直流数控可调稳压电源的设计

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1、直流数控可调稳压电源的设计2009年2月5日14:44  CCTIME飞象网      0引言   直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。本设计给出的稳压电源的输出电压范围为0～18V，额定工作电流为0.5A，并具有"+"、"-"步进电压调节功能，其最小步进为0.05V，纹波不大于10mV，此外，还可用LCD液晶显示器显示其输出电压值。   1系统硬件设计   本系统由电源模块、调

2、压模块、D／A转换模块、显示与键盘模块组成，图1所示是该直流数控稳压电源的结构原理框图。   1.1系统电源模块   在图1中，220V市电经220V／17.5V变压器降压后得到的双17.5V交流电压，经过一个全桥整流后可得到±21V两路电压，其中一路+21V电压供给调整管，作为电源对外输出，另一路经三端稳压器7815得到+15V，再经过7805得到+5V的电压。-21V的电压则经三端稳压器MC7915得到-15V电压，以作为系统本身的工作电源。   1.2电压调整模块   该稳压电源中的电压调整模块电路如图

3、2所示。其中调整管采用复合管形式(由Q1、Q3组成)，以实现大电流输出，由于该设计要求Iomax=0.5A，Iomin=0A，Pm=(Vimax-Vomin)Iomax=(18-0)×0.5=9W，因此，本电路中的调整管可选TIP41(其Icmax=6A>Iomax=0.5A；Pcw=65W>9W，VCEOmax=100V>18V)，当然，也可以选用2N5832。   电路的比较放大采用运放NE5534来设计，该器件具有共模抑制比高，响应速度快和压摆率高的特点。设计时可由R10、R11A、R12组成分压取样电

4、路，并要求R10／(R11A+R12)=1／4，即当输出电压存在△UO=0.05V时，△Ua=0.04V，这与DAC的输出(10／255=0.04V=1LSB)变化一致。事实上，经过DAC转换以将电流转换为电压并进行电压放大后，即可将得到的10V电压送比较器NE54534的同相端作为比较的基准电压。由于DAC0832是8位的D／A转换器，故有255步进。由此，当CPU控制DAC变化1LSB时，其对应Va的变化为0.04V，故Uout的可调变化量为0.05V(步长)。NE5534和Q1、Q3及取样电路构成的负反

5、馈电路可实现调节输出电压的目的(稳压)。   电路中的过流保护由R9与02完成。当Io>0.7A时，VR9=R9Io≥1×0.7=0.7V，此时Q2导通，并对调整管Q3的基极分流，使TIP41的导通电阻增大，输出电压降低，从而达到过流保护的目的。必要时，也可接入一红色发光二极管作为过流指示。该系统的短路保护采用保险管来完成。   1.3D／A转换模块   本系统中的数模转换电路如图3所示。它由DAC0832、两级低漂移的运放μA714及VREF电路组成。DAC0832和运放U3A将CPU发出的8位二进制数据转

6、换成0～-5V的电压，然后经运放U3B反向放大2倍，以得到0～10V电压。因此，该DAC的转换分辨率为10／(28-1)=0.04V，即CPU输出给DAC的数据变化为1Bit，DAC输出电压的变化为0.04V。VREF电路为DAC提供基准电压，调节R5A，可使基准电压保持为5V。   1.4显示与键盘模块   本电源中的电压显示与键盘电路如图4所示。当输出电压经R13限流和R14取样后，即可送如TLC2453-1进行模数转换。图4中的TLC2453-1为11通道、12位串行A／D转换器，具有12位分辨率，转换

7、时间为10μs，有11个模拟输入通道，3路内置自测试方式，采样率为66kbps，线性误差±1LSBmax，同时带有转换结果输出EOC，并可单、双极性输出。通过其可编程的MSB或LSB前导可编程输出数据长度。TLC2453-1的时钟频率选用4.1MHz，电源输出电压Uo的取样信号从IN0输入，芯片的I／O时钟端、数据输入端、转换数据输出端、片选端分别与AT89S51单片机的P2.3、P2.2、P2.1、P2.0相连，然后经单片机处理后从P0口输出，在经排阻9A472J驱动后送字符型液晶显示屏SMC1602A显示

8、输出电压。电路中AT89S51单片机的晶振频率选用12MHz，P1.0～P1.3接调压按钮。增加电压时，粗调用按键S1，步进为1V，细调用S2，步长为0.05V；减小电压时，粗调用S3，步长为1V，细调用S4，步调为0.05V。这样，经过它们的有机结合便可将输出电压调节到所需的电压。   2系统软件设计   本电路的主程序流程如图5所示。   3结束语   本文给出的直流数控稳压电源采用硬件组成的闭