数控直流稳压电源的设计与制作
数控直流稳压电源的设计与制作
学院：信息科学与工程
专业：电子信息工程
班级：1班
姓名：XXX
指导教师：XXX
任务书
——数控直流稳压电源
1.基本功能实现：
（1）可输出电压：范围1～5V，步进0.01V，纹波不大于10mV。
（2）可输出电流： 150mA。
（3）可输出电压值由数码管显示。
（4）由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减。
（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出输出± 15v,+5v。
2.设计报告：
（1）开题报告：包括可行性分析，方案比较，方案的确定，系统方框图，经费预算，组内分工，进程安排等。
（2）理论方案书：具体的原理图，逻辑分析，理论计算，电路仿真结果等。
（3）验证方案及验证结果：包括验证方案的原理，采取的措施，实际验证的结果等（4）设计总结：包括实践中出现的问题，解决方法，心得体会等。
（5）参考资料：包括采用的芯片，电路，参考书等。
摘要
随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。本文基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。
开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点, 被称作高效节能电源。由于开关稳压电源具有这些优点，基于这个思想设计了一个1～5V可调的低功率开关稳压电源，以满足小型电子设备的供电需要。
本文以开关电源的发展历史、发展现状以及发展趋势为线索，介绍了开关电源的一些新技术，技术指标，分类标准等。并根据这些标准设计了一种满足小型电子设备供电需要的开关稳压电源。电源设计的主要指标是：输入电压为AC220V，输入频率为50HZ，输入电压范围为AC165V～265V，输出电压为直流1～5V可调，输出最大电流为150mA，输出最大功率为2.25W。
最后在完成基本指标的基础上，本文还增加了防浪涌电流的附属功能，使电路更加满足小型电子设备的用电需要。
数控直流稳压源就是能用数字来控制电源输出电压的大小，而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源；本文介绍了利用数/模转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控直流稳压电源电路，详述了电源的基本电路结构和控制策略；它与传统的稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点，其结构简单、制作方便、成本低，输出电压在1～5V之间连续可调，其输出电压大小以1V步进，输出电压的大小调节是通过“＋”“－”两键操作的，而且可根据实际要求组成具有不同输出电压值的稳压源电路。该电源控制电路选用89C51单片机控制主电路采用串联调整稳压技术具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高等特点。详细分析了电源的拓朴图及工作原理。
关键词：稳压电源；单片微型机；数控直流；D/A转换
引言
数控支流稳压电源是一种常见的电子仪器，广泛的用于电子电路，教学实验和科学研究等领域。目前实用的直流稳压电源大部分是线性电源。利用分离器件组成，其体积大，功率底，可靠性差，操作使用不方便，自我保护功能不够，因而故障率高。随着电子科技的飞速发展，各种电子，电器设备对稳压电源的性能要求日益提高，稳压电源不断差朝着小型化，高效率，低成本，高可靠性，低电磁干扰，模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计制造出来的新一代稳压电源不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越，而且单片机具有计算和控制功能，利用它对采样技术进行各种计算，从而可排除和减少由于骚扰信号和模拟电路因起的误差，大大提高稳压电源输出电压和输出电流精度，降低了对模拟电路的要求。智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护检测系统，确保电源运行可靠。输出电压和限制电流采用数字显示，输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。
目录
摘要 (3)
引言 (4)
1绪论 (6)
2 开关电源的概述 (7)
2.1 开关电源的定义 (7)
2.2 开关电源的分类 (7)
2.3 开关电源的选用 (9)
2.4 开关电源技术的发展动向 (10)
2.5 开关电源的工作原理和特点 (10)
3本设计方案思路 (13)
3.1 稳压源的技术指标和要求 (13)
3.2 总体设计框图 (14)
4 单元电路设计 (15)
4.1稳压电源部分 (15)
4.2 显示部分 (15)
4.3 数模转换部分 (16)
4.4 模数转换部分 (16)
4.5 数字控制部分 (17)
4.6 按键控制部分 (17)
4.7 整体原理图 (18)
4.8 整体PCB图 (19)
5 系统软件部分 (20)
6 制作与调试 (21)
6.1 硬件电路的布线与焊接 (19)
6.2 电路的组装与调试 (19)
7 分析与心得 (22)
参考文献 (24)
附录 (25)
第1章绪论
随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电源是电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自源，因此，电源越来越受到人们的重视。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。20世纪50年代，美国宇航局以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭开发了开关电源。在近半个世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐步取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代。20世纪90年代，开关电源在电子、电器设备、家用领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展期。到21世纪小型电子设备的发展更加迅速和更加普及，但是现在很多的小型电子设备都是依靠电池来供电的，所以开发一种新型的开关电源应用于小型电子设备中就显得非常重要了！
开关稳压电源（以下简称开关电源）取代晶体管线性稳压电源（以下简称线性电源）已有30多年历史，最早出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管了作于开关状态后，脉宽调制（PWM）控制技术有了发展，用以控制开关变换器，得到PWM开关电源，它的特点是用20kHz脉冲频率或脉冲宽度调制—PWM开关电源效率可达65～70％，而线性电源的效率只有30～40％。在发生世界性能源危机的年代，引起了人们的广泛关往。线性电源工作于工频，因此用工作频率为20kHZ的PWM开关电源替代，可大幅度节约能源，在电源技术发展史上誉为20kHZ革命。随着ULSI芯片尺寸不断减小，电源的尺寸与微处理器相比要大得多；航天，潜艇，军用开关电源以及用电池的便携式电子设备（如手提计算机，移动电话等）更需要小型化，轻量化的电源。因此对开关电源提出了小型轻量要求，包括磁性元件和电容的体积重量要小。此外要求开关电源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。
第2章开关电源的概述
2.1 开关电源的定义
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。
开关电源的三个条件：
1、开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态
2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频
3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流
2.2 开关电源的分类
人们的开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设
计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。
2.2.1 DC/DC变换
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类：
（1） Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。
（2） Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。
（3） Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。
（4） Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo 大于或小于输入电压UI,极性相反，电容传输。
当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6、2、10、17）W/cm3，效率为（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200~300）kHz，功率密度已达到27 W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），是整个电路效率提高到90%。
2.2.2 AC/DC变换
AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz
的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密
度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。
AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。
2.3 开关电源的选用
开关电源在输入抗干扰性能上，由于其自身电路结构的特点（多级串联），一般的输入干扰如浪涌电压很难通过，在输出电压稳定度这一技术指标上与线性电源相比具有较大的优势，其输出电压稳定度可达（0.5~1）%。开关电源模块作为一种电力电子集成器件，在选用中应注意以下几点：
2.3.1输出电流的选择
因开关电源工作效率高，一般可达到80%以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，通常输出计算公式为：
Is=K*If
式中：Is—开关电源的额定输出电流；
If—用电设备的最大吸收电流；
K—裕量系数，一般取1.5~1.8；
2.3.2接地
开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000．EN61000．FCC等EMC限制，形状开关电源均采取EMC电磁兼容措施，因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满足上述电磁兼容的要求。
2.3.3保护电路
开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块，并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或开关电源。
2.4 开关电源技术的发展动向
开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn-Zn）材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs）下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的的可靠性大大提高。
模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N＋1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。
电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献。
2.5 开关电源的工作原理和特点
开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50HZ高很多．所以开关变压器可以做的很小，
而且工作时不是很热。成本很低。如果不将50HZ 变为高频那开关电源就没有意义。开关变压器也不神秘。就是一个普通的变压器。这就是开关电源。开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种，隔离型的必定有开关变压器，而非隔离的未必一定有。 简单地说，开关电源的工作原理是： 1.交流电源输入经整流滤波成直流；
2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上；
3.开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载；
4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM 占空比，以达到稳定输出的目的。 交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西，过滤掉电网上的干扰，同时也过滤掉电源对电网的干扰；
在功率相同时，开关频率越高，开关变压器的体积就越小，但对开关管的要求就越高；开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头，以得到需要的输出；一般还应该增加一些保护电路，比如空载、短路等保护，否则可能会烧毁开关电源。以上说的就是开关电源的大致工作原理。
其实现在已经有了集成度非常高的专用芯片，可以使外围电路非常简单，甚至做到免调试。
计算机开关电源的发展经过了AT 、ATX 、ATX12V
三个发展阶段。AT 标准是由IBM 早期推出PC/AT 机时所提出的，提供+5V 、-5V 、+12V 、-12V 四组电压，具备硬开关。ATX 标准的产生具有划时代的意义，实现了软开机关机，可以通过远程网络唤醒，增加了+3.3V 、+5VSB 输出。ATX12V 是CPU 等硬件发展的产物，主要是增加了+12V 的输出能力。
开关电源技术参数
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第3章本设计方案思路
根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括四大部分：数字控制部分，模拟/数字转换部分（D/A变换器），可调稳压电源及A/D转换。数字控制部分用+、- 按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后，去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以0.1V的步进值增或减。
图3.1
3.1稳压源的技术指标与要求
设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。基本要求如下：
(1)、输出直流电压调节范围0～5V
(2)、输出直流电压能步进调节，步进值为0.01V。
(3)、由"+"、"-"两键分别控制输出电压步进增和减。
3.2总体设计框图
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图2
第4章单元电路设计
4.1稳压电源部分
图4.1
在图4.1中，该部分主要是由三端稳压器LM7812、LM7912、LM7805和若干个电容、二极管元器件组成，220 V市电经220 V／12 V变压器降压后得到的双12 V交流电压，经三端稳压器LM7812和LM7912得到+12 V和-12V，再经过LM7805得到+5 V的电压。
4.2显示部分
在图4.1中，显示部分比较简单，用1602液晶显示，完成对电压的显示功能。
图4
4.3数模转换部分
图5
本系统中的数模转换电路如图5所示。它由DAC0832、LM324放大器及VREF电路组成。DAC0832和运放U3A将CPU发出的8位二进制数据转换成0～-5 V的电压，因此，该DAC的转换分辨率为5／(28-1)=0.02 V，即CPU输出给DAC的数据变化为1 Bit，DA C输出电压的变化为0.02 V。VREF电路为DAC提供基准电压，调节R5A，可使基准电压保持为5 V。
4.4模数转换部分
图6
4.5 数字控制部分
图7
数字部分主要是有AT89C51控制，它通过控制按键来达到对数字的控制，我们可以通过按键对电压进行调整，按照实际需要可以通过按键得到所需的电压，调节范围是0～5 V。
4.6 按键控制部分
图7
4.7 整体原理图
EA /V P P 31
X TA L119X TA L218RS T 9
P 3.7(RD )17P 3.6(WR)16
P 3.2(IN T0)12P 3.3(IN T1)13P 3.4(T0)14P 3.5(T1)15P 1.0(T2)1P 1.1(T2EX )2P 1.23P 1.34P 1.45P 1.56P 1.67P 1.7
8(A D 0)P 0.039(A D 1)P 0.138(A D 2)P 0.237(A D 3)P 0.336(A D 4)P 0.435(A D 5)P 0.534(A D 6)P 0.633(A D 7)P 0.732(A 8)P 2.021(A 9)P 2.122(A 10)P 2.223(A 11)P 2.324(A 12)P 2.425(A 13)P 2.526(A 14)P 2.627(A 15)P 2.728P S EN
29
A LE/P RO G
30(TX D )P 3.111(RX D )P 3.010G N D
20V CC 40U 3
A T89C52
1
2
X TA L
30pF C1
30pF
C2
G N D
10uF C310K R12S 1
G N D
V CC
V CC
G N D
V CC
P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27
P 37P 33P 34P 35P 36
P 3210K R110K R210K R310K R410K R510K R610K R710K
R8V CC
P00
P01
P02
P03
P04
P05
P06
P07
12P 1
H eader 2
T1
Trans Cupl
2200uF
C4
2200uF
C9
0.1uF
C50.1uF
C100.1uF
C60.1uF
C110.1uF
C70.1uF
C8G N D V in 1
G N D
2
V out
3
U 5LM 7812
V in 2
G N D
1
V out
3
LM 7912
+5V
1234+12
H eader 4
1234-12H eader 4
1234+5H eader 4
10K
R17
CS 1WR12A G N D 3
D 34D 25D 16D 07V ref 8Rfb 9D G N D
10
V out1
11
V out212D 713D 614D 515D 416X F ER
17
WR218
ILE 19
V CC 20D A C0832
P 10
P 11P 12P 13P 14
P 15
P 16
P 17
G N D
V CC
P 23P 24
G N D V CC
O U T11
IN 1_2
IN 1+3
V D D 4
IN 2+5
IN 2_6
O U T2
7
O U T3
8
IN 3_9IN 3+10V EE 11IN 4+12IN 4_13O U T414LM 32410K
R105K
R9G N D
10K
R11
1234
O U T H eader 4
S 2
S 3
S 4
S 5
G N D
10K
R1310K
R1410K
R1510K
R16V CC
P 30
P 31
P 32P 33
G N D 4
D O 6D I 5CLK 7CH 13
CH 02
CS
1
V CC/REF
8U 1A D C0832BP
V CC
G N D
G N D
P 25P 26P 27
IN
1
3
O U T 2
G N D
U 2L7805CV
+12V
-12V
-12V
+12V
D A O U T
D A O U T +12V -12V 5V 稳压电路
按键电路
DA 转换电路
单片机最小系统
AD 转换电路
D 2
1N 4007
D 4
1N 4007
D 3
1N 4007
D 51N 4007
D 1
1N 4007
12345678910111213141516P 2H eader 16
V CC
G N D
G N D
V CC
P 20P 21P 22P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 071602液晶显示电路
数控直流稳压电源
何军林
图8
4.8 整体PCB图
图9
第5章系统软件设计
图10
主程序流程如图10所示。
本电路采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现本系统以直流电源为核心，利用51系列单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达0.1V，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电电流的变化而输出不同的电压。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。
数控直流稳压电源的设计
数控直流稳压电源的设计 一、 设计任务和要求 设计一个数控直流稳压电源。 1. 基本要求： 1) 利用实验室提供的低压交流电源，设计整流、滤波、稳压电路； 2) 至少能输出4个档：3V 、5V 、9V 、12V ，用数码管显示； 3) 输出电流要能达到1A 以上，且纹波≤5mV 。 2. 发挥部分： 1) 输出增加了一个7V 的档，进而变为5个档；手动开关控制档的转换。 2) 用ADC0809（模/数转换器）将输出的电压模拟量转换为数字量并输出给译码显示电路以显示正确数字。 二 方案论证 1.可调稳压控制部分 方案一:直接由开关控制档位 5 个单刀单掷开关 手动控制开关,使输出电压分别为 此方法电路简单, 控制方便. 方案二;由多路模拟开关在脉冲CP 的作用下来控制开关 由脉冲控制多路模拟开关,.此方法比依赖与信号源 的CP,且不容易控制. 综合的看上述两种方案,方案一电路简单,控制方便;方案二对CP 的依赖性比较大,在实际应用方面不够灵活.因此对可调稳压器的控制部分应采用方案一. 2.显示电路 方案一:模拟量经模数转换电路输入后，输出转换成数字量，再利用一片共阴极七段显示器显示，结构框图如下：
→ → → 方案一方框图 此方案的优点是比较直观，易懂，而且容易调试，也能满足题目中所给的要求， 但是当输出电压为12v 时, 显示器显示以乱码＂└┘＂代替，不利于读数。 方案二：以方案一为基础，在经过模数转换输出后，加入一些简单的逻辑门，再利用两片共阴极七段显示器显示，结构框图如下： 这种情况下，电路可以直接的显示两位十进制数 ，且不会出现乱码。也能满足其他的要求。 上述两个方案经实践证明均可行，但方案一不能很好的显示两位十进制数，故选择方案二。 二、 设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。它包括整流电路、滤波电路、可调稳压电路、数/模转换电路和译码示电路等五个部分组成。经过整流、滤波、稳压电路后，可得到一个稳定的输出电压值，其中因为输入为低压交流电源,所以整流电路中不需变压器,而可调的稳压电路可通过换档得到不同的输出电压值；A/D 转换器是将此模拟输出量转换为数字输出量，并送给译码显示电路显示出此值。 图 1
数控直流稳压电源设计
数字电子系统的数控直流稳压电源设计本系统以AT89C51 单片机作为系统的核心，由D/A数字模拟转换模块、按键、LED串口显示模块等模块组成一个数控电源。该系统实现了输出电压：范围 2 ～＋20 .0 V，步进0.1V，纹波小于100mV；输出电流：1000mA；输出电压值由数码管显示；由“＋”、“－”两键控制输出电压步进增减。输入模块的按键按下之后，单片机有一个输入，单片机将输入的数字一方面给显示模块，让它们在数码管中显示出来；另一部分输给DAC0832，让它转化为模拟量电流输出，通过运算放大器将这模拟量转化为相应的电压，这电压经过放大后控制LM317的控制端，从而实现输出电压的控制。 关键词：AT89C51 单片机, 数控电源, D/A, 直流电源 在现代家庭中各种电器的不断出现，并要求着各种不同值的电源出现，使得家庭购买不同值的电源。数字化的也更加贴近人们的生活，因为它更加的直观，易被接受，大家都开始追求数字化的各类电子产品。数控直流电源有着直观，易操作，各种电压集一身，输出精度和稳定性都较高等优点，所以越来越受广大人们的喜爱。以后家里的电视遥控，电动玩具等都可以共用一个电源。 设计要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源，基本要求如下： 1、输出直流电压调节范围2~20V，步进值为0.1V 2、稳压系数小于0.2，纹波电压小于100mv; 3、输出电流为1000mA； 输出电压值用数码管显示，由“+”“-”两键分别控制输出电压步进增和减。 1.2 方案论证 分析本题，根据设计要求先确定了本系统的整体设计原理框图1-1.
采用8位的数字/模拟转换芯片DAC0832是 本系统是基于51单片机的数控电源的设计，8位的单片机，而MX7541是12位数字输入的，因此须用锁存器。而此数控电源要求单步0.1V，2～20V，DAC0832完全可以达到，故选择常用的DAC0832。 可调稳压芯片：根据设计要求输出电压范围2～＋20.0V，输出电流1000mA，本文选择了LM317T三端可调稳压芯片。 按键控制模块：由于本数控电源需要用的按键不多，要实现步进为0.1V的设计要求，只需用一个“+”和一个“-”按键，另外再加两个按键用于实现固定电压输出，按键时可直接输出相应电压。4个按键就可实现本题的设计要求，本文采用一般的电平判键按钮。 显示模块：此系统显示的只是最终电源输出的十位、个位和十分位电压值，只需显示出三个数字，选用数码管显示，用普通的数码管显示简单的数字、符号、字母。
数控直流稳压电源设计任务书(doc 8页)
数控直流稳压电源设计任务书（doc 8页）
《电子线路仿真》课程设计报告DESIGN REPORT ON SIMULATION OF ELECTRONIC CIRCUIT 题目数控直流稳压电源学科部、系：信息学科部
2.1总体设计方案说明 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分:数字控制部分,D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+，-按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A变换器转化为相应的电压。此电压经过相应的放大后去控制电源的输出，使稳压器输出的电压为1V的步进增加。 2.2模块结构与方框图 Ui Uo 第三部分单元电路设计与参数计算 3.1 可逆计数器模块 3.1.1 模块电路及参数计算 电 压 可 逆 稳 压 反 馈 数 显 D/ A
3.1.2 工作原理和功能说明 因为要求是输出5-15V的电压，只十一个电压值，而计数器74193是一个16进制的可逆计数器。我们只要用从0计数到10的几个状态，这可以通过反馈的方法实现。当74193输出0时，最后输出为5V。不能再减小了。所以通过一个四输入的或门输入到与非门U10使减“-”失效，计数器不能减计数，只能加。当加到6时或门反馈的数为1，通过U10后计数器就可以减计数了。同理，当输出15V时，74193输出为10,电压不能再加了。通过反馈输出一个0使加计数失效，电压停在15V。此时电压只能减，只有按“-”的按键减小电压。 3.2 D/A转换模块 3.2.1 模块电路及参数计算 3.2.2 工作原理和功能说明 这一模块是最主要的一个模块，左下方从左到右依次接74193输出端的Q1Q2Q3Q4,输入端依次接入的是0000～1010，这个电路的作用就是把这些数字信号转换成模拟信号。根据公式UO1=-Rf （UH/R16*D0+UH/R15*D1+UH/R19*D2+UH/R20*D3） 其中R16=2R15=4R19=8R20,根据二进制转十进制的计算公式可知，只要调节Rf到一定的值，就可已得到想要的模拟信号电压的大小。其实这是一个简单的求和电路，在模电书上可以找到。加
简易数控直流稳压电源设计方案
X学院信息工程系毕业实习与设计 设计题目简易数控直流稳压电源 指导老师_________易X智老师_________ 学生姓名_________X____________ 学生学号____________________________ 专业年级层次电子信息工程技术 实习点 X电子科技有限公司 X学院信息工程系制
目录 简易数控直流稳压电源（摘要） (3) 第一章研究背景及意义 (4) 第二章芯片的原理及应用 (6) 第三章多位LED显示的串口实现原理 (10) 第四章电路原理和硬件实现 (11) 第五章程序设计 (14) 第六章电路测试 (16) 结束语 (17) 参考文献 (18) 附录 (19) 材料清单 (24)
简易数控直流稳压电源设计 【摘要】随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 基本实现了直流电源的无人值守“设计的直流稳压电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/ A 转换电路、直流稳压电路等几部分组成, 直流稳压电源是最常用的仪器设备, 在科研及实验中都是必不可少的。 【关键字】电源，稳压，数控，程序，电路图.
第一章研究背景及意义 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。数字化智能电源是针对传统电源的不足设计的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。 在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
基于单片机的数控直流稳压电源
基于单片机的数控直流稳压电源 一、引言 （1）题目要求： 利用LM317三端稳压器，设计制作一个数控稳压电源，要求： 1、输出电压：2-15V，步进0.1V，纹波≤10mV； 2、输出电流0.5A； 3、输出电压值由数码管显示，由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进 （2）概况：直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多．但均存在以下问题：输出电压是通过粗调（波段开关)及细调(电位器)来调节。这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时（如 1.02~1．03V)，困难就较大。另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。本文设计了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。 二、系统设计 （1）方案论证： 方案：采用单片机控制此方案采用 AT89C51单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值。这里主要利用单片机程控输出数字信号，经过 D /A 转换器( DA0832)输出模拟量，然后使用运算放大器把电
流转换成电压，在通过三段稳压器LM317使得输出电压和输出电流达到稳压的目的。 方案论证： 1、输出模块：使用运算放大器做前级的运算放大器，由于运算放大 器具有很大的电源电压抑制比，可以减少输出端的纹波电压。使用LM317做电流稳压器，把电流稳定到0.5A。 2、数控模块：采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同 时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。 3、显示模块：本来准备使用液晶显示，可是想想我们的层次不够， 液晶现实的额程序不会写，只能退而其次，选择使用单片机通过锁存器控制8段LED数码管直接显示，这样可以精确的显示输出电压。 （2）系统结构： 系统结构设计图如上图所示。该系统主要由单片机最小控制系统、显示电路、独立按键、D/A转换电路、放大电路和稳压电路组成。单片机设定预输出值，并可以通过独立键盘改变单片机的预设值。然后通过DAC0832转化为模拟量，再经过运算放大和稳压稳流电路最后输出预设电压值，通过LED显示能够直观的看到预设值。因为器材原因，我们设计的稳压电源采用的是外部稳压器提供的电源。这样虽然算不上是一个完整的数控直流稳压电源，但是，除了这点，我们设计的电源基本已经复合要求。
基于DSP的数控直流稳压电源的设计资料
2014 届毕业设计说明书 数控直流稳压电源的设计 院、部：电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师：职称讲师 副指导老师：赵定文职称工程师专业： 班级： 完成时间：2014年6月
摘要 在我们生活的各个角落都可以见到直流稳压电源的身影，我们用的手机、笔记本电脑、工业用的各种电子仪表等，它无处不在，在电子设备中发挥着不可替代的作用。但是当前我们常见的直流稳压电源,多半是选用数字电位器来调节,通过调整数字电位器来调整输出电压。现有的数字电位器的分辨率有限，常见的有32抽头，64抽头有限精密分压器电路构成，不能够满足所需的设计要求。本文给以微处理器数据处理系统为核心部分，通过软件的运转控制系统工作，从而完成预设参数的功能操作。 将微处理器数字控制技术，有机地展。微处理器不但拥有良好的集成性能, 而且都具有在线编程接口, 融入直流稳压电源的设计中，实现了直流稳压电源数字化的设计。该设计是把220V的交流电压经过变压器变压成低电压的交流电，再经过整流电路变换为脉动的直流电压，后经过滤波电路滤去输出电压中的文波，最后通过采集电压信号，由DSP主控制器控制，DC/DC变换器输出所需要的稳压电源。该电源具有LCD液晶的显示、键盘的数字输入调压、数字电位器调压精度高的特点。通过软件编程，易于实现功能的扩还具备JTAG 仿真和下载功能; 含有片内看门狗电路、复位电路、时钟电路、键盘电路、液晶显示电路、数模转换电路、直流稳压电路和DC/DC变换电路组成。本设计由微处理器控制输出数字信号，经过D/A转换器输出模拟量,在经过DC-CD变换器，最后输出设备所需要的电压。 基于DSP的数控直流稳压电源，利用了DSP微处理器精准的数据采集与高速的数据处理能力，以完成对直流稳压电源的稳定的控制，从而改善输出电压的精准度。本电源可以用微处理器控制预设参数，以取代许多不准确的设计，带给我们不同程度的便利性和效率。 关键词：DSP控制器；DC/DC变换电路；直流稳压电源
A09组数控直流稳压电源设计报告
数控直流稳压电源 A09组 目录 一．设计任务与要求 1.1 设计任务 1.2 技术指标 二．系统方案论证 2.1数字控制电路 2.2 D/A转换电路 2.3 译码显示电路 2.4 稳压电路 三．系统硬件设计 3.1 系统的总体设计 3.2 单元电路的设计，单元的参数计算 四．系统测试 4.1 电路的测试方案 4.2 测试仪器 4.3 测试结果 五．附录
摘要 随着时代的发展，数字化控制已经普及到生活、工作、科研等各个领域，数控直流稳压电源就是一个典型的例子。数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点，其输出电压大小采用LED数码显示输出，显示直观、操作方便、稳压精度高，主要用于要求电源精度比较高的设备，直观地展示了数字化控制的便捷性。 Abstract With the development of the times, digital control has spread to life, work, research and other fields, NC DC power supply is a typical example. NC DC power supply with the traditional power supply compared with user-friendly, high voltage stability of the characteristics of the size of its output voltage using LED digital display shows that intuitive, easy to operate, the regulator of high precision, mainly used for Relatively high power requirements of precision equipment, a digital visual display of the ease of control. 关键词 数控数模转换可逆计数数码管 Key Word NC，DAC，Reversible count，LED 一．设计任务与要求 1.1 设计任务 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。 1.2 技术指标 （1）输出直流电压调节范围0~15V，纹波小于20mV。 （2）输出电流0~500mA。 （3）稳压系数小于0.2。 （4）输出直流电压能步进调节，步进值为1V。 （5）由“+”、“-”两键控制输出电压步进值的增或减。 （6）用数码管显示输出电压值，当输出电压为15V时，数码管显示为“15”。 二．方案比较与论证 2.1数字控制电路 2.1.1单脉冲产生电路 方案1：软件实现。采用单片机或FPGA程序设计，运用延时、累加计数等方法消除按
简易数控直流稳压电源设计
1引言 随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与通信设备的技术更新推动电 源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。整流系统由以 前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制， 从而使直流电源智能化，具有遥 测、遥信、遥控的三遥功能，基本实现了直流电源的无人值守设计的直流稳压电 源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/A 转换电路、直流稳压电路等几部分，直流稳压电源是最常用的仪器设备。 2简易数控直流稳压电源设计 2.1设计任务和要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。基本要 求如下： 1. 输出直流电压调节范围3~15V,纹波小于10mV 2. 输出电流为止500m A. 3 .稳压系数小于0.2。 4. 直流电源内阻小于0.5 Q 。 5. 输出直流电压能步进调节，步进值为 6. 由“ +”、“- ”两键分别控制输出电压步 进增的减。 2.2设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图 要包括三大部分：数字控制部分、 D/A 变换器及可调稳压电源。数字 控制部 分用+、-按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到 D/A 变 换器，经D/A 变换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后， 去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以 1V 的步进值增或减。 1V 。 1所示。主 命压调￡电蜡
图1简易数控直流稳压电源框图
2.3电路设计 2.3.1整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如图所示。 式中，U max为稳压电源输出最大值；(U-U o) min为集成稳压器输入输出最小电压差； U Rip为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U O、( U-U o) min 之和的确良10% ；△ U为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U O (U-U o) min、U Rip之和的10%。 对于集成三端稳压器，当(U-U o) min=2~10V时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：U > 15+3+1.8+1.98 >22(V),取UI=22V.根据UI可确定变压器次级电压U2。U 2=U/ 1.1 ?1.2 ~(20V) 在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：1 2=(1.5 ?2)I I~ (1.5 ?2)I O=1.5 X 0.5=0.75(A).取变压器的效率耳= 0.8,则变压器的容量为 P=U 2I2/ n =20X 0.75/0.8=18.75(W) 选择容量为20W的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D=1 / 2I maX=1/2I OmaX=1/2 X 0.5=0.25(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 U RM max 42 20 (1 10%) 31(V) 选用三极管IN4001，其参数为：I D=1A,U=100\A可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数RC是其充电周期的确2?5倍。对于桥式整流电路，滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半，即
电子设计大赛—简易数控直流稳压电源
一、项目参加人员、负责内容以及技术特长： 二、项目背景 数控直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。 随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子。但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施，就需要从数字电子技术入手，一切向数字化和智能化方向发展。
数控稳压电源报告
数控稳压电源报告 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
数控直流稳压电源 设计人员：鲍官牛 马彪 吴汉国 指导老师：邱森友 葛浩 摘要: 本数控直流稳压电源系统采用AT89S52单片机为主控模块，由DAC0832数模转换模块输出电压，经过由高精度运算放大器OP07组成的电压放大模块进行电压放大，引入由功率三极管TIP41C组成的扩流模块进行电流扩大，采用7107进行电压测量式输出显示，能自动切换电源档位，提高本电源系统的效率。 基于可靠的硬件设计，和高效的软件设计，本系统具有电压输出稳定，负载能力好，精度高，人机界面友好，操作方便等特点。 关键词：数控数模转换扩流纹波电压 AT89S52 DAC0832 OP07 7107 Abstract： The direct voltage source of numerical control uses MCU AT89S52 as controller kernel,and DAC0832,the DA conversion module to output Voltage,which enlarged by the voltage expansion module basing on accurate Amplifier OP07 Output display bases on IC 7107,with the method of voltage system can automatically chooses appropriate power source supply ,which improves system’s efficiency,and has funtions of current overfloat selt-protecting,and saving the lastest settings. Base on reliable hardware and effectual software design, this system is qualified with quite high performs. Keyword: Numerical Control DA Conversion Current Expansion Current Overfloat Selt-protecting Voltage Ripple AT89S52 DAC0832 OP07 7107 目录 第一章总论 设计任务和要求 (4) 作品介绍 (4) 方案论证与比较 (6)
简易数控直流稳压电源设计
1 引言 随着对系统更高效率与更低功耗的需求,电信与通信设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性与智能化方向发展。整流系统由以前的分立元件与集成电路控制发展为微机控制,从而使直流电源智能化,具有遥测、遥信、遥控的三遥功能,基本实现了直流电源的无人值守设计的直流稳压电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/A 转换电路、直流稳压电路等几部分,直流稳压电源就是最常用的仪器设备。 2 简易数控直流稳压电源设计 2、1 设计任务与要求 设计并制作有一定输出电压调节范围与功能的数控直流稳压电源。基本要求如下: 1．输出直流电压调节范围3~15V,纹波小于10mV 2．输出电流为止500m A、 3．稳压系数小于0、2。 4．直流电源内阻小于0、5Ω。 5．输出直流电压能步进调节,步进值为1V。 6．由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增的减。 2、2 设计方案 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分:数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+、-按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A变换器,经D/A变换器转换成相应的电压,此电压经过放大到合适的电压值后,去控制稳压电源的输出,使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。 图1简易数控直流稳压电源框图
2、3 电路设计 2.3.1 整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路;滤波选用电容滤波。电路如图2所示。 图2 整流滤波电路 电路的输出电压U I 应满足下式:U ≥U omax +(U I -U O )min+△U I 式中,U omax 为稳压电源输出最大值;(U I -U O )min 为集成稳压器输入输出最小电压差;U RIP 为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U O 、(U I -U O )min 之与的确良10%);△U I 为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U O 、(U I -U O )min 、U RIP 之与的10%)。 对于集成三端稳压器,当(U I -U O )min=2~10V 时,具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值:U I ≥15+3+1、8+1、98≥22(V),取UI=22V 、根据UI 可确定变压器次级电压 U 2。 U 2=U I / 1、1～1、2≈(20V) 在桥式整流电路中,变压器,变压器次级电流与滤波器输出 电流的关系为:Ｉ2=(1、5～2)I I ≈(1、5～2)I O =1、5×0、5=0、75(A)、取变压器的效率η＝0、8,则变压器的容量为 P=U 2I 2/η=20×0、75/0、8=18、75(W) 选择容量为20W 的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D =1∕2I max =1/2I Omax =1/2×0、5=0、25(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 )(31%)101(202max 2V U U RM ≈+??== 选用三极管IN4001,其参数为:I D =1A,U RM =100V 。可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则就是,取其放电时间常数R L C 就是其充电周期的确2～5倍。对于桥式整流电路,滤波电容C 的充电周期等于交流周期的一半,即
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案 随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，传统应用技术，由于功率器件性能的限制使开关电源性能的影响减至最小，新型的电源电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，为了提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源，十分必要。 1、几种数控直流稳压电源设计方案比较 1.1几种设计方案电路原理 方案 1 : 采用模拟的分立元件，利用纯硬件来实现功能，通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路，实现稳压电源稳定输出±5 V、±12 V、±15 V并能可调输出 0~ 30 V电压，见图 1所示。但由于模拟分立元件的分散性较大，各电阻电容之间的影响较大，因此所设计的指标不高、不符合设计要求、且使用的器件较多、连接复杂、灵活性差、功耗也大，同时焊点和线路较多，使成品的稳定性和精度受到影响。 图 1 方案 1电路原理 方案 2 : 此方案采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套双计数器完成系统的控制功能，其中二进制计数器的输出经过 D /A 变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。十进制计数器通过译码后驱动数码管显示输出电压值，为了使系统工作正常，必须保证双计数器同步工作。 图 2 方案 2电路原理 方案 3 : 此方案不同于方案 1之处在于使用一套十进制计数器，一方面完成电压的译码显示，另一方面其输出作为 EPROM的地址输入，而由 EPROM 的输出经 D /A变换后控制误差放步的问题，但由于控制数据烧录在 EPROM中，使系统设计灵活性降低。 图 3 方案 3电路原理
方案 4 : 此方案采用 51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使开关控制电源输出电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，经过 ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理。利用单片机程控输出数字信号，经过 D /A 转换器( DA0830)输出模拟量，再经开关电源控制电路，使得输出电压达到稳压的目的。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流 /电压转变后,通过 A /D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量,经单片机分析处理，经过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。而且采用PWM 控制的开关电源，该电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。而且在成本上与同等功率的线性稳压电源相当，而电源效率显著提高，体积和重量则大为减小。 图 4 方案 4电路原理 2、方案的比较与论证 ( 1)输出模块 方案 1：采用线性调压电源，以改变其基准电压的方式使输出不仅增加 /减少，这样不能不考虑整流滤波后的纹波对输出地影响，此输出只能是用万用表量出。而方案 2、方案 3中使用运算放大器做前级的运算放大器，由于运算放大器具有很大的电源电压抑制比，可以减少输出端的纹波电压。在方案 1中，为抑制纹波而在线性调压电源输出端并联的大电容降低了系统的响应速度，这样输出的电压难以跟踪快变的输入，方案 4中的输出电压波形与 D /A 变换输出波形相同，不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出，使系统有一定驱动能力的信号源。 ( 2)数控模块 方案 1利用纯硬件来控制电压的输出，其中最基本的电路原理分析，需要计算负载的大小，稳压管的选择有关，方案 2、方案 3中采用中、小规模器件实现系统的数控部分，使用的芯片很多，造成电路部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差，如方案 1中的双计数器一旦出现计数不同步时，会导致显示电压与输出电压不一致。在方案 4 中采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。 图 5 方案 5数控模块
数控直流稳压电源
数控直流稳压电源 论文关键词：直流稳压电源单 片机数字控制 论文摘要：本系统以直流电压源为核心，AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设 置直流电源的输出电压，设置步进等级可达，输出电压范围为0—，最大电流为330mA， 并可由液晶屏显示实际输出电压值。系统有过流保护电路，当输出电流过大时功率管自动截至，而且有红色指示灯发出警报。本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电压。实际测试结果表明，本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。 Keywords： regulated power supply of direct current; single2ch ip m icrocomputer, digital control Abstract：This system to dc voltage
source as the core, mainly AT89S52 SCM, through the keyboard controller to install dc power supply output voltage, setting stepping class can output voltage, the range of V, the maximum current 330mA for, and can show the actual pipe by digital output voltage values. This system consists of microcontroller program output digital signal, through D/A converter (AD0832) output analog amplifier, through isolating amplifier output power, control of base, with the power to change the passive tube voltage output of different voltage. Test results show that this system application in need of high stability of small power constant-voltage source fields. 1 引言几乎所有的电子设备都需 要稳定的直流电源，因此直流稳压电源的应用非常的广泛。直流稳压电源的电路形式有很多种,有串联型、开关型、集成电路、
数控直流稳压电源实验报告
数控直流稳压电源实验报告 学院：信息学院 专业：电气工程与自动化 班级：12自动化班 姓名：陈志强 学号： 3 指导老师：胡乾苗 2014年7月8日 数控直流稳压电源 一、系统初步设计 直流稳压电源框图： 我们只对稳压电路部分进行设计，前三部分利用现成的实验室稳压电源。即 U=实验室稳压电源的输出电压 I 1.1.1 设计任务 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。 1.1.2 基本要求 （1）输出直流电压调节范围0-15V，纹波小于20mV。 （2）输出电流0-500mA。 （3）稳压系数小于0.2。 （4）输出直流电压能步进调节，步进值为1V。 （5）由“+”、“-”两键控制输出电压步进值的增或减。 （6）用数码管显示输出电压值，当输出电压为15V时，数码管显示为“15”。 1.2基本工作原理 1.2.1 串联型稳压电路
稳压电路较常用的串联型线性稳压电路具有结构简单、调节方便、输出电压稳定性强、纹波电压小等优点，其原理图如图1所示。输入电压为整流滤波电路的输出电压。稳压电路的输出电压为： （1-1） 由式（1-1）可知输出电压与基准电压为线性关系，当改变UZ 的大小，则输出电压也将发生变化。如果此基准电压时一个数控基准电压，则此稳压电路就可以构成一个数控的稳压电源。 图1 串联稳压电路原理图 1.2.2 数控基准电压源 数控基准电压源的原理框图如图2所示。数控基准电压源的电压大小可以通过可逆计数器预置数据，计数器的内容对应于稳压电源的输出电压，同时该计数值经译码显示电路，显示当前稳压电源的输出电压。计数器的输出送至D/A 转换器，转换成相应的电压，此电压去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出 电压以1V 的步进值增或减。 图2 数控基准电压源框图 1.2.3 数字直流稳压电源总框图 图3 数字直流稳压电源总框图 二．单元电路设计系统 单脉冲通常可以用按键产生，实际的电路有多种形式，可以由门电路构成，也可以由集成单脉冲触发器构成。 按键闭合：C 充电，τ充=R 1C ，按键断开：C 放电，τ放=R 2C ，G ：施密特触 1 2 2()N O U U R R R =+1 2 2 ()P U R R R =+ U 'O
基于单片机的数控稳压电源设计
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 摘要 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。该直流稳压电源的输入为交流22OV，50Hz，输出电压为1.26V—10V内连续可调，输出电流为500mA以上，并能够直观的显示输出电压。电源的控制电路选用AT89S51单片机为核心，以及数/模转换功能，具有线路简单、稳定性好、显示清晰直观等特点。文章中分析了电源的整体结构和工作原理，并详细的讲述了预稳压电路、数/模转换电路、显示电路等电路的工作原理。给出了控制电路的硬件实现和主要的软件流程设计。 关键词：单片机；数码管；数/模转换；稳压 I
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） Abstract Digitally controlled power supply technology, especially technology is a strong practical engineering technolog y, and service to all industries. Power electronics technology is the best application of energy technologies. Technology combines the power of today's electrical, electronics, systems integration, control theory, materials, and many other subject areas. With the computer and communication technologies developed from modern information technology revolution, to the power electronics technology to provide a broad development prospects, but also to set a higher power supply requirements. The DC power supply i nput for the exchange of 22OV, 50Hz, output voltage of 1.26V ~ 10V continuously adjustable output current of 500mA or more and be able to display visual output voltage. Power supply control circuit use AT89S51 microcontroller as the core, as well as D / A converter functions, with simple circuit, good stability, showing a clear and intuitive and so on. The article analyzes the power of the overall structure and working principle and in detail about the pre-regulator circuit, D / A converter circuit, display circuit so the circuit works. Gives the control circuit hardware implementation and the main software flow. Keywords：SCM; digital pipe; D / A converter; Regulators II