鉅大LARGE | 點擊量:911次 | 2020年02月05日
基于C8051F500的數控恒流源設計
放射法測井是測井方法的重要組成部分,相對于r射線,X射線具有獲得容易、輻射可控、環保等優點而得到廣泛應用X射線管的燈絲經過大電流(0~2A)的加熱產生大量的自由電子,自由電子在高壓電源的強電場作用下加速,加速后的高速自由電子轟擊陽極靶材,產生X射線X射線管的燈絲供電電流能夠調節射線的強度若使用電壓源供電,由于燈絲電阻會隨著通電時間增加而發熱,導致燈絲電阻并不是一個恒定值,燈絲電阻的波動會引起電流的波動,進而影響X射線機發出的射線強度的穩定性X射線具有較強的輻射能力,長期照射對人體組織傷害很大,昕以應避免操作人員近距離操作基于以上問題,本文設計并研制了一種硬件電路
1、硬件系統框圖
硬件系統如圖l所示,整個系統包含單片機、按鍵、液晶顯示、D/A轉換器、A/D轉換器、485通信接口及由開關電源構成恒流電路,本系統單片機選用SiliconLab公司的處理器芯片C8051F500,該芯片為8位51內核結構,主頻可達50MHz,片內集成12位逐次比較型A/D轉換器,最高采樣率可達200KpS,且片內自動提供參考電壓外部有48個引腳,一個UART、一個通用SpI、一個CAN總線等豐富的通信接口。片內集成多達64KFLASHROM空間,可存儲較為復雜的代碼,并有4KXRAM,無需再外部擴展RAM。
2、系統各模塊設計實現
2.1、Buck型開關電源及其反饋電路設計
Buck型變換器又稱為降壓變換器,結構如圖2所示Udo是穩定的直流電源,VT為開關管,VD1為續流二極管,L1為儲能電感,電容C1、C2濾除紋波并且儲能反饋回路由電流采樣電阻Rl、運放Op07、片內A/D轉換器和DAC0800構成,單片機為控制核心,D/A轉換器為pWM控制器提供參考電壓Ur。當開關管VT導通時,電壓U.與輸入電壓Uout相等,二極管VD.處于反向截止狀態,電流IVD,為零電流IVT=ILI,流經電感Ll,電流線性增加當pWM波電平改變,開關管截止時,電感L.為了保持其電流IL1不會突變,電感L.中的磁場將改變其兩端的電壓極性,這時二極管VD1承受正向偏壓,并有電流IVD,流過,二極管VD.使電感L兩端的電流IL1保持連續變化,因此VD1為續流二極管當時ILl《lout,電容Cl、C2處于放電:l犬態;當ILl》lout電容Cl、C2處于充電狀態電容Cl、C2有利于輸出電流Iout,和輸出電壓Uout保持恒定開關電源的開關頻率取決于pWM控制器Sg3525的振蕩頻率在輸出端,輸出電流Iout流經電阻R1,R1兩端產生壓降,對電阻Rl兩端電壓進行采樣,經運算放大器放大后送入單片機內部A/D,根據運算放大器理論可知:Usamp=RlIout(l+R3/R2)
根據上式可得:Iout=Usamp/(R1+RIR3/R2)
使用C8051F500內部自帶A/D轉換器,采樣得到數據反映著電源輸出的電流值每次采樣結束啟動采樣中斷,通過中斷函數計算采樣電流IOLit,將預設的電流值Iset與采樣得到的電流值I進行比較,根據誤差大小調整參考電壓Uref,經D/A轉換器DAC0800將參考電壓傳給pWM控制器Sg3525,進而改變pWM波的占空比便可調節開關管VT的導通時間,調節輸出電壓U,U與占空比D的關系如式:Um=DUdo
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