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：126040083

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

I U =实验室稳压电源的输出电压

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

1

2

2()N O

U

U R R R =+1

2

2

()P U R R R =+

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

比较放大器

基准电压电路

调整管

R1

取样电路

R2 RL

DZ

R

+

-

UI

UO +

-

A

单脉冲 产 生 电 路

可 逆 计数器

D/A 转换 电路

译码 显示 电路

基准电压输出

U 'O

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

2.1.1单脉冲产生电路工作原理

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。

调整管

比较放

大器

数控

基准电源 取

样 电路

U O

R L

U I

+

+

－

－

U 'O

G

C

+V ＣＣ

单脉冲产生电路1

R 1

R 2

按键闭合：C 充电，τ充=R 1C ，按键断开：C 放电，τ放=R 2C ，G ：施密特触发器，有V T+、V T-，则u c 与u o 的波形为：

V T+ V T -

t

t

u O

u C

2.1.2

VCC 值估算

根据实验公式：

VT+可根据选用的施密特触发器型号，从下表查得

表1 CD40106 阈值数值

参数名称 VDD/V 最小值/V 最大值/V V T+

5

10 15

2.2 4.6 6.8

3.6 7.1 10.8

综上，取Vcc=5V,V T+=3.6V,可计算得到选取R1=0.2R2。 2.1.3 R 、C 估算

按键闭合后，必须能使电容C 充电到V T+以上，从而使施密特触发器输出翻转。设：充电开始到u C=V T+所需时间为t W 。则：

1

2

(1)CC

T R V V R +

>+2(0)0,(),()C C R C W T u u U u t V ++

=∞==

故： 其中：

综上，若假设手按键时间为1ms ，C=0.1uF,R1=0.2R2,且t W 必须小于手按键时间，根据实验室器材的具体情况，选取R1=2K Ω.R2=10K Ω.

2.2 可逆计数器电路

可逆计数器可直接用74LS192/74LS193实现。为使D/A 转换方便起见，本实验选用十六进制的 74LS193。

2.3 D/A 转换电路

D/A 转换电路有多种型号，我们选用最常用的DAC0832 D/A 转换芯片为例，说明D/A

转换电路的设计。 ①、 内部结构

1()(0)ln ()()C C W C C W u u t R C u u t +∞-=∞-2

1

2ln R R T U R C U V +=-

8位 D/A 转换器

V REF I out 2 I out 1 R F

2

212

R CC

R U V R R =

+