howmoney的KL25开源项目进行中....1A可调数控恒流源

howmoney · 发表于 2014-12-30 21:50:19

本帖最后由 howmoney 于 2014-12-30 22:04 编辑

前言：响应莫大号召，参加此次开源活动，主要是为了有个动力学习飞思卡尔单片机！本人专职硬件电路，编程是个菜鸟，故本次活动做个简单的数控恒流源，结合简单的模拟与编程。电路参考自ADI的电子书实验室合集，本人在产品上多次应用，作为调节泵浦激光器功率的控制电路，得到很不错的线性度、精度和瞬态响应。

项目内容：可调数控恒流源，输出范围0～1A可调，分辨率0.25mA，带液晶显示。要求负载压降小于3V。主要用到KL25的SPI模块、UART模块、ADC模块。

硬件电路图见附件（后续可能会调整，会发最终版出来）

成本核算（不包括LK25板子）：

PCB：￥50

AD8656ARMZ：￥20元/pcs，2pcs

DAC7513E：￥15元/pcs，1pcs

LCD12864：￥25元/pcs，1pcs

其他阻容，晶体管，连接器：￥5元

合计：￥145元

5。预计完成的时间。

2015年春节前。

superrf · 发表于 2014-12-30 21:54:07

支持一个，关注学习

holts2 · 发表于 2014-12-30 21:59:25

请在标题加上项目名称

howmoney · 发表于 2014-12-30 22:05:00

holts2 发表于 2014-12-30 21:59
请在标题加上项目名称

谢谢提醒，已修改！

holts2 · 发表于 2014-12-30 22:05:46

howmoney 发表于 2014-12-30 22:05
谢谢提醒，已修改！

棒极了，期待你的作品

fengyunyu · 发表于 2014-12-30 22:12:09

"电路参考自ADI的电子书实验室合集"，这个是什么书？能上传么？

仇先天 · 发表于 2014-12-30 22:17:11

能力不足，帮顶。。。。。。

au8988 · 发表于 2014-12-30 22:39:45

支持并学习。

armok · 发表于 2014-12-30 23:26:24

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

swap2013 · 发表于 2014-12-31 07:20:23

关注中,
祝顺利,早日成功!

howmoney · 发表于 2014-12-31 08:26:12

fengyunyu 发表于 2014-12-30 22:12
"电路参考自ADI的电子书实验室合集"，这个是什么书？能上传么？

嗯是北航出版的书，有电子版的。里面所有文章在ADI的网站上可以搜到。在公司无法上传，今晚回家再分享出来

armok · 发表于 2014-12-31 10:19:52

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

秦天 · 发表于 2014-12-31 18:02:22

AD的片子不便宜啊啊还以为是个MOS搭出来方案呢

RUANJI · 发表于 2014-12-31 18:06:03

输出电压小于3V？

armok · 发表于 2014-12-31 19:16:41

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

fengyunyu · 发表于 2014-12-31 22:16:43

howmoney 发表于 2014-12-31 08:26
嗯是北航出版的书，有电子版的。里面所有文章在ADI的网站上可以搜到。在公司无法上传，今晚回家再分享出 ...

书名是什么？

howmoney · 发表于 2014-12-31 22:57:36

书名：ADI实验室电路合集1，2
地址：
http://pan.baidu.com/s/1bn3xrUv
http://pan.baidu.com/s/1pJ2YPWf

本电路参考自合集1的第六个电路

howmoney · 发表于 2014-12-31 22:58:39

fengyunyu 发表于 2014-12-31 22:16
书名是什么？

书已上传到17楼，欢迎下载学习

howmoney · 发表于 2014-12-31 22:59:01

fengyunyu 发表于 2014-12-30 22:12
"电路参考自ADI的电子书实验室合集"，这个是什么书？能上传么？

书已上传到17楼，欢迎下载学习

howmoney · 发表于 2014-12-31 23:00:03

armok 发表于 2014-12-31 19:16
你的开发套件已经寄出，申通：768996913990

支付运费我们已经支付，广东省内1-2天到，省外3-5天到。

好的莫大辛苦了，亲自处理这么多开源活动，还这么有效率

franki · 发表于 2014-12-31 23:05:35

支持一下楼主，搞硬件的来搞编程啦

franki · 发表于 2014-12-31 23:06:46

howmoney 发表于 2014-12-31 22:57
书名：ADI实验室电路合集1，2
地址：
http://pan.baidu.com/s/1bn3xrUv

好资料，谢谢楼主的分享

howmoney · 发表于 2014-12-31 23:08:03

franki 发表于 2014-12-31 23:05
支持一下楼主，搞硬件的来搞编程啦

是啊工作中没机会搞，自己闲暇时也玩玩简单的实验，类似串口通讯、spi、ADC什么的，门是入了，但始终没做项目，提高不了。呵呵

franki · 发表于 2014-12-31 23:13:22

howmoney 发表于 2014-12-31 23:08
是啊工作中没机会搞，自己闲暇时也玩玩简单的实验，类似串口通讯、spi、ADC什么的，门是入了，但始终没 ...

还是安心搞硬件吧，硬件轻松一些

howmoney · 发表于 2014-12-31 23:14:17

秦天发表于 2014-12-31 18:02
AD的片子不便宜啊啊还以为是个MOS搭出来方案呢

是啊因产品特殊性，工作中电路板不太关心成本…自己做才觉得运放超贵，20一片

howmoney · 发表于 2014-12-31 23:16:10

RUANJI 发表于 2014-12-31 18:06
输出电压小于3V？

嗯 5V供电下3V的负载是比较有保证的，1欧的电阻消耗1V，开关MOSFET和BJT消耗0.5V，剩下的做余量。当然，提高供电电压可提高带载能力。

howmoney · 发表于 2014-12-31 23:17:28

franki 发表于 2014-12-31 23:13
还是安心搞硬件吧，硬件轻松一些

嗯业余玩玩嘛也没想要换软件的工作只是有机会提高还是得提高的你说呢

彼岸花开@ · 发表于 2015-1-1 07:39:44

期待楼主大作，电源都是高手。。。

xiong57785 · 发表于 2015-1-1 08:27:24

关注关注

franki · 发表于 2015-1-1 10:09:10

howmoney 发表于 2014-12-31 23:17
嗯业余玩玩嘛也没想要换软件的工作只是有机会提高还是得提高的你说呢 ...

呵呵，是这么说。搞软件的太累啦，硬件相对轻松一些。软件更新的速度太快啦

holts2 · 发表于 2015-1-1 10:14:16

franki 发表于 2015-1-1 10:09
呵呵，是这么说。搞软件的太累啦，硬件相对轻松一些。软件更新的速度太快啦 ...

都不轻松，一手抓硬件，一手抓软件

franki · 发表于 2015-1-1 10:45:33

holts2 发表于 2015-1-1 10:14
都不轻松，一手抓硬件，一手抓软件

这是两手都要抓，两手都要硬嘛

howmoney · 发表于 2015-1-1 23:13:11

晚上无事，更新了原理图，删除液晶接口，增加一些去耦电容（届时用杜邦线飞到KL25小板即可）
同时初步完成了PCB。
基本就这样了，元件就那么几个，布板很简单，注意大电流走线就可以。
大小是2200mil X 1400mil，也即是约56mm X 36mm。

596142041 · 发表于 2015-1-2 21:22:38

本帖最后由 596142041 于 2015-1-2 21:23 编辑

期待楼主的恒流源，这精度比较高啊！0.25mA,你的ADC应该比较给力。在14年做过一个恒流源，当时做的10mA的，和楼主没法比啊！

howmoney · 发表于 2015-1-2 22:03:57

596142041 发表于 2015-1-2 21:22
期待楼主的恒流源，这精度比较高啊！0.25mA,你的ADC应该比较给力。在14年做过一个恒流源，当时做的10mA的， ...

前辈见笑了这个0.25mA是理论上的分辨率，谈不上精度。12bit DAC，1A的范围，所以1 dac code 对应0.25mA，真正做出来不会有这么好的，而且还有温漂、老化等因素

596142041 · 发表于 2015-1-2 22:06:41

howmoney 发表于 2015-1-2 22:03
前辈见笑了这个0.25mA是理论上的分辨率，谈不上精度。12bit DAC，1A的范围，所以1 dac code 对应0.25mA ...

就是哦！关键是硬件采样部分。前辈。。。。。。我还是一个学生呢。。。。嘿嘿

596142041 · 发表于 2015-1-2 22:10:06

howmoney 发表于 2015-1-2 22:03
前辈见笑了这个0.25mA是理论上的分辨率，谈不上精度。12bit DAC，1A的范围，所以1 dac code 对应0.25mA ...

期待你的作品开源，嘿嘿。

feiante116 · 发表于 2015-1-2 22:47:12

期待最后的效果，看看能达到什么精度

howmoney · 发表于 2015-1-2 23:21:21

596142041 发表于 2015-1-2 22:06
就是哦！关键是硬件采样部分。前辈。。。。。。我还是一个学生呢。。。。嘿嘿 ...

学生？14年前就搞电子啦，家学渊源啊

holts2 · 发表于 2015-1-2 23:29:08

howmoney 发表于 2015-1-1 23:13
晚上无事，更新了原理图，删除液晶接口，增加一些去耦电容（届时用杜邦线飞到KL25小板即可）
同时初步完成 ...

画的很漂亮

DevLabs · 发表于 2015-1-3 23:15:30

对这个比较感兴趣.

另外请教一下LZ, 在线性电源中选择运放时带宽要怎么确定.....

howmoney · 发表于 2015-1-4 18:57:24

DevLabs 发表于 2015-1-3 23:15
对这个比较感兴趣.

另外请教一下LZ, 在线性电源中选择运放时带宽要怎么确定..... ...

请教不敢当，其实这个问题还没专门研究过呢。只能这么说，够用就好，太宽了噪声大且更容易起振。
本电路中AD8656 GBW为28MHz，感觉已经算高的了。曾经给负载加过一个1Mhz的100%调制，看采样电阻端的波形也只是边沿斜了点而已，算是蛮规矩的，不过当时电流不大，小于100mA。再快就没试过了，SPI速度也不够，得用并行的电流输出型DA。

howmoney · 发表于 2015-1-4 18:58:54

收到包裹啦，感谢莫大。回家第一时间拍照上传，搞定做饭去～

swustlx · 发表于 2015-1-5 12:51:01

支持留座学习

鸠摩智 · 发表于 2015-1-5 17:23:27

0.25mA的分辨率是亮点，KL25的ADC是12位的？

鸠摩智 · 发表于 2015-1-5 17:23:51

0.25mA的分辨率是亮点，KL25的ADC是12位的？

鸠摩智 · 发表于 2015-1-5 17:25:00

目测输出精度和显示精度是问题

wmm20031015 · 发表于 2015-1-5 20:00:59

电流分辨率做得很高，不知道最终样机的电流精度能到多少，

子鱼 · 发表于 2015-1-5 21:11:42

howmoney 发表于 2015-1-1 23:13
晚上无事，更新了原理图，删除液晶接口，增加一些去耦电容（届时用杜邦线飞到KL25小板即可）
同时初步完成 ...

PCB是用哪个软件做的以前没见过这样的。。

子鱼 · 发表于 2015-1-5 21:12:17

支持一下，关注中。

子鱼 · 发表于 2015-1-5 21:14:34

howmoney 发表于 2015-1-4 18:58
收到包裹啦，感谢莫大。回家第一时间拍照上传，搞定做饭去～

恭喜楼主收到板子挺漂亮的预祝早日成功

liuzs09 · 发表于 2015-1-6 14:40:04

期待采样处理部分的电路，以前做的经常会出现不稳定

howmoney · 发表于 2015-1-6 15:14:28

子鱼发表于 2015-1-5 21:11
PCB是用哪个软件做的以前没见过这样的。。

是allegro 15.5画的在公司用习惯了以前用过的Altium反而忘记了

howmoney · 发表于 2015-1-6 15:15:10

liuzs09 发表于 2015-1-6 14:40
期待采样处理部分的电路，以前做的经常会出现不稳定

不稳定是指，震荡还是漂移还是不准？

liuzs09 · 发表于 2015-1-6 15:20:39

howmoney 发表于 2015-1-6 15:15
不稳定是指，震荡还是漂移还是不准？

一个是不准，一个是跟负载大小有关系，

大风起兮 · 发表于 2015-1-6 15:30:57

坐等完成，自己做一个

howmoney · 发表于 2015-1-6 15:37:28

大风起兮发表于 2015-1-6 15:30
坐等完成，自己做一个

谢谢关注今晚准备回去改改板子发出去了
前两天掐KL25的开发环境掐了好久，先是装KEIL5，又下载PACK，然后ARM CMSIS 的pack老是更新不成功，最后装了个稍老的版本才可以然后又用JLINK的SWD下载发现下不进去…

在考虑是不是老老实实用SDK或是苏大书上的CW 开发和USB下载

bli19 · 发表于 2015-1-8 22:00:26

觉得FRDM-KL25Z的cmsis-dap还可以，这个绿板用usb下载这么高大上。

jcrorxp · 发表于 2015-1-13 14:07:31

howmoney 发表于 2015-1-6 15:37
谢谢关注今晚准备回去改改板子发出去了
前两天掐KL25的开发环境掐了好久，先是装KEIL5，又下载PACK，然 ...

把板子上的2个电阻去掉. SWD2条线的那两个电阻. R13 R8

superrf · 发表于 2015-1-13 14:21:32

howmoney 发表于 2015-1-6 15:37
谢谢关注今晚准备回去改改板子发出去了
前两天掐KL25的开发环境掐了好久，先是装KEIL5，又下载PACK，然 ...

觉得还是按教材和配套环境装好像，资料多，少走弯路

jiang887786 · 发表于 2015-1-13 21:09:36

期待楼主分享结果，加油啊！谢谢分享资料。

NJ8888 · 发表于 2015-1-13 21:19:32

插队问现在一般可调恒流源是线性还是PWM

howmoney · 发表于 2015-1-13 21:51:38

NJ8888 发表于 2015-1-13 21:19
插队问现在一般可调恒流源是线性还是PWM

我用的是线性 PWM的没用过哦

howmoney · 发表于 2015-1-13 21:54:08

jcrorxp 发表于 2015-1-13 14:07
把板子上的2个电阻去掉. SWD2条线的那两个电阻. R13 R8

谢谢现在已经能用JLINK调试了板子上有两个micro USB接口，插在写着“KL25”的就不行，插在写着“USBDM”的才可以不知道为什么可能是SWD口复用了不过这板子也没原理图

howmoney · 发表于 2015-1-13 21:58:42

更新进度：
1、写了串口通讯协议，可以通过串口设置DA、设置电流值、读取电流采样ADC值、读取电流计算值；
2、焊好了板子，用1N4007作为负载调试；
3、完成了DAC7513的SPI驱动，可以把值写进去，在采样电阻端量到电压值。

接下来安排：
1、因手头的机械表读数不准，这两天到公司借个15B作定标用；
2、完成ADC采样部分；
3、完成LCD12864驱动。

jcrorxp · 发表于 2015-1-13 22:53:16

howmoney 发表于 2015-1-13 21:54
谢谢现在已经能用JLINK调试了板子上有两个micro USB接口，插在写着“KL25”的就不行，插在写着“USBDM ...

是啊, 我也是找了半天都找不到电路图
而且板子也布的不太理想,\
应该是学习做的

qq开始学单片机 · 发表于 2015-1-14 11:19:24

这个要学习，数控恒流源

laotui · 发表于 2015-1-16 23:51:48

USBDM有独立的上位机，但是只能下载S19文件不能下HEX我都是用自己的板子调好再用jflash转换成s19再下载的。

zndz410 · 发表于 2015-1-19 10:55:20

期待楼主分享结果，加油啊！

howmoney · 发表于 2015-1-31 13:59:19

本帖最后由 howmoney 于 2015-1-31 14:13 编辑

本次开源项目已完成，初步达到了想要的效果：

10mA:

100mA:

200mA:

400mA:

500mA:

800mA:

999mA:

接下来是随意两个相邻DAC的电流值，为显示更高精度，设置电流小一点
100DAC，29.18mA：

101DAC，29.49mA：

即是1个DAC理论值是0.25mA，实际值为0.31mA，这个跟所用的采样电阻阻值偏差有关系。

可以用串口发命令设置恒流模式，LCD显示如下：

也可以设置DAC模式，LCD显示如下：

一、MCU各功能模块简介：

1、UART1接PL2303，波特率115200，接收中断。
PTE0(TX)------------------PL2303.RX
PTE1(RX)------------------PL2303.TX

2、SPI0接DAC7513，MASTER MODE，CPOL=0，CPHA=1,SCK频率=1Mhz，只写不读，无中断。
PTC5(SCK)------------------DAC7513.SCK
PTC6(MOSI)-----------------DAC7513.SDA
PTC7(GPIO)-----------------DAC7513.SYNC

3、SPI1接LCD12864, MASTER MODE，CPOL=0，CPHA=0,SCK频率=375Khz，只写不读，无中断。
B11(SCK) -------------------LCD12864.SCK
B16(MOSI) ----------------- LCD12864.SDA
B18(GPIO) ------------------ LCD12864.SYNC

4、ADC PIN：PTB0(ADC0_SE8)，1.5Mhz时钟，16bit，硬件8次平均，软件4次平均，参考电压3.3V

5、电流源开关：PTC9（GPIO）高电平开

6、systick中断：每1ms中断一次，填入数值48000（48Mhz core clock）

二、本打算用ADC作为反馈来闭环调节电流值，但此电路中ADC参考电压接到电源上了，跳动有10%左右，很难调得过来，所以在这里ADC值和电流值只是作为一个参考，不参与运算，所以采用开关调节。ADC值与电流值换算关系：I(mA) = ADC/65535*3300/2 (电路放大倍数2)

三、DAC值与电流关系：因万用表档位和读数的关系采用分段定标方法，分为3个区间，每段区间有一个slope和intercept值。由此算出DAC与电流的关系。

接下来是MDK project 和原理图+PCB。
请大家忽略那个又臭又长的串口解析函数…C语言新手，多多包涵

howmoney · 发表于 2015-1-31 14:01:54

本帖最后由 howmoney 于 2015-1-31 14:15 编辑

有些图片很大，不知道能不能调小一点
----------------------------------------------------------------
看来不能用手机拍的直接发，显示出来太大了。重新截了下图，现在好多啦

holts2 · 发表于 2015-1-31 14:26:09

看起来不错啊，为什么不打样在一块板上。

howmoney · 发表于 2015-1-31 14:37:15

holts2 发表于 2015-1-31 14:26
看起来不错啊，为什么不打样在一块板上。

KL25板是这次活动送的只画了个电流源的板。

holts2 · 发表于 2015-1-31 14:51:13

howmoney 发表于 2015-1-31 14:37
KL25板是这次活动送的只画了个电流源的板。

电源源和显示可以整合在一块板上啊

howmoney · 发表于 2015-1-31 17:00:48

holts2 发表于 2015-1-31 14:51
电源源和显示可以整合在一块板上啊

你说的好有道理...

howmoney · 发表于 2015-3-18 11:59:04

因坛友@lnso有低功耗实验的要求，本项目的KL25板子已无偿转让给他

holts2 · 发表于 2015-3-18 21:10:23

howmoney 发表于 2015-3-18 11:59
因坛友@lnso有低功耗实验的要求，本项目的KL25板子已无偿转让给他

支持支持

luckner · 发表于 2015-3-19 20:19:11

howmoney 发表于 2015-3-18 11:59
因坛友@lnso有低功耗实验的要求，本项目的KL25板子已无偿转让给他

赞！分辨率很厉害！

bingshuihuo888 · 发表于 2015-6-10 09:38:29

看起来不错啊，为什么不打样在一块板上

zndz410 · 发表于 2015-6-23 15:33:26

看起来不错，支持一个。

true_elecom · 发表于 2018-2-26 14:01:05

是否可以改动下，让输出负载的压降达到多个激光二极管串联后的要求，恒流1A，自适应电压12V或者更高?

howmoney · 发表于 2018-2-26 14:50:24

true_elecom 发表于 2018-2-26 14:01
是否可以改动下，让输出负载的压降达到多个激光二极管串联后的要求，恒流1A，自适应电压12V或者更高? ...

可以的，供电电压有到12V就可以。

true_elecom · 发表于 2018-3-8 00:21:07

howmoney 发表于 2018-2-26 14:50
可以的，供电电压有到12V就可以。

激光驱动的话，软（慢）启动，过流过压保护，还有浪涌吸收电路，开路电压等设置是不是还要在电路里有相应的硬件，或者都是软件实现的？
如果串联多个的话，一个LD短路，瞬间电流就可能过冲。

howmoney · 发表于 2018-3-8 09:31:59

true_elecom 发表于 2018-3-8 00:21
激光驱动的话，软（慢）启动，过流过压保护，还有浪涌吸收电路，开路电压等设置是不是还要在电路里有相应 ...

软启动可以通过DA分阶梯上去，软件可以完成；
电流检测用AD采分压电阻的电压实现监控；
串联中某个LD短路的话，会不会有过冲要实测一下。

true_elecom · 发表于 2018-4-7 01:52:41

howmoney 发表于 2018-3-8 09:31
软启动可以通过DA分阶梯上去，软件可以完成；
电流检测用AD采分压电阻的电压实现监控；
串联中某个LD短路 ...

探讨下过流检测用AD（模数转换）来实现，关键能有多快。nS的过流很可能把LD损坏了。

howmoney的KL25开源项目进行中....1A可调数控恒流源

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