传统直流稳压电源的改进设计

1、对传统直流稳压电源的改进设计设计初衷说明：直流稳压电源是电子技术领域不可缺少的设备。常见的直流稳压电源,大都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的非线性和调整范围窄,使普通直流稳压电源难以实现输出电压的精确调整。目前,直流稳压电源已朝着多功能和数字化的方向发展,本次设计以单片机为核心,结合数字反馈控制技术,设计出一种输出电压在 012V 之间并以 0. 5V 为步进值进行电压精确调整的数控直流稳压电源电路。该电路具有电压调整简便,读数直观,电压输出稳定,便于智能化管理的特点,有效地克服了传统电源的不足。1 系统功能系统电压调节范围为 0

2、12V ,最大输出电流 2A ,具有过载和短路保护功能。数字显示有 4 位, 其中 1位功能显示, 另 3 位显示输出电压以及电路参数设定值。 键盘设有 4 个键, 功能选择键,步进增减键以及确认键。功能选择键用于启动参数设定状态,步进增减键用于设定参数数值,确认键用于输入设定值电源开机设定值为前次使用值。此时按键, 则电压显示值出现闪烁现象, 表示进入参数设定状态。通过按键功能选择可在不同的设定参数之间切换,再按确认键进入设定状态,通过增减键改变设定值,按确认键输入设定值。系统设有自动识别功能, 将不接受超出使用范围的设定值。2 系统硬件设计2. 1 电路原理电路系统结构如图 1 所示, 系

3、统选用 A T89C51 单片机为控制核心,外部扩展一片电擦除 2864 存储器用以实现断电参数存储功能。单片机计算设定值与 A/ D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 转换电路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。2. 2 显示输出及按键输入电路LED显示器和 74LS247、 74LS138 构成信息显示系统,显示数据由单片机 P0 口输出。显示内容主要有电源实际输出电压、电流, 限定的电压、 电流, PID 参数。输入操作由四个轻触按键完成,采用独立式按键中断接口方式,单片机响应中断后,读取 P1 口数据并进行相应的按键处理程序。由

4、于采用中断方式,占用系统时间较少。功能选择键, 其功能循环的路径为:输出电压显示 输出电压设定 比例参数 积分参数 微分参数 输出电压显示, 参数设定通过按 “+ 、 - ” 键改变,按确认键输入存储器,保存在 2864 存储单元中。图二 输入显示电路原理图2. 3 稳压输出电路单片机根据按键设定值和 A/ D 转换的采样值计算出输出值,通过数据总线把数据传送到 DA C0832 ,进行 D/ A 转换,由 IOU T1、 IOU T2 输出相应的模拟电流信号,经运算放大器转换为 05V 的模拟电压信号,再经一级比例放大电路放大后驱动电压调整管 Q1 ,电路原理见图 2。Q1 接成射极跟随器的

5、形式,一方面可以保证输出电压与输入电压一致,另一方面减小输出电阻,提高电源的带负载能力。输出电压经 R3、R4分压后,送到 A/ D转换电路,采样处理后,反馈到单片机。当采样值高于设定值,单片机计算出输出量减小,相应 Q1 基极电位下降,输出电压下降。当输出电压过低时, 电压反馈稳定过程与此相反 。由此, 实现了输出电压的稳定。图三 电压输出电路原理图2. 4 A/ D 转换电路A/ D转换电路主要由 A DC0809 及 500 K H Z方波发生器组成。其中 500 K H Z信号是由 555 定时器组成的多谐振荡器,为 A DC0809 提供时钟源。模数转换完成以后, A DC0809

6、向单片机申请中断。4 软件设计软件采用汇编语言编写, 全部模块化编程。系统主要由显示模块、 按键输入中断模块、 电压调整量计算模块等组成。主程序进行系统初始化设定,包括 I/ O口、 定时器、 中断、 各数据缓冲区初始化,输出显示信息并对系统进行监控等待中断。按键输入及数模转换都将激发中断。其中数模转换中断优先级高于按键输入中断。数模转换中断子程序及按键中断处理子程序流程框图见图 4 和图 5。按键中断由 I N T1 引入,进入按键中断后,单片机首先扫描 P1 口,若某位为低电平,先延时 10ms ,然后再读入该位,如果读得值仍为低电平,可确认此键已按下。然后调用该键的键处理子程序。在按键中断中,功能键的中断优先级最高。数模转换中断子程序由 I N T0 引入,中断后首先读取模数转换值进入显示缓冲区,再调用 PID 调节子程序计算调节量,并将输出量送 D/ A 转换完成一次电压调节。开启模数转换后返回主程序。图四 按键中断服务流程图五 数模转换中断子程序4 结束语利