1、1简易数控直流电源摘要：随着时代的快速发展，数字电子技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，本文将介绍一种数控直流稳压电源，本电源由模拟电源、显示电路、控制电路、数模转换电路、放大电路四部分组成.准确说就是模拟电源提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压;显示电路用于显示电源输出电压的大小。同时分析了数字技术和模拟技术相互转换的概念。与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以及其输出电压大小采用数码显示的特点。一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如下：二、设计要求1基本要求 （1）输出电压：范围 09.9V，步进 0.1V，纹波不大于 10mV；（2）
2、输出电流：500mA； （3）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15V，5V。2发挥部分 （1）输出电压可预置在 09.9V 之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进 0.1V 不变） ；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等） 。三、 系统组成与原理概述2本文所设计的数控直流电源与传统稳压电源相比，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，原理方框组成图见图。它共由六部分组成。输出电压的大小调节通过“”、“”两键操作，控制可逆计数器分别作加、减计
3、数，可逆计数器的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数显电路，指示电源输出电压的大小值；另一路进入转换电路，转换器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所需的稳定电压。为了实现上述几部分电路的正常工作，需另制和的稳压直流电源及一组未经稳压的的直流电压。1、电压输出范围 09.9V,步长 0.1V,共有 100 种状态,8 位字长的 D/A 转换器具有 256 种状态,能满足要求。设计中用 2 个电压控制字代表 0.1V,当电压控制字从 0,2,4,到 198 时,电源输出电压为 0.0,0.1, ,9.9。电路选出用的 D/A转换芯片是 DAC0832，该芯片价廉
4、且精度较高。DAC0832 属于电流输出型D/A，输出的电流随输入的电压控制字线性变化。为了得到电压，还需外接一片运放来实现电流到电压的转换。2、当 DAC0832 采用 5V 基准电压时，D/A 转换电路的满幅输出为 5.0V（电压控制字为 255 时） ，由于实际最大用到电压控制字 198，因此 D/A 部分最大输出电压 U1=（198/255）*5.0=3.882。3、D/A 转换部分输出的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,范围是 09.9V，负载能力大于 500mA,纹波小 10mA.稳压输出电路采用典型的串联反馈稳压电路，也可以看成是以参考电压作为输
5、入的直流功率放大器。 4、过流保护电路。5、自制正负 15V 电源的制作原理四、具体实现电路图一正负 15V 电源图：3上图：线性电源电路 (+5V +15V 模拟电源电路图 )线性电源由 18V 变压器经过全波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管7815、7812、7805 稳压为芯片AT89C51、DAC0832、TL082、74LS164、3DD15D、数码管提供电压。15V 电源电路由 18V 经过全波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管 7915稳压输出。总的示意图：4DAC0832 模块：在上图中 DAC0832 是一种典型的 8 位转换器，内部为双缓冲寄存器即输入寄存器和 DAC 寄
6、存器，WR1/、WR2/、分别为该两寄存器的写信号输出端，ILE为输入锁存使能端，高电平有效，CS/为片选端，XFER/为传输控制端，它和WR2/共同控制 DAC 寄存器的工作状态。DAC0832 有两个接地端 AGND（模拟电路接地端）和 DGND（数字信号）接地端，一般情况下，这两个地端均并联接地。DAC0832 的 D/A 转换电路为倒 T 型 R-2R 电阻网络，故有 IOUT1 和IOUT2 两个电流输出端，根据不同的电路组成，该芯片可以有两种输出模式，一种为电流输出模式，这种模式基准电压加在 VREF 端，由 IOUT1，IOUT2 输出的电流经运算放大器相加后输出；另一种为电压输
7、出模式，这种模式基准电压加在 IOUT1 和 IOUT2 之间，模拟电压加从 VREF 端输出。过流保护电路：5数控部分：数控部分核心采用 8031 单片微机与 EPROM、 RAM、地址锁存器 8031 单片74LS373 组成单片机的基本系统，并对 P2 口的 P2.5、P2.6、P2.7 经74LSl38 地址译码后作为 6264、8279 和 0832 的选通信号，这样由 CPU 送入的数据经 DA 转换后的输出为 05.0V五、设计流程图6开 始显示主菜单键盘按键读取键盘按键读取算法子程序启动模数、数模转换数码管显示左 2 位显示预置值右 2 位显示实际值反转法扫描平台键盘PC 键盘
8、输入回到 DOS是 A 键是 B 键是 C 键是 D 键是 E 键反转法扫描键盘重新开始程序步进0.1V步进0.1V步长 0.1V 的正向扫描步长 0.1V 的负向扫描描YNYYYYN键值9 否键值9 否有按键否是 ESC 否取平台键盘按键值输出三角波有按键否NNNNNYYYYNYNNY7六、设计过程1、线性电源电路 (+5V +15V 模拟电源电路图 )线性电源由 18V 变压器经过全波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管7815、7812、7805 稳压为芯片AT89C51、DAC0832、TL082、74LS164、3DD15D、数码管提供电压。2.(-15V 电源) 15V 电源电路由
9、18V 经过全波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管 7915稳压输出。3. D/A 转换电路D/A 转换电路主要由 AT89C51（单片机）、数/码转换器 DAC0832 及 TL082差分放大器等芯片组成。AT89C51 的 P1 口作为数据端口与 DAC0832 的 8 位数据线相连。AT89C51 内含 4K 字节的 ROM，无需外部存储器，因此选用它可使电路得到简化。4. DAC0832 转换器DAC0832 是一种典型的 8 位转换器，内部为双缓冲寄存器即输入寄存器和DAC 寄存器，WR1/、WR2/、分别为该两寄存器的写信号输出端，ILE 为输入锁存使能端，高电平有效，CS/为片选
10、端，XFER/ 为传输控制端，它和 WR2/共同控制 DAC 寄存器的工作状态。DAC0832 有两个接地端 AGND（模拟电路接地端）和 DGND（数字信号）接地端，一般情况下，这两个地端均并联接地。DAC0832 的 D/A 转换电路为倒 T 型 R-2R 电阻网络，故有 IOUT1 和 IOUT2 两个电流输出端，根据不同的电路组成，该芯片可以有两种输出模式，一种为电流输出模式，这种模式基准电压加在 VREF 端，由 IOUT1，IOUT2 输出的电流经运算放大器相加后输出；另一种为电压输出模式，这种模式基准电压加在IOUT1 和 IOUT2 之间，模拟电压加从 VREF 端输出。5.
11、数控电路放大器输出信号是受控电源的控制信号，根据需要选择不同的 DAC0832 输入的数字量的值即可获得不同的控制电压（放大器输出电压），进而可获得所需的输出电压值。8031 单片机基本系统 数控部分核心采用 8031 单片微机与 EPROM、RAM、地址锁存器 74LS373 组成单片机的基本系统，并对 P2 口的P2.5、P2.6、P2.7 经 74LSl38 地址译码后作为 6264、8279 和 0832 的选通信号。七、电路测试数据电路调试过程中遇到的问题和解决办法：81. 电路线路比较多，容易出现短路现象，数码显示由于短路出现显示不正常显示，整理线路后能够正常显示。2. 由于没有找
12、到合适的 2.5V 稳压管，用 3V 稳压管代替，在限流电路加精密电位器调节电阻使得稳压管两端电压为 2.5V.3. 在差分放大器的输入端串联 10K 的电位器，在输入端和输出端加 100K 反馈电位器，调节两个电位器使得输出电压数值和显示值相等。4. 制作和测试15V 电源时，由于没有认真参考整流管的接法和 7915 的芯片资料，出现两次整流电容爆裂。5. 数码显示出现问题，检查电路发现出现虚焊，补焊后能正常显示。6. 稳压管 7812 的输出端输出电压，检查电路，发现输出端需要增加一个电容，增加后问题得到解决。7. 反复调节电路，使得符合实验要求。八 、系统误差分析从电路的原理框图可以看出
13、，系统的主要误差来源于三方面： 0832 的量化误差 0832 为 8 位 D/A 转换器，满量程为 10V 的量化误差为(1/2)LMBS=(1/2) (1/28)10V20mV。按满度归一化的相对误差为(1/2)(1/28)=0.2。 基准电压温漂引入的误差 LM336 在 040 范围内漂移不大于 4mV，故相对误差=2mV/5V= 0.04。 C 由功率放大器引入的误差(主要考虑 LM356 的温漂)共有三项： 基准电压温漂产生的满度相对误差为0.04； 8 位 DA 变换附加的量化误差 20mV； 功放前级 LM356 温漂引入的附加误差为 100V。 十、参考文献：1.胡诗妍 赵德
14、良 低纹波 宽调整范围数控直流高压电源公安大学学 2000年 3 月 2.曹巧媛 . 单片机原理及应用 电子工业出版社 1997 年 6 月3阮忠、林金宝、陈强 编著 综合电子电路应用指南机械工业出版社 2004 年 8 月4何立民著 单片机应用选编 4 5 6 北京航空航天出版社 2000 年 8 月5薛永毅 王淑英 何希才 编著 新型电源电路应用实例电子工业出版社 2001 年 10 月6. 马忠梅 编著 单片机的 C 语言应用程序设计航空航天出版社 2003年 7 月7.瞿德福 编著 数字电路与模拟电路 中国标准出版社 2004 年 4 月8彭介华 主编 电子技术课程设计指导高等教育出版社 1997 年 10月
