电源发动进程中瞬时电流冲击很大， 对电源和器材的使用寿命有很严重的影响， 选用杰出的操控办法对发动电流进行操控以减小其损害， 使发动进程中无瞬间冲击且能接连改变， 是电源发动操控中要害的一步。电源软发动办法便是操控输出电压和电流， 使负载的电压和电流渐增。关于线性时不变模型的被控目标恰当整定PID 参数可获得较满意的操控作用， 可以很好地处理电流过大的问题。PID 操控能很好地处理发动进程中震动和超调的问题， 可以更好地维护电源， 且发动牢靠、安稳性强。选用单片机作为操控器， 编程灵敏、性价比较高， 易完结人机界面办理。使用软件调整体系的非线性， 以下降实测值与设定值之间的差错。电源电压或电流的动摇、电路元件的老化、环境温度等要素都将影响电源的安稳性。为了安稳地操控电源功率， 该计划选用依据单片机的高速AD、DA 数据收集体系， 并选用PID算法完结大功率电源的软发动， 体系选用PID 电压采样反应操控输出电流的安稳不变， 精度较高、响应速度较快、灵敏性较好、安稳性较高。
1 大功率精细恒流源的完结
1.1 电源体系规划
以单片机为中心， 完结以下功用： 处理键盘输入数值， 包含电路预订值和+ 、- 步进； 操控数LCD 显现预订值和实践值； 操控ADC 和DAC; 依据得到的反应信号经进程序操控算法进行差错值补偿。因为运放OPA549 一路受D/A 转化器操控， 调整运放OPA549 输入端电压， 一路为份额扩大电路。当DAC 输出预订值或步进值后， 电流源的输出在0 ~8 A 规模内改变。输出电压经与负载串联的小电阻采样后， 送入ADC, 采样值与预订值在单片机内部进行核算、比较输出操控信号，对差错值进行补偿。使用软件调整体系的非线性， 以下降实测值与设定值之间的差错。
1.2 电源电路规划
（1） 数控部分中心
选用单C8051F , 操控数控直流源的键盘和显现， 与D/A 转化器和A/D 转化器操控输出电流。A/D 转化器的基准电压由专门±9 V 电源供电，D/A 转化器的基准电压由+20 V 电源供电， 由单片机送出数据经DAC 转化输出操控电压。
（2） 运放OPA549 扩大电路电流源。
OPA549 是BB 公司新推出的一种高电压大电流功率运算扩大器。它可以供给极好的低电平信号、输出高电压、大电流， 可驱动各种负载。该器材的首要特点： 输出电流大， 接连输出电流可达8 A, 峰值电流可达10 A; 作业电压规模宽， 单电源为+8 V~+60 V, 双电源为±4 V~±60 V; 输出电压摇摆大；有过热封闭功用， 电流极限可调； 有使能及制止功用； 有过热封闭指示； 转化功率（ 压摆率） 最高为9 V/μs ; 作业温度规模为-40℃~+85℃。该器材首要使用于驱动工业设备、测验设备、电源、音频功率扩大器等大电流负载。
在该电源体系中， 首要为负载供给大电流， 选用PID 操控算法操控负载的发光强度。输入为单片机经DAC输出的操控电压， 一路为份额扩大电路， 如图1 所示增益G=1+R3/R2.电流型DAC 通过R1 转化成电压， 操控OPA549 .输出电流经采样电阻转化为采样电压， 送入A/D 转化器反应至单片机进行差错值补偿。
图1 OPA549 构成可调大电流恒流源
（3） 散热及抗搅扰。
OPA549 大功率管作业时发生安稳的大电流， 功耗较大， 发生的热量较多， 散热成为该电源急需处理的问题。一般的轴流电扇内部电机置有脉冲驱动电路， 驱动时， 脉冲成分很简略直接顺电机电源线 外溢 , 搅扰其他电器设备。视频设备上搅扰表现为横通斜线， 音响设备上发生噪音。为此， 装置大面积的铜散热片， 一起用电扇对设备中的电子元器材强制散热。装置电扇时， 需求在电扇电机电源线上串绕一只高频磁环以抗搅扰。串绕磁环有用滤除这些搅扰成分， 一般只需绕上1~3 匝即可。
2 PID 操控算法
体系软发动的操控功用通过份额积分微分操控器完结。通过比较给定信号与反应信号的差错， 并进行份额、积分、微分等运算进行操控， 是技能较老练、使用、广泛的一种操控办法。其结构简略、灵敏性强、体系参数调整便利， 不需求求出模型。
PID 操控原理如图2 所示。PID 操控是一种线性调理器， 它把设定值W 与实践输出值相减， 得到操控差错e .差错值e 经份额、积分、微分后通过线性组合构成操控量U, 对目标进行操控。其间份额调理器起到根底调理作用， 首要对操控体系的灵敏度和操控速度有影响。积分调理器可以主动调理操控量， 消除稳态差错，使体系趋于安稳。微分调理器可以减小超调， 战胜振动， 一起加速体系的安稳速度， 缩短调整时刻， 然后改进体系的动态功用。
图2 PID 操控原理图
PID 操控器的输出与输入之间的联系可表达为：
式中： Ti为积分时刻常数； Td为微分时刻常数； Kp为份额系数； Ki为积分常数， Ki=Kp/Ti ; Kd为微分常数，Kd=Kp/Td.
体系发动时刻较短， 发动电压、电流较大， 负载所接受的冲击也较大， 致使发动阶段负载的动负荷峰值远远大于正常运行时的负荷， 简略形成负载的损坏。为处理此问题， 规划了一种新式的PID 操控软发动电源体系， 首要由电源、大电流恒流源、输出大电流端采样和操控体系组成， 并完结了试验室内的试验。当电源发动时， 首先由单片机体系给定设定电压、电流或功率。PID软发动是按负载线性上升的规则操控输出。在负载电压线性添加的进程中， 假如电流超出了所限制的规模， 则立刻投入电压闭环， 使电流值限制在所设定的规模内后， 再线性逐步添加电压至额定值， 体系的光强也由零逐步增大， 完结发动进程。
PID 操控体系软发动作用图如图3 所示。通过串行通讯端口com1 通讯， 电压单位mV、电流单位mA, 功率单位mW, 时刻单位s.
从图3 的软发动作用图可以看出， 在安稳电压、电流、功率的形式下作业时， 体系开机进程超调量很小， 有用地操控了发动进程， 避免了发动进程发生过大的扰动电压， 发生过大的功率，有用地维护了负载。
3 试验成果
因为输出电流到达8 A, 对电源的功率要求较高， 易发生噪声， 这种随机噪声也会对输出电流发生必定的影响。为削弱这种噪声， 各个模块别离供电， 以削减穿插搅扰， 一起在电路板上多加装去耦滤波%&&&&&%， 减小搅扰的影响， 一起OPA549 能有用地按捺纹波。影响电源安稳性的要素许多， 如负载的改变、取样电阻的改变、A/D、D/A 的影响等。如图4 所示， 不同负载的情况下， 电源差错不同。10 W 的负载， 因为功率较低， 在电压、电流添加时， 差错改变也较小。35 W 的负载， 因为功率较大， 作业电流的改变规模比较大， 功耗较大， 电源的差错改变相应地也比较大。如图5, 在10 W、20 W 和35 W 的负载时， 作业状况安稳， 可以满意大电流、大功率的需求。
该体系使用PID 算法进行操控， 选用大功率运放OPA549 输出电流在0~8 A 规模内可调， 最大峰值可到达10 A, 可以有用按捺纹波电流， 战胜了传统电流源输出电流规模小的缺陷。可设置并能实时显现输出电压、电流、功率实测值， 具有+ , – 步进调整功用， 输出可在LCD12864 显现， 一起通过RS232 与上位机同步通讯， 直接显现， 保存试验数据。通过对测验成果的剖析，体系在软发动的进程中， 超调量很小， 发动作用很好， 避免了对负载的冲击。因为大功率调整管的电流大规模改变时， 通过软件补偿、扩大电路调整等办法处理线性度较差，实测值和设定值存在差错的问题。该电源适用于大功率的场合，本电源具有很好的实用性。
