有关,约为5V; 低电平约为0,与5V电压基本无关 ~5V电源(不够恒定) 后级阻抗 接入也会影响 Vcontrol 因为: 1.不能看作高阻 2.一般是时变的 电压输出的单片机控制方案:整形电路 整形电路 SPWM1 单片机 小系统 足够恒定的~4V电源 基准电源电路 (以TL431为核心器件) 4011 SPWM2 VH2恒定 ~ 4V VH1不够恒定 ~5V IK不能过小!所以此电阻不能太大(建议小于100) ~5V电源(不够恒定) SALLEN-KEY结构低通滤波器 Vctl SPWM2 SALLEN-KEY结构滤波器的工作过程 对低频输入,C1,C2可看作开路,电路是电压跟随器。 对高频输入(信号频率远大于滤波器截止频率),C1,C2可看作短路,高频信号直接从C1流入地线,运放输入为零。 对频率接近截止频率的输入信号,由C2引入的正反馈可以决定对信号的增益。 Vctl 是SPWM2 的直流分量 Vctl ≈ VH2 × r PWM2信号 占空比 r ;高电平电压 VH2 有源滤波器相对于RC无源滤波的优势 输出阻抗小,可以带比较大的后级负载,并把负载看作高阻。 可以有增益。 电压输出的单片机控制方案:有源LPF SALLEN-KEY结构低通滤波器 Vctl SPWM2 Vctl 是SPWM2 的直流分量 Vctl ≈ VH2 × r PWM2信号 占空比 r ;高电平电压 VH2 核心器件: LM741 ; 双电源,推荐用±5V 电压输出的单片机控制方案:有源LPF C1、C2可使用提供的1uF电解电容 建议分析频域特性,截止频率要保证滤除绝大部分交流分量 调试方法:该电路可孤立调试,使用信号源和电压表,可逐点测量得到其幅度频率响应曲线 电压输出的单片机控制方案 单片机小系统 PWM 有源LPF 信号变换 电压控制部分 整形 产生PWM波建议选择定时器1的快速PWM模式(5、6、7、14、15) 模式5、6、7的TOP值是固定的,改变PWM波的频率需改变时钟的分频数。 FTP上有参考文档,在单片机资料目录 + 1 2 3 - R8 R5 R4 C2 R3 22K R11 5Vref Err AMP 1 R12 R13 R14 Vout 100 R V2由R5/R8/R4/(R)网络决定;放大器增益也是如此 动态平衡点 :V1 ≈ V2 Vout输出电压设点:调节R12/14,使之在5.0V - 10.0V范围内可调 5.1K 5.1K 指定 电路拓扑 非线性光耦 Ictl - Ic 的关系 Ictl Vctl U2 4N25光电耦合器 Rctl 3~10K Ic 电压输出的单片机控制方案:信号变换和隔离 电路拓扑不能改动,但R11、R13 、Rctl的取值可以调整,在同数量级上按实际需要配置 科技创新[5] 指导讲座 第5讲:电压检测部分设计和实现 上海交通大学电子工程系 2010年11月 整形电路 SPWM1 单片机 小系统 恒定的~4V电源 基准电源电路 (以TL431为核心器件) 4011 SPWM2 VH2恒定 ~ 4V VH1不恒定 ~5V ~5V电源(不恒定) 对上一讲电路的补充讨论 4011的极限输入电压上限:VDD+0.5V 提示:分压电阻可以取数千到数十千

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