数控直流稳压电源(完整版)
数控直流电源
摘要本文所介绍的数控直流稳压电源，电压输出范围为0到9.9V，在控制端由“+”、“-”两键分别控制输出电压的步进增减，步进值为0.1V,并且输出电压可预置在0∽9．9V之间的任意一个值；输出电压值用LED数码管显示。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数码管显示，主要用于要求电源精度比较高的设备，或科研实验电源使用，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，译码显示等电路，具有控制精度高制作比较容易等优点。
关键词稳压电源；数控；数模转换；可逆计数
目录
1.设计任务与要求 (3)
1.1设计任务 (3)
1.2基本要求 (3)
2.方案论证与比较 (3)
2.1方案一 (3)
2.2方案二 (3)
2.3方案三 (4)
2.4方案论证与比较 (5)
3.理论分析与概述 (5)
3.1 概述 (5)
3.2 稳压电路设计 (5)
3.2.1 稳压电路基本原理 (5)
3.2.2 数控基准电源 (8)
3.3 “+”,“-”键控制的可逆计数器的设计 (8)
3.3.1 工作原理 (8)
3.3.2 元件的选择 (10)
3.4 数字显示电路的设计 (10)
3.4.1 工作原理 (10)
3.4.2 原件选择 (11)
3.5 D/A 转换电路（数模转换器）的设计 (11)
3.5.1 DAC0832 工作原理 (11)
3.5.2 DAC0832 芯片的特点 (12)
3.6 调整输出的设计 (12)
3.6.1 运放的选取 (13)
3.6.2 取样电路R1、R2的选取 (13)
4.电路调试 (14)
5.性能指标测试 (14)
5.1 测试所用仪器 (14)
5.2 测量步骤 (14)
6.改进措施 (15)
7.结论 (15)
8.本设计部分主要电路 (15)
8.1 数显电路的仿真实现 (15)
8.2控制电路的仿真实现 (16)
8.3 数模转换电路的仿真实现 (16)
8.4 输出电路的仿真实现 (17)
9.总结与体会 (18)
参考文献 (18)
附录 (19)
1.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基本要求
1>、输出直流电压调节范围0~9.9V，纹波小于10mV。
2>、输出电流0~500mA。
3>、输出直流电压能步进调节，步进值为0.1V。
4>、由“+”、“-”两键控制输出电压步进值的增或减。
5>、用数码管显示输出电压值，当输出电压为9.9V时，数码管显示为“9.9”。
2.方案论证与比较
2.1方案一
如图1.11所示，该方案的控制部分采用8031单片机，输出部分也不采用传统的调整管方式，而是在D/A转换之后，经过稳定的功率放大得到，因为使用了单片机，整个系统可编程使得系统的灵活性大大增加。但是对于我们尚未涉足单片机，该方案哟一定的难度。
图2.1 单片机的控制方案
2.2 方案二
如图1.12所示，该方案使用一套十进制计数器，一方面完成预置电压的译码显示，另一方面其输出作为EPROM的地址输入，而由EPROM的输出经D/A变换后控制误差放大器的基准电压来实现输出步进。该方案将控制数据烧录在EPROM中，使系统设计的灵活性降低。
2.3 方案三
该数控直流稳压电源共有六部分组成，其中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去控制可逆计数器分别作加，减计数；可逆计数器的二进制数字输出分两路运行，一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电压值；另一路进入数模转换电路（D/A转换电路）；数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电压，然后经过射极跟随器的控制,调整输出级，使输出稳定直流电压。
可逆计数器的输出是依次递增或递减的数字量，经过D/A转换后变成模拟电压值。由于电压的数值可以把输出的模拟电压经过A/D转换再显示，也可以直接把D/A转换前的数字量直接经译码显示。
其原理方框图和总体控制电路图如下图所示：
12--18V
图 2.2 传统的调整管方
图2.3原理方框图和总体控制电路图
2.4 方案论证与比较
比较上述方案知，方案三具有成本低、电路简单、实用性强的优势，本设计选择方案三。该方案可简述为：数字控制部分用+/—按键控制产生可增加货减少的BCD 码。BCD 码送到D/A 转换电路，转换成相应的电压，此电压通过放大到合适的电平后加到可调稳压电路，控制输出电压以手动0.1V 的电压步进（或步减），或直流变化到某一设定的电压值。
3 理论分析与概述
3.1 概述
此数控直流稳压电源共有六部分，输出电压的调节是通过“+，-” 两键操作，步进电压
精确到 0.1V 控制可逆计数器分别作加，减计数，可逆计数器的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电压值；另一路进入数模转换电路（D/A 转换电路），数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制,调整输出级，输出稳定直流电压。为了实现上述几部分的正常工作，需要另制15V ，和5V 的直流稳压电源，及一组未经稳压的12V~17V 的直流电压。此下所讲的数控电源主要就是对此组电压进行控制，使输出 0~9.9V 的稳定的可调直流电压。
3.2 稳压电路设计
3.2.1 稳压电路基本原理
1、直流稳压电源框图
变压器：变压(通常是降压)和隔离。
整流电路：是将交流电转换为脉动的直流电。
滤波电路：是将脉动直流中的交流成分尽可能滤除，使输出电压变得平滑。
稳压电路:稳定输出电压，即当电源电压，负载和环境温度在一定范围内变化时，稳压电路能自动的调节使输出的直流电压基本保持不变。
电源 变压
整流 电路
滤波 电路
O
~220V
50Hz
2、 桥式整流电容滤波电路
ⅰ单向桥式整流电路
输出电压平均值 U O(AV) 和输出电流的平均值I O(AV) ,
脉动系数：
二极管的选择
每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流，所以每只二极管的平均电流只有负载电阻上电流平均值的一半。
二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压
对于二极管最大整流平均电流I F 和最高反向工作电压U R 均应留10%的余地，以保证二极管安全工作。
3.2.1 桥式整流电容滤波电路
o
2
202O(AV)9.02
2)(td sin 21U U t U U ===?π
ππωωL
2
L AV O AV O R U 9.0R U I ≈）（）（＝
)
4cos 154
2cos 342(22O t t U u ωωπ
ππ--=67.02
232
422O(AV)
O1m ===
∴U U U U S π
πL
2AV O AV D R U 45.02I I ≈）（）（＝2max R 2U U =
L
2
AV O F R U 21.12I 1.1I π＝）（>
2
R 21.1U U >
ⅱ电容滤波电路
滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。 输出电压平均值：
当负载开路时：
当RL C ＝（3~5)T/2时：
考虑电网电压波动，电容的耐压值应大于 。
脉动系数 S ：
约为 10% ~ 20%
3、稳压电路工作原理
图 3.2.2
输出电压为：
显然， UO 与UZ 成线性关系，若UZ 是数控的，则UO 就可以是数控的。故基准电源电路可用数
122()N O U U R R R =
+121Z
R U R ??=+ ??
?122()P U
R R R =+
)
41(22U U U 2Omin Omax AV O C
R T
U L -
=＋＝
）（2
O(AV)2U U =2
AV O U 2.1U ≈）（2U 21.11
41
O(AV)O1m -=
=
T
C R U U S L
控基准电源电路代替
输入电压UI 的确定
由模电知识：
因设计指标U max=9.9V ，通常 U ces =2V ，
所以 U1min >11.9V 。 考虑电源电压波动10%，则：0.9U 1 >11.9V
即 U 1 >13.3V
取 U 1=18V
3.2.2 数控基准电源
数控基准电源的原理框图
图 3.2.3
3.3 “+”, “-”键控制的可逆计数器的设计
此部分电路主要用两按钮开关作为电压调整键，与可逆计数器的加计数 CPU 时钟输入端和减计数 CPD 时钟输入端相连，可逆计数器采用两片四位十进制同步加/减计数集成块 74LS192 级联而成。74LS192 是双时钟，可预置数，异步复位，十进制（BCD 码）可逆计数器。
3.3.1 工作原理
由于输出电压从0V
到9.9V 可以调节，所以74LS192 PL 是低电平有效的预置数允许端，
PL=0 时，预置数输入端 P0~P3 上的数据被置入计数器。MR 是高电平有效的复位端，MR=1 时，计数器被复位，所有输出端都为低电平。
CPU 是加计数时钟，CPD 是减计数时钟，当 CPU=CPD=1 时，计数器处于保持状态，不计数。当 CPD=1，CPU 由0 变为 1 时，计数器的计数值加1；当 CPU=1，CPD 由 0 变 1时，计数器的
U 'O
Im max in O CES
U U U >+
计数值减1。
TCU 是进位输出端，当加计数器达到最大计数值时，即达到 9 时，TCU 在后半个时钟周期（CPU=0）内变成低电平，其他情况均为高电平。TCU 是借位输出端，当减计数器计到零时，TCD 在时钟的后半个周期（CPD=0）内变成低电平，其他情况下均为高电平。
为实现 100 进制的计数可把第一块芯片的 TCU ，TCD 分别接后一级的 CPU ，CPD 就可以级联使用，这就达到了 0~99 的计数。
（a ）引脚排列
(b) 逻辑符号
图3.3.1 74LS192的引脚排列及逻辑符号
图中：
为置数端，
为加计数端，
为减计数端，
为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数
据输出端。
74LS192功能表
输入 输出
M R
P3 P2 P1 P0 Q
3 Q
2 Q
1 Q
1 × × × × × × × 0 0 0 0 0 0
× × d c b a d c b a 0 1
1
× × × × 加计数 0 1 1
× × × × 减计数
3.3.2 元件的选择
74LS192 是双时钟，可预置数，异步复位，十进制（ BCD 码）可逆计数器，还可选用 54HC192，54HCT192，74HC192，74HCT192 等。
3.4 数字显示电路的设计
3.4.1 工作原理
数字显示驱动采用两块 74LS247 芯片，74LS247 为四线七段译码驱动器，内部输出带上拉电阻，它把从计数器传送来的二~十进制码，驱动数码管显示数码。具体功能如下图所示。
74LS247器件图及逻辑真值表如下图所示
74LS248，七段译码器，输出高电平有效，适合于共阴极接法的七段数码管使用 A3，A2，A1，A0，为 8421BCD 码输入，a,b,c,d,e,f,g 为七段数码输出，LT 为试灯输入信号，用来检
十位显示
图 3.4.1译码显示电路框图
图 3.4.2
查，数码管的好坏，IBR 为灭零输出信号，用来动态灭零，IB/QBR 为灭灯输出信号，该端既可以作输入也可以作输出，具体工作如上真值表所示。
3.4.2 原件选择
与 74LS248 功能相同的还有，74LS247，7CD4511 等。
3.5 D/A转换电路（数模转换器）的设计
3.5.1 DAC0832 工作原理
数模转换电路，采用两块 DAC0832 集成块，它是一个 8 位数/模转换电路，这里只使用高4 位数字量输入端。由于 DAC0832 不包含运算放大器，所以需要外接一个运算放大器相配，才构成完整的 D/A 转换器，低位 DAC 输出模拟量经 9：1 分流器分流后与高位 DAC 输出模拟量相加后送入运放，具体实现，由 900Ω和100Ω的电阻相并联分流实现，运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压，运放采用具有调零的低噪声高速优质运放 NE5534。具体封装图如下图 3.5.1 所示
图 3.5.1
DAC0832 芯片主要功能引脚的名称和作用如下：
d7~d0：8 位二进制数据输入端；
ILE：输入锁存允许，高电平有效
CS：片选信号，低电平有效
WR1，WR2：写选通信号，低电平有效
XFER：转移控制信号，低电平有效
Rf：内接反馈电阻，Rf=15KΩ；
IOUT1，IOUT2：输出端，其中 IOUT1 和运放反相输入相连，IOUT2 和运放同相输入端相连并接地端。
Vcc：电源电压，Vcc 的范围为+5V~+15V；
Vref：参考电压，范围在-10V~+10V;
GND ：接地端。 VREF 设置 ：
当 ILE=1,CS=0,WR=0，输入数据 d7~d0 存入 8 位输入寄存器中，当 WR2=0，XFER=0 时，输入寄存器中所存内容进入 8 位 DAC 寄存器并进行 D/A 转换。
当 DAC0832 外接运放 A 构成 D/A 转换电路时，电路输出量 V0 和输入 d7~d0 的关系式为：
因计数器输出只有4位，只能接D/A 转换器中D0~D7的4位，故输出电压与输入端的选择有关，由计算可知，要同时达到输出电压为9.9V 并且步进值为0.1V ，使用一个可逆计数器是不行的，所以D/A 转换电路也需使用两个。
3.5.2 DAC0832 芯片的特点
DAC0832 最具特色是输入为双缓冲结构，数字信号在进入 D/A 转换前，需经过两个独立控制的8 位锁存器传送。其优点是 D/A 转换的同时，DAC 寄存器中保留现有的数据，而在输入寄存器中可送入新的数据。系统中多个 D/A 转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。
由于 DAC0832 输出级没有加集成运放，所以需外加 NE5534 相配适用。NE5534 封装如下图 5所示。
IN-为反相输入端,IN+为同相输入端；OUT 为输出端；Balance 为平衡输入端,主要作用是,使内部电路的差动放大电路处于平衡状态；COMp/Bal 的作用为,通过调节外接电阻,以达到改善放大器的性能和输出电压;VCC-和 Vcc+为正负电源供。
3.6 调整输出的设计
调整输出级采用运放作射极跟随器，使调整管的输出电压精确地与 D/A 转换器输出电压
保持一致。调整管采用大功率达林顿管，确保电路的输出电流值达到设计要求。数控电源各部分工作所需的15V 和 5V 电源由固定集成稳压器 7815、7915、和 7805 提供，调整管所需输
7
650
76508(2222)2256
REF REF
O
V V U d d d d D
'=-++++=-图 3.5.3
入电压，经简单整流，滤波即可得到，但要求能提供 5A 的电流。
输出电压的调整，主要是运用射极输出器发射极上所接的 4.7K 电阻来完成的，此反馈电阻的主要作用是，把输出电压反馈到 NE5534 的输入级的反向输入端，当同相输入 IN+和反向输入端 IN-有差别是，调整输出电压使之趋于稳定，从而达到调整输出电压的目的。
3.6.1 运放的选取
图 3.6.1 图 3.6.2
基准电源的运放要求： 若选高4位
比较放大器的运放要求：
显然，满足比较放大器的要求，就可以满足基准电源的要求，故运放可选用同一种。
3.6.2 取样电路R1、R2的选取
设计指标：U 0=0~9.9V 步进值： 输出电压： 步进值：
则
当 则：
R1、R2比例越大，调整越困难，故应选择合适的 。实际电路中，R1可用一个固定电阻和一个可调电阻串联，以便于调整比例。
取样电路
max 9.375O
U V '>max 0.9375O
I mA '>max 15.7U V
>放max 500/I mA β
>放1O U V
?=1
2(1)O O R U U R '=+
12
(1)O O R U U R '?=+?0.01O
U V '?=121(1)100
O
R R U +
=='?12
99R R =O
U '?121
(1)O O O U R R U U ?+
==
''??
4.电路调试
调节步骤如下：
1 输入数字 00000000，短接 Re1、Re、Rf 调运放调零电位器 Rw ，用数字万用表检测，使输出电压 Vo=0 1mV。
2 输入数字 10011001，调整 Re1、Re2、Rf 使输出电压 Vo 达到预定的满量程 9.9V。
3 主要技术指标
本文所设计数控直流电源的电压输出范围为 0~9.9V，步进电压值为 0.1V，输出纹波电压不大于10mV，输出电流为 0.5A。
5. 性能指标测试
5.1 测试所用仪器
2A电流表、DT890D 型数字万用表、YB4320G 双踪示波器（20MHz）和可变绕绕电阻器。
5.2 测量步骤
1. 输出电压的测量
接上负载，串接入电流表，数字万用表与负载并接，电压设置为 5V，调整绕线电阻阻值的大小，使流过负载的电流为250mA，然后用“+”、“-”键控制输出电压的步进或步减。检查数码显示器显示的电压是否与数字万用表的测量电压相符。按住“*”键不放，则应发现发现电压连续步进，按住“-”键不放则连续步减，检查减到0.0V后是否停止扫描。
2. 输出负载电流的测量
输出电压智成5V，改变绕线电阻的大小，使负载电流达500Ma,测量输出电压的变化。本设计负载开路与满载之间输出电压的变化范围为5V 0.02V。输出电压设置成2.0V和9.0V,重复上述过程，测量其变化仅为0.04V。
3. 输出纹波电压的测量
用示波器观测直流输出电压的纹波，测量其纹波电压的峰-峰值。经测量，本设计的纹波抑制比为60dB。
4. 电压预置检查
用拨盘开关BCD+SW1与BCD-SW1 设置电压，按下S4键，经检查其输出电压与设置的电压相符合。
6. 改进措施
本电源输出电压大小尚受限制，在需要较高输出电压时，在不改变调节精度（即步进电压值）前提下，只要增加计数器的级联数和相应 D/A 转换器的个数，扩大数显指示范围，配合选用高电压输出运放，就能轻易地满足要求。当需要正负对称输出电压时，只要另增一组电源，对 D/A 转换器及调整输出电路稍作改动即可达到目的。
7.结论
本设计按照“简单可靠”、选用低价格通用元器件“的宗旨，达到了设计任务书中提出的技术指标。例如，数字控制部分舍弃了ROM芯片，可调稳压部分选用了低价格的CW7800系列。本设计具有较高的性价比，并简单、可靠。但系统设计人有改进之处。例如，DAC中运放的电源岁电压的精度有很高的要求，设计中考虑较少，使系统电压的精度有所下降。
8.本设计部分主要电路
8.1 数显电路的仿真实现
如图所示，74LS47D是驱动共阳数码管的译码驱动器。用逻辑电平开关来代替BCD码；调整开关J1、J2，J3，J4的状态，可以得到不同的BCD码组合；运行仿真，"拨动开关"数码管的显示结果会随之变化，R1在实际应用电路中是一个较为有用的器件。如果没有这只电阻，数码管极易受损坏。在实际电路中，采用74LS2分别改变各个开关的状态，观察显示值的变化并记录。
图8.1
8.2 控制电路的仿真实现
如图3.8.2所示，采用了两个按键，分别为"+"和"一"，用来调节设定电压，可以以0．1V
的步进增加或减少。按下"+"和"一"键，产生的脉冲输入到74LSl92N 的CP 的UP 或DOWN 端来控制74LSl92N 的输出是作加计数还是减计数。
8.3 数模转换电路的仿真实现
图 8.2
图 8.3
将图中的四个单刀双掷开关按照二进制自然码顺序开关，使得每个开关都在运算放大器的同相端和反相端间切换观察输出电压。测试结果分析，输出电压符合设计要求。
8.4输出电路的仿真实现
输出仿真电路由运放NE5534和调整管Q1构成，调整管采用大功率达林顿管2N6038，运放和调整管组成射极跟随器，如图3.8.5所示，调整管的输出电压精确地与D／A转换器输出电压保持一致。
图.8.4
9. 总结与体会
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0～18 V，额定工作电流为0.5 A，并具有"+"、"-"步进电压调节功能，其最小步进为0.05 V，纹波不大于10 mV，此外，还可用LCD液晶显示器显示其输出电压值。
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数字显示，主要用于要求电源精度比较高的设备，或科研实验电源使用，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，采用4位A／D转换模块完成电压的测量，并用LCD液晶显示，则提高了测量的准确性和直观显示能力等优点。
这次课程设计中，真正了解到设计一个电路器件的困难。原因有很多，譬如之前学习数电模电时，没有牢固的掌握好知识点。更主要的是平时动手机会少，难以将理论知识与实际结合。所以，设计期间我学会了将回顾之前的知识，学会参考和查阅其他资料。
这次课程设计中还掌握了，mUlTiBoard 10.0和protel99 两个仿真软件。
参考文献
［1］唐竞新．数字电子电路［Ｍ］．第１版．北京：清华大学出版社，2003
［2］康华光．电子技术基础［Ｍ］．数字部分．第４版．北京：高等教育出版社，
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［3］电子工程手册编委会等．中外集成电路简明速查手册［Ｍ］－－－ＴＴＬ，Ｃ
ＭＯＳ．北京：电子工业出版社，1991
［4］杨长春．论数字技术［Ｊ］．《电子报》合订本．成都：四川科学技术出版社，
2002.12
［5］阎石．模拟电子技术．第四版．北京：清华大学出版社，2004
［6］梅开乡．梅军进．电子电路设计与制作．第一版．北京：北京理工大学出版社2010
附录
设计总图纸：
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
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
数控直流稳压电源设计本科论文
数控直流稳压电源 摘要: 本系统以实现直流稳压电源的模拟、数字双线控制为目的,用AT89S52单片机作为主控制芯片,以ICL7107作为数显转换核心，实现对电源输出电压的数字控制及数字显示。 关键词：直流稳压，数字电位器，数控 一、作品介绍 本系统电路主要包括五大部分: ●整流滤波保护电路 ●+5V稳压电路 ●可调稳压电路 ●数控电位器 ●单片机系统 ●数字显示电路 本系统主要特点： ●采用负反馈截流式过流保护方案，电源使用更安全。 ●输出电压范围大，可输出1.25-22V ●采用分立元件搭建分压电阻网络，由单片机控制 ●基于ICL7107的独立数字显示电路，显示精度高达0.01V
二、系统方框图 三、各模块的设计 1、整流滤波保护电路 整流电路采用最常用的全桥整流方案。保护电路的设计原理如下：
场强效应管RFP25n06的特性是g极高电平时导通，低电平是截止。要使电路能在过流有效地截断，就必须使Q2导通，使电平下拉，此时25n06截止。要使Q2导通，则要使其Vbe大于或等于0.7V（但此电路实际导通电压只要0.2V，原因未查出）。由于Vbe=Vr8+Vr4-Vr6,故要调节R8、R6，使得R8的电压略小于R6的电压，此时使Q2能有效的截止，25n6导通，电路正常工作；当电路过流时，R4压降增大，使得Vbe达到导通要求，故能使得Q2能导通，25n06截止，起到保护电路的作用。S4起到复位功能，在过流保护后，连通三极管的b、e两端，使其重新截止，使Q1重新导通，从而连通电路， 其余部分（C4、D1、R2、R3、R5、R7、DS1、R？、C3的作用）：
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
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、
简易数控电源
广西理工职业技术学院 毕业设计（论文）题目：简易数控电源 系别：电气工程系 专业班级：11机电3班 姓名：X X X 学号：20114077 指导教师：X X 二〇一三年八月二十日
摘要：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1～15V之间连续可调，其输出电压大小以0.05V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。最后对文章进行了总结、致谢、参考文献文章最后对数控直流电源的主要性能参数进行了测定和总结，并对其发展前景进行了展望。 关键词：单片机（MCU)；数模转换器DAC；稳压输出
Abstract: Numerical control DC voltage source is to use numbers to control the output voltage, DC voltage source and the output DC voltage to remain stable, accurate; this paper describes the use of CNC digital / analog conversion circuit, auxiliary power circuit, debounce circuit of direct current voltage stabilized power supply circuit, introduces the basic circuit the structure and control strategy of power supply; compared with the traditional manostat, has the advantages of convenient operation, high voltage stability characteristics, which has the advantages of simple structure, convenient manufacture, low cost, the output voltage is adjustable continuously between 1 ~ 15V, its output voltage to 0.05V step, the size of the output voltage is regulated by "" + "-" two key operation, and according to the actual requirements of voltage source circuit is composed of different output voltage. The power control circuit adopts 89C51 single-chip control of the main circuit adopts serial voltage regulate technology has the advantages of simple circuit, quick response, good stability, high efficiency. Finally, the article summarized, acknowledgements, references at the end of this paper, main performance parameters of the numerical control DC power supply are studied and summarized, and its development prospect. Keywords: single chip microcomputer (MCU); digital to analog converter; voltage output DAC;
清华大学毕业设计论文—基于51单片机的数控直流稳压电源(含批注)
信息科学与技术学院 电子工程系 2014届毕业论文设计 题目基于51单片机的数控直流稳压电源专业电子工程 学生姓名黄丽 学号 1058402106 指导教师张芳铭 论文字数 完成日期
数控直流稳压电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D/A转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控稳压电源电路，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1-10V之间连续可调，其输出电压大小以0.5V步进，输出电压的大小调节是通过“ ”、“-”两个键操作的，而且可以根据实际要求组成具有不同的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。 关键词：稳压电源、单片微型机；数控直流、D/A转换；
第一章绪论 (4) 1.1数控直流稳压电源的产生背景 (4) 1.2系统开发的意义 (5) 1.3系统主要功能 (6) 1.4研究中拟解决的主要问题 ........................................... 错误！未定义书签。第二章系统总体方案设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 2.1系统概述........................................................................ 错误！未定义书签。 2.2系统整体概述................................................................ 错误！未定义书签。 2.2.1控制部分.............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.2显示部分.............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.3 键盘接口部分..................................................... 错误！未定义书签。 2.2.4 电源部分............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.5 其它电路部分..................................................... 错误！未定义书签。第三章系统硬件电路设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.1单片机主控电路设计 ................................................... 错误！未定义书签。 3.2显示电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.3按键电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.4电源电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.5系统时钟及复位电路 ................................................... 错误！未定义书签。 3.6系统总电路 ................................................................... 错误！未定义书签。第四章系统软件设计 ............................................................... 错误！未定义书签。 4.1主程序 ........................................................................... 错误！未定义书签。第五章组装与调试 ................................................................... 错误！未定义书签。 5.1硬件电路的布线与焊接................................................ 错误！未定义书签。 5.2电路组装和调试............................................................ 错误！未定义书签。结束语 ......................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 ..................................................................................... 错误！未定义书签。致谢 ........................................................................................... 错误！未定义书签。附录 ........................................................................................... 错误！未定义书签。
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)
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。
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。
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
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
数控稳压电源设计实例
基于单片机的数控直流稳压电源的设计 1．ADC0804简介 ADC的主要特性如下： 1）CMOS的逐渐逼近使AD转换器。 2）具有8位解析能力，转换时间为100μs，最大误差为1个LSB值（最小电压刻度）。3）采用差动式模拟电压输入，三态式数字输入。 2. ADC0804的引脚图1如下：
图1 ADC0804引脚图 3 外部特性（引脚功能） CS ：片选端，此为低态驱动引脚，若=0，则ADC0804工作；若=1，则ADC0804不工 作，输出数据引脚DB0到DB7呈高阻状态。 WR ：控制芯片启动的输入端，若=0，即可使ADC0804开始进行模拟-数字转换动作。 INTR ：转换结束信号输出端，输出电平高跳到低表示本次转换已经完成，可作为中断或查 询信号。 RD ：转换结果读出控制端，当它与CS 同时为低电平时，输出数据锁存器DB 0~DB 7各端上 出现8位并行二进制数码，以表示D A 结果。 CLK ：时钟脉冲输入引脚，ADC0804接受100到1460KHz 的时钟脉冲。可配合CLK-R 引脚，以外加的电阻、电容由内部电路自行产生时钟脉冲，其振荡频率为CLK f ≈1.11RC 。 CLK-R ：时钟脉冲输出引脚，可连接电阻以产生时钟脉冲。 2REF V ：参考电压输入引脚，通常本引脚所连接的电压是输入模拟电压最大值的一半。 )(+IN V ：模拟电压输入引脚。 )(-IN V ：模拟电压输入引脚。 CC V ：电源引脚或参考电压引脚，通常是连接+5V ，以作为电源之用。 GND ：数字信号接地引脚。 AGND ：模拟信号接地引脚，通常本引脚都与GND 引脚连接后接地，若处理高干扰的模拟信号，本引脚可单独接地。 DB0~DB7：数字输出数据引脚。 电路图介绍： 本实例采用Protuse 软件仿真，现总电路图如图2所示：
高精度数控稳压电源设计报告
数控稳压电源设计报告
专业班级：电子 1101 班 姓 学 名：肖潇 号：113001020123
2014 年 5 月 12 日
摘要
直流稳压电源是电子技术领域的常用仪器设备之一， 能在电网电压产生波动 或发生负载发生变化时提供稳定的直流输出电压。 常规的直流稳压电源由电源变 压器、整流、滤波和稳压电路等部分组成，大多采用串联反馈式稳压原理，通过 调节输出取样支路中的电位器来改变输出电压值。 由于电位器阻值变化的非线性 和调节范围限制， 普通直流稳压电源的输出电压精度不高。 随着使用时间的增加， 由于粗调的波段开关和用于细调的电位器的接触不良也会对输出电压产生较大 影响，且调节较为繁琐。 针对常规直流稳压电源的上述缺点，设计了一款数控可调直流稳压电源，其 额定输出电压 0-30V 可调， 额定输出电流 0-4A 可调,其输出电压精度高且稳定性 强，参数设置操作简单，带有掉电数据保护、过热保护、过流保护、过压保护功 能，还可以实时检测并显示实际的电压/电流输出值。 关键词：数控；稳压电源；A/D 转换；D/A 转换；过流保护
一、设计任务
设计制作具有一定电压范围和功能的数控电源。
二、设计要求
基本要求：a 输出电压:范围 0~15V ，步进 0.1V，纹波不大于 10mv b 输出电流: 500mA c 输出电压由数码显示 d 用”+”.”-”键控制输出电压进行增/减调整 发挥部分：a 自动扫描输出电压 b 扩展输出三角波等电压种类 c 输出电压可预置在 0~15V 之间的任意值
三、系统方案论证与选择
根据题目要求，本设计的系统可以划分为如下十个部分：辅助电源部分、 单片机控制部分、D/A 转换部分、A/D 转换部分、电压基准部分、电压电流反馈 调节部分、输出显示部分、输入调节设定部分、过热保护部分、过流保护部分。 系统方框图如下：
温度采样 220V输入
编码器/按键
过热保护
散热器（风扇散热）
辅助电源稳压电路
整流滤波
变压器降压 （绕组切换）
单片机 D/A转换 液晶显示 误差比较放大 稳压电路 输出 双层硬件过流保护
A/D转换
电压/电流取样及 放大
3.1 系统的基本方案 在本设计中， 为了尽可能提高实验成品各方面的性能指标，对几个比较重要 的模块分别进行了几种不同的设计方案论证，并选取最优方案。