高稳定度数控直流稳压电源的设计与调试
数控直流稳压电源设计
数控直流稳压电源设计1.数控直流稳压电源的概述现代电子装置在供电要求方面有着越来越高的要求，而数控直流稳压电源则是目前广泛应用的一种供电装置。
数控直流稳压电源不仅具有直流稳定的输出特性，而且还能实现数字化控制，具有更加高效、精确的供电能力和性能。
数控直流稳压电源适用于各种电子装置的开发和生产领域，如通信技术、医疗器械、军事通讯和工业自动化等。
2.数控直流稳压电源的设计原理数控直流稳压电源主要由下列几个模块组成。
2.1输入端输入端是稳压电源的第一步，它接收外部电源的直流或交流信号，并且对输入电压进行过滤和波形整形，以确保后续的电路可以正常工作。
2.2稳压模块稳压模块负责稳定输出电压的值。
在闭环控制下，稳压模块保证输出电压稳定在标准值附近，即使在输入电压波动或负载变化的条件下，它也能确保输出电压的稳定性和可靠性。
2.3数控模块数控模块为整个电源提供了数字化控制的功能。
它包括一个集成电路、显示屏、输入设备和计算机接口等组成部分。
通过输入输出端口与计算机相连，可实时监测和控制电源的电压、电流、功率等参数。
2.4保护模块保护模块负责保护电源免受外界环境的影响。
它包括四种保护措施：过压保护、过温保护、过载保护和短路保护，并采用相应的防护电路来实现保护功能。
3.数控直流稳压电源的设计流程数控直流稳压电源的设计流程包括以下几个步骤：3.1确定电源的基本参数这包括电源输出电压、电流、功率、负载范围等参数。
设计人员需要根据电路应用需要，确定电源所需的输出电压和电流等参数。
3.2选取和确认元件在确定电源的基本参数后，设计人员应选择与之相适应的元件，包括电容器、电感器、稳压管、集成电路等，这是设计数控直流稳压电源的关键步骤之一。
设计人员需要综合考虑元件的品质、供货和维护等方面的因素，以便在成本和性能之间取得平衡。
3.3进行电路设计在确定元件后，设计人员需要根据设计参数和基本电路原理，设计稳压电源的具体电路方案，逐步完善和优化电路。
数控稳压电源设计
（四） D/A转换电路的设计
（四） D/A转换电路的设计
Vout
VREF RF V Di REF Di 28 R1 256
（四） D/A转换电路的设计
VCC 8
R1
5k
RD 4
U1
1
TG 6
V-2/3
U5:A
2 74LS04
U6
?
1 NAND_3
U5
2
R
VCC
4
8
U1
74LS192、74LS193功能表
（三）计数电路的设计
2、两片芯片间的级联
(1)同步
H2
H3
U1
3 4 5 6 U1(CLK) 7 10 2 9 1 D0 D1 D2 D3 ENP ENT CLK LOAD MR 74LS160 Q0 Q1 Q2 Q3 RCO 14 13 12 11 15 3 4 5 6 7 10 2 9 1
置数和复位端是异步的有的是同步的。所以要能看懂计数器的
资料，尤其是它的功能表。
（三）计数电路的设计
74LS160、74LS161——
U2
3 4 5 6 7 10 2 9 1 D0 D1 D2 D3 ENP ENT CLK LOAD MR 74LS160 Q0 Q1 Q2 Q3 RCO 14 13 12 11 15
TR
1
555
R5
1000k
Vc
C1
100nF
C2
0.47u
（二）电压设置电路的设计
用或门(or)就可以实现两者的并存。
当按下并释放单脉冲按钮一次
单脉冲发 生器
时产生一个单脉冲。 当不按多谐振荡按钮时，无振
数控直流稳压电源的设计和制作
数控直流稳压电源的设计和制作数控直流稳压电源，是一种集数字化控制、直流电源稳定输出功能于一体的电子制品，它广泛应用于各类实验、测试、仪器、通讯系统及各种机电设备中。
今天我们就来谈谈数控直流稳压电源的设计和制作的具体过程。
一、设计1.稳压芯片选型在设计数控直流稳压电源中，首先要选用一款适合的稳压芯片。
常见的稳压芯片有LM317、LM350、LM338等，选择其中的一种根据自己的需求进行选择。
例如，LM317适合安装功率较低的电路，LM350适合于安装功率较大的电路，而LM338的输出电流可达5A以上，是一种非常适合于实验室及大功率稳压电源设计的芯片。
2.规划电源输出模块在设计中需要考虑输出模块的功能设置与实际需要相符，因此需要详细了解电源输出模块的所有类型，包括DC稳压输出、DC包络线输出、交流输出、多路并联输出等的优劣之处，然后选用适合自己需要的类型进行设计。
3.阻容电路的设计在电源输出中需要设计阻容电路，其目的是为了保护电源不受怠工放置，以及电源的过载保护等，详见下面内容。
二、制作1.准备器材在制作数控直流稳压电源之前，需要准备相应的器材和材料，例如PCB板、元器件、焊接工具等。
2.电源输出模块的焊接在制作中需要用到数控直流稳压电源输出模块，首先在PCB板上进行焊接，接下来安装电容、二极管等元器件，进行一定量的基础防护。
3.安装稳压芯片安装稳压芯片需要考虑其散热问题，此时应该做好散热片附加硅脂，以保证芯片处于稳定状态。
4.接线在焊接和装配完成后，接线工作是必要的。
在接线时，必须要认真看清接线图，把电路板上的元器件和接线线路进行一一对应，以便拼接时不会出现误差。
5.开机测试制作数控直流稳压电源时，一定要经过开机测试。
在开机时，应该观察电源的工作状态是否正常，电压是否稳定，是否存在短路等问题。
这样可以在实际应用时更加安全和稳定。
以上就是数控直流稳压电源的设计和制作的具体过程，每一步都要做好方案设计和操作步骤的准备工作，以确保电源的稳定运行。
简易数控直流稳压电源设计
简易数控直流稳压电源设计数控直流稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的电源装置，常用于电子设备的测试、实验和制造过程中。
下面是一个简易的数控直流稳压电源设计。
1.设计需求和规格在开始设计之前，我们需要明确电源的输出电压和电流需求。
假设设计目标为输出电压范围为0-30V，最大输出电流为5A。
2.选择电源变压器根据设计需求，我们需要选择一个合适的电源变压器。
变压器的选择应该满足以下条件：-输入电压范围为市电的电压范围；-输出电压是设计需求的两倍，即60V；-输出功率需大于最大输出功率，即300W。
3.整流电路设计使用桥式整流电路将交流输入电压转换为直流电压。
桥式整流电路由4个二极管组成，将交流输入电压的负半周和正半周均转换为正向电流。
4.滤波电路设计滤波电路用于减小输出电压中的纹波，并提供稳定的直流输出电压。
常见的滤波电路是使用电容滤波器。
根据设计需求，选择适当的电容来达到所需的输出纹波和稳定性。
5.稳压电路设计稳压电路用于控制输出电压在设定范围内稳定。
可以使用集成稳压器芯片，例如LM317，它可以根据外部电阻器和电容器的值来控制输出电压。
6.控制电路设计为了实现数控功能，可以使用微控制器或模拟电路来控制输出电压和电流。
通过合理设置电容、电阻和电位器等元器件，可以设计出合适的控制电路。
7.保护电路设计为了确保电源和负载的安全，应设计适当的保护电路。
常见的保护电路包括过流保护、过压保护和过温保护。
可以使用电流检测器、过压保护器和温度传感器等元器件来实现这些保护功能。
8.PCB设计和制造根据上述电路设计，进行PCB布局和布线。
设计合适的PCB尺寸和布局，以容纳所有元器件，并确保电路的稳定性和可靠性。
完成设计后，可以选择将PCB文件发送给制造商进行制造。
9.组装和测试将制造好的PCB组装在电源箱中，接好输入电源线和输出连接线。
在保证安全的情况下，通电测试电源的稳定性、输出的准确性和保护电路的可靠性。
10.调试和优化根据实际测试结果，不断调试和优化电源的性能。
高精度数控直流稳压电源的设计与实现
化
工
自 动
化
及 仪
表
第４ Ｏ卷
高精 度数 控 直 流 稳压 电源 的设 计 与 实现
黄 天辰 荣广 宇 李 丹丹 濮 霞
（ 中国 人 民解 放 军军 械 工 程 学 院 ， 石 家庄 ０ ５ ０ ０ ０ ３ ）
摘 要 基 于单 片机 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ １ 设 计 了 一 种 高精 度 数 控 直 流 稳 压 电 源 ， 数 控部 分采 用 １ ２位 高 精 度 Ｄ ／ Ａ
１ 系统 概 况
笔者设 计 的 直 流 稳 压 电源 主 要 包 括 供 电 电 源、 稳 压 电路和 数控 三大部 分 ， 具 有 的指标 和功 能
如 下 ：
１ ５ Ｖ
ａ ．输 出 电压 ０ ． ０～ ＋９ ． ９ Ｖ， 最 大 输 出 电流
＋５ Ｖ
５ ０ ０ｍ Ａ ；
理如 图 １ 所 示 。
变
备， 常见 的直流 稳 压 电 源大 多 采 用 串联 反 馈式 稳 压原 理 ， 通 过调 整 输 出端 取 样 电 阻支 路 中的 电位
器来 调整 输 出电压 。 由于 电位器 阻值 变化 为非 线
性， 而且 其调整 范 围窄 ， 致 使普通 直流 稳压 电源 难
采样 电路 为 Ｒ ６和 Ｒ ｗ。
稳压 电路 部分 是整 个 高精度 数控 直流 稳压 电
源硬 件 系统 的基 础 ， 采 用 电压 串联反 馈式 结构 ， 以
Ｒ２ 电流 采 样 图 ２ 稳 压 电路
由２ Ｎ ３ ０ ５ ５和 Ｔ ５ ６ ０ ９构 成 的达 林 顿 管 为 稳 压 电路 的调 整管 ， 与 负载 串联 ， 输 出电压 的变化 量 直
数控直流稳压电源设计(a)
数控直流稳压电源设计(a)数控直流稳压电源设计的目的是为了实现对电压的精确控制，使其稳定在所设定的值，保证被供电设备能够正常工作。
在本文中，将介绍数控直流稳压电源的设计及其原理。
一、设计原理数控直流稳压电源在设计中需要考虑多种原理，包括电子原理、电磁原理和控制原理等。
其主要工作原理是将交流电源变换成直流电源，通过控制电压稳定器的输出电压来实现对电压的精确控制。
二、电路图设计数控直流稳压电源的电路图分为两部分，分别是控制电路和电源电路。
其中，控制电路包括电压稳定器、电压比较器、AD转换器和单片机等部分，而电源电路则包括变压器、整流电路和滤波电路等部分。
在电源电路中，变压器的选取要根据负载电流和输出电压的大小来确定，整流电路一般采用桥式整流电路。
而在滤波电路中，选用大容值的电容器来实现对电源波动的滤波，达到稳压的效果。
在控制电路中，主要包括电压稳定器、电压比较器、AD转换器和单片机等部分。
电压稳定器的作用是将输入电压转换成稳定的输出电压，而电压比较器则用来比较设计值和实际输出值之间的差异。
AD转换器则用于将电压信号转换成数字信号，以便单片机进行处理。
在单片机中，通过对输入数据的计算和比较，控制输出电压稳定在设定值附近，从而实现对电压的精确控制。
四、稳压原理当输入电压发生变化时，电压稳定器会发挥作用，自动调节输出电压，使其保持稳定。
在电压变化较小的情况下，调节速度较快，反应时间较短。
需要注意的是，稳压电源在进行设计时，需要考虑到负载电流的大小和输出电压的稳定性。
同时，还需要考虑到设备的工作环境和安全问题，确保电源设计符合安全要求。
五、总结。
数控稳压电源调试与测试
数控稳压电源调试步骤和注意事项 二、通电后的检测和调试：
1、脉冲产生电路的检测和调试
（3）再插上U4—74LS02,在1和4脚重新观测4个按键的单脉冲 和连续脉冲是否正确。 参考数值： 测1脚（进）：按键B3 连续脉冲，电压输出值1.1—1.3V 按键B4 单脉冲，电压5V,0V
测4脚（退）：按键B1 连续脉冲，电压输出值1.1—1.3V
谢谢欣赏！
数控直流稳压电源的设计、调试和测试
组装要点
（3）对于有磁场产生相互影响和干扰的元器件， 应该尽可能分开或采取自身屏蔽。 （4）发热元器件的安置要尽可能靠近电路板的 边缘，以利于散热，必要时加装散热器。为保证电 路稳定工作，对温度敏感的元器件要远离发热元件。 （5）元器件的标志安装时应该一律向外，以便 检查。元器件在电路板上的位置方向原则上应横平 竖直。接插集成电路时首先应认清管脚排列方向， 所有集成电路的插入方向应保持一致，集成电路上 有缺口的或有小孔标志的一端一般在左侧。
Q7 Q6 Q5 Q4
7# 6# 2# 3#
Q3 Q2 Q1 Q0
7# 6# 2# 3#
请记录4组数据，并验证来自数控稳压电源调试步骤和注意事项 二、通电后的检测和调试：
4、稳压电路的检测和调试
将S2 、S3短路帽插上，在J1端接入交流12V， 用变压器220/12V实现，实际输出13.2V左右，DC POWER SUPPLY 也打开，发光二极管亮。 (1)按单步进B4、快进B3（或单步退B2、快退 B1），用万用表直流电压20V档，观测输出端J6 的电压的变化情况。是否实现数控功能。 (2)用万用表直流电压20V档，测量记录单步进 的两次输出电压差，与0.05V的误差。
参考各个集成块引脚排列图
数控稳压电源调试步骤和注意事项 一、通电前检测：
「数控直流稳压电源的设计与实现」
「数控直流稳压电源的设计与实现」数控直流稳压电源是一种应用广泛的电子设备，用于为各种电子设备提供稳定的直流电源。
本文将讨论数控直流稳压电源的设计与实现过程。
首先，设计一个数控直流稳压电源需要了解其基本原理。
该电源根据输入电源的不稳定性，通过电路设计和控制算法，将电源输出稳定在设定的电压值上。
主要包括输入稳压电路、反馈控制电路、功率放大电路等。
接下来，我们需要选择合适的元件来实现电源电路。
在选取稳压管、二极管等传统元件的同时，可以考虑使用集成稳压芯片和开关电源元件，以提高电源的效率和稳定性。
此外，还需要选取合适的功率放大器和控制器，以保证电源的输出电流和电压稳定性。
在电路设计完成后，需要进行仿真测试。
通过使用SPICE软件等工具，对电源电路进行仿真，以验证电路的工作原理和稳定性。
这包括输入电压范围、输出电流范围等参数的测试。
在完成电路设计和仿真测试后，需要进行电路的实际制作和调试。
这包括设计电路板、焊接元件、连接线路等步骤。
在制作完成后，需要对电路进行调试，检查是否存在电流短路、线路接错等问题，并进行修复。
最后，进行电源的性能测试。
通过连接相关的负载设备，测试电源的输出电压和电流是否稳定，并满足设计要求。
同时，通过使用示波器、数字万用表等测试仪器，验证电源的电压波形、纹波情况等参数。
总结起来，数控直流稳压电源的设计与实现包括了选取合适的元件、电路设计和仿真测试、制作和调试电路以及性能测试等步骤。
通过合理的设计和精确的调试，可以实现一个高品质的数控直流稳压电源。
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目录绪论 (1)1功能与主要技术指标 (1)2数控直流稳压电源组成框图之一 (1)3单元电路设计 (2)3.1电压源模块 (2)3.2系统各方框图的作用 (3)3.3数控模块 (4)3.4计数模块 (4)3.4.1设计思想 (4)3.4.2设计方法 (4)3.4.3工作原理 (4)3.4.4193工作原理 (5)3.5数字显示电路的设计 (6)3.5.1工作原理 (6)3.6D/A转换电路（数模转换器）的设计 (6)3.6.1DAC0832工作原理介绍 (6)3.6.2数模转换芯片的输入 (7)3.6.3DAC0832芯片的特点 (7)3.7输出电路设计 (7)3.7.1DAC0832输出电路 (7)3.7.2调整输出的设计 (8)3.7.3放大模块设计 (8)4改进措施 (9)5本设计总体图示 (9)6本设计部分主要电路 (10)6.1数显电路的仿真实现 (10)6.2控制电路的仿真实现 (10)6.3数模转换电路的仿真实现 (10)7系统调试 (11)7.1调试结果 (11)8误差分析 (11)9结论 (12)参考文献 (13)高稳定度数控直流稳压电源的设计与调试摘要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,它所给人们带来的方便也是不可否定的,其中数控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,要为现代人的工作、科研和生活提供更好更方便的设施，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。
本文所介绍的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，其输出电压的调节是通过“+”和“-”两个按键来操作的，步进电压精确到0.1V，所以可以设定电压值在0～9.9V之间变化。
输出电压大小采用数字显示，可用于对电源精度要求比较高的设备[1]，或供科研实验电源使用，并且此设计，没有用到单片机，只用到了数字技术中的可逆计数器、D/A转换器、译码显示、运算放大器等电路，具有控制精度高，制作比较容易等优点。
【关键词】数字化直流稳压电源可逆计数器 D/A转换器运算放大器High stability CNC DC power supply designing and debuggingAbstractWith the continuous improvement of people’s living standard ,the digital control is undoubtedly one of the goals that people pursue ,the convenience it brings people is undeniable .NC DC power supply is a good typical example .but the requirements are also getting higher and higher ,for the modern work. scientific research and life provide better and more convenient facilities will need to start from the digital electronic technology ,all develop to digital and intelligent direction .NC DC power supply described in this article has easy operation ,high voltage stability characteristics comparing with the traditional power supply ,the output voltage is adjusted by the “+”and “-” two keys to operate, the step voltage accurate to 0.1V,so you can set voltage between 0 to 9.9V,and the size of output voltage using the digital display is mainly for power high precision equipment ,or scientific research power ,and this design did not use the SCM ,only using the reversible counter of digital circuit ,D/A converter ,decoding display circuit, operational amplifier and so on ,it has the advantages of high control accuracy and easy to manufacture. 【key words】digital DC regulated power supply reversible counter D /A converter operational amplifier绪论如今的经济活动已经到了工业化经济时代，并正在进行经济结构调整，高新技术产业在经济、科研等活动中所占的比重迅速升高，高新技术产业技术同时也正在以不可阻挡的势头迅猛发展，直流稳压电源是电子技术常用到的仪器设备之一，广泛用于教学、科研等领域，是电子实验员、电子工程师进行设计与开发电路的实验操作和科学研究所不可缺少的电子仪器，在电子电路中通常需要电压稳定的直流电源来供电，而整个过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。
而传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低、体积大、复杂度高[2]。
从上述方面我们能看出传统的直流稳压电源已经不满足现在的需要，但是直流稳压电源又是电子设备中必不可少的部分，在我们实际生活中都是由220V交流电网供电，就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转为稳定的直流电，传统的直流稳压电源的电压调节技术并且通过电压表指示电压的大小，从而造成电压的调节精度不高，读书欠直观，而基于单片机的数控直流稳压电源可以很好的解决传统的直流稳压电源的不足，并且数控直流稳压电源具有操作简便，电压稳定度高的优点，其结构简单、制作方便、成本低的特点，并且波纹低，电压调节准确，输出电压大小采用数字显示，直观易读[3]。
随着科学技术的发展，人们对物质需求也越来越高，特别是一些高新技术产品——电源，作为当今人们生活普遍存在的电子商品，从上世纪九十年代未起便迅速发展。
随着对系统更高效率和功耗更低的要求，电信与数据通信技术更推动电源行业中直流电源向更高灵活性和高智能化方向发展，从80年代的第一代分布式供电系统开始转向20世纪末更为先进的第四代分布式供电结及中间母线结构，直流电源行业面临着新的挑战，即如何在现有系统中加入嵌入式电源智能系统和数字控制[4]，然而，早在90年代，半导体生产商就开发出了数控电源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处于劣势，因而无法被广泛采用。
如今的直流电源技术的飞跃发展，从而使直流电源智能化，具有遥测、遥信、遥控的三遥功能[5]。
1功能与主要技术指标⑴输出电压：0～9.9V步进可调，调整步距0.1V；⑵输出电流：≤0.99A；⑶精度：静态误差≤1%FSR，纹波≤10mV；⑷显示：输出电压值用LED数码管显示；⑸电压调整：由“+”、“-”两键分别控制输出电压的步进增减；⑹输出电压预置：输出电压可预置在0～9．9V之间的任意一个值；⑺其它：自制电路工作所需的直流稳压电源，输出电压为±15V，+10V；2数控直流稳压电源组成框图之一操作人员通过按键对系统发出电压调整指令，该指令与输出电路的状态信号一起送入数控部分电路，经过处理后产生符合指令要求的输出电压信号，并经输出电路功率驱动后输出。
另外，数控部分还产生显示信息送入显示电路，将输出电压或其它信息报告给操作人员[6]。
如图2.1所示：图2.1 整机电路提示：⑴ 用可预置的加减计数器和D/A 实现电压预置和电压步进控制；⑵ 用集成运放实现电压转换和功率扩展； ⑶ 用电压比较器实现功率放大控制；3 单元电路设计3.1 电压源模块由于本系统需要多个电压给芯片供电，555时基芯片、运放±15v 、D/A 转换芯片。
因此可以采用线性稳压电路，交流市电经全波整流，电路滤波，三端稳压器件LM317稳压产生各种直流正电压，LM337相应的产生负电压-15v 。
其原理图如图3.1，3.2和3.3所示：图3.1 自制稳压电路图图3.2 整流滤波图 “+”“-” 可逆计数放大输出D ∕A 转换 数显电路稳压电路+15+10V -15V AC220V图3.3 供电电源电路设计图3.2 系统各方框图的作用(1)电源变压器是降压变压器，它将电网220V 交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。
(2)整流滤波电路整流电路将交流电压Ui 变换成脉动的直流电压。
再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。
(3)滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C 满足RL-C ＝（3～5）T/2，或中T 为输入交流信号周期，RL 为整流滤波电路的等效负载电阻。
(4)稳压电路稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。
常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。
常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V ～37伏可调，最简单的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。
其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A 。
(5)芯片管脚图、功能图可调式三端稳压器的引脚图及其典型应用电路(以LM317为例)如图3.4所示：图3.4 输出电压调节如图，1R 与w R 组成输出电压调节电路，输出电压11.25(1)w o R U R ≈+，1R 的值为120～240Ω，流经1R 的泄放电流为5～10mA 。
w R 为精密可调电位器。
电容1C 可以进一步消除纹波，电容1C 与0C还能起到相位补偿作用，以防止电路产生自激振荡。
电容2C 与w R 并联组成滤波电路，电位器w R 两端的纹波电压通过电容2C 旁路掉，以减小输出电压中的纹波。