1、数控直流稳压电源摘 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数控直流稳压电源。本文设计的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比，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、输出电压在 5-10V 之间连续可调，其输出电压可以 0.1V 步进，输出电压的大小是通过“+” 、 “-”调节，而且可根据实际
2、要求输出不同电压的稳压电源。因此，数控直流稳压电源代替传统的直流稳压电源，本文所设计的以 AT89C51 单片机为核心控制芯片，具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高、并且具有保护电路的功能等特点。本设计由单片机程控输出数字信号，经过 D/A 转换器（DAC0832）输出模拟量，再经过运算放大器 LM324 隔离放大, 放大后的电压作为三端稳压器 LM317 的参考压，真正的电压还是由电压模块 LM317 输出最后输出各种设备所需要的电压。设计制作的电源满足：能够显示电压值和电流值，设定不同的电压值则输出随之变化的电压的直流电，电压值步进为 0.1V，有保护电路，提高电路的安全性。关键词：单
3、片机；三端稳压器；D/A 转换器数控直流稳压电源 22目录1、方案选择 .32、工作原理与参数计算 .42.1 工作原理 .42.2 参数计算及各部分电路 .53、电路调试与排故 .73.1 总体电路图 .73.2 整体电路的调试 .73.3 程序流程与软件调试 .103.4 误差分析 .124、结 论 .12参考文献 .13主要元器件参数 .13总电路图 .14程序清单 .15数控直流稳压电源 331、方案选择方案一：简单的并联型稳压电源并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输出电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能；负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小电
4、流时调整管需承受很大的电流，损耗过大。方案二：串联型稳压电源并联稳压电源有效率低、输出电压调节范围小和稳定度不高这三个缺点。而串联稳压电源可以避免这些缺点。而简易串联稳压电源输出电压受稳压管稳压值得限制无法调节，必须对简易稳压电源进行改进，增加一级放大电路，专门负责将输出电压的变化量放大后控制调整管的工作。由于整个控制过程是一个负反馈过程，所以这样的稳压电源叫串联负反馈稳压电源。而这部分电路的设计会比较麻烦。方案三：输出可调的开关电源开关电源的功能元件工作在开关状态，因而效率高，输出功率大；且容易实现短路保护与过流保护，只是电路在低输出电压时开关频率低，纹波大，稳定度差。综合考虑效率，输出功率
5、，输入输出电压，负载调整率, 本设计选用方案三，要求较低，较易实现.对于效率和纹波的要求可以通过仔细调整磁性元件的参数(L，Q，M 等)使其工作在最佳状态。我们在选择方案的时候考虑到电路要简单，元件要容易找，所以我们选择了上述的方案中的第三个方案。稳压电路部分可以采用三极管等分立元件来实现，也可以采用集成三端集成稳压芯片。从性价比来说，采用三端集成稳压芯片来实现要好很多，现在的稳压芯片功能强大，且价格低廉，很适合我们此次的设计。数控直流稳压电源 442、工作原理与参数计算2.1 工作原理电路系统图如2-1所示，系统需用AT89C51单片机为控制核心，通过数字键盘来设置直流电源的输出电压，并由液
6、晶屏显示实际输出电压值单片机计算设定值与D/A 转换采样反馈值的偏差以及偏差的变化率，得出相应的输出值，由D/A 转换变换为模拟量去驱动电压输出控制电路，从而使电压稳定在设定值。本设计方案主要包括三大部分：数字控制部分、模拟/数字转换部分（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 2-1 电路系统结构图数控直流稳压电源 552.2 参数计算及各部分电路1.单片机的最小系统电路，如图 2-1
7、 所示图 2-1 单片机的最小系统电路图单片机的最小系统电路主要由主要由晶振电路和复位电路组成，本设计采用上电自动复位电路相比较与按键复位电路更加的方便，电路的连接也更加的简单。2.系统设置 D/A 转换接口，采用 8 位模数转换器 DAC0832，D/A 转换电路如图 2-2 所示。图 2-2 D/A 转换电路数控直流稳压电源 66D/A 转换部分的输出电压作为稳压输出电路的参考电压。稳压输出电路的输出与参考电压成比例。8 位的 D/A 数据口分别与单片机的 P0 口相连，DAC0832 的片选信号和写信号分别由单片机的 P32 脚和 P36 脚控制，8 位字长的 D/A 转换器具有 256
8、 种状态。3.稳压电路的电路图如图 2-3 所示。图 2-3 稳压电路LM317 可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压.,不过它只能连续调正电压，稳压器内部含有过流，过热保护电路;由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路，输出电压为:Vo=1.25(1+RP/R).数控直流稳压电源 773、电路调试与排故3.1 总体电路图3.2 整体电路的调试在整体电路的调试中按键选着 7V 的电压值分别调试隔离放大电路，液晶显示电路以及稳压电路的显示值，隔离放大电路值如图 3-1 所示。图 3-1 隔离放大数控直流稳压电源 88当利用键盘电路将电压调整为 7V 时第一个运放 U
9、3A-LM324 的输出值为 1.37V 经过第二个运放 U3B-LM324 放大后电压的输出值为 5.75V 电压放大了 4.1 倍。稳压电路显示值如图 3-2 所示。图 3-2 三端稳压器电压值经过运放 U3B-LM324 放大后接入三端稳压器的调整端控制三端稳压器的输出，其输出值为 7V，没有误差。显示电路如图 3-3 所示。图 3-3 液晶显示数控直流稳压电源 99本设计方案要求分别电压大的步进值为 0.1V，固当调整电压为 7.1V 时为别再次测量各值的显示变化。显示电路如图 3-4 所示。图 3-4 液晶显示稳压电路显示值如图 3-5 所示。图 3-5 三端稳压器电压值通过比较当电压调整到 7.1V 时误差为 0.02V，实现了课程设计的要求。数控直流稳压电源 10103.3 程序流程与软件调试程序流程图 如图 3-6 所示图 3-6 程序流程图
