简易数控直流电源2

1、简易数控直流电源The simple number controls direct current power supply 摘要：随着时代的发展，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。Abstract ：Along with the developm

2、ent of the ages, the numerical electronics technique has already make widely available to our life, work, research, each realm, this text will introduce a kind of number to control direct current steady press power supply , this power supply from imitate power supply, show electric circuit, control

3、electric circuit, few molds conversion electric circuit and enlarge electric circuit to constitute for four-part cent. Accurate say be imitate power supply to provide each electric voltage that chip power supply , the figures tube, enlarger need; the manifestation electric circuit used for showing t

4、he power supply outputs electric voltage of size. Analyzed a numerical technique and imitates the concept that the technique converts mutually in the meantime. With traditional steady press power supply to compare to have an operation convenience, the power supply stability high characteristics, its

5、 exportation electric voltage size adoption figures show.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）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

6、）；（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。四、分析1、

7、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U

8、1=（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、具体实现电路根据以上数控直流电源的方框图，采用集成电路设计了输出电压为的数控电源，详细电路原理如图二所示。 图一正负15V 电源图： 总的示意图： 注意： “显示”就显示键盘所输入的值，而非模拟电路输出采集处理值 键盘示意图： HOLD 键：键盘锁功能，当

9、键盘当前值为锁住时按下此键为开锁；否则为加锁； RESET 键：复位键，输出电压为0；DEL 键：删除键，将当前输入位的电压值删除，显示为0，便于重新输入数值； ENTER 键：确认键，当数字键输入完电压值后，将输入值赋给实际输出电压； - 键：将输出电压值减0.1V ；+ 键：将输出电压值加0.1V ；数字键：09，用于直接设置输入电压值DAC0832模块： 主要的模拟电路图： 五、设计流程图 开 始 显示主菜单 键盘按键读取 Y 键值>9 否 N 键盘按键读取 N 反转法扫描平台键盘 N 有按键否 Y PC 键盘输入 是 ESC 否 Y 回到 DOS Y 键值>9 否 N 算法

10、子程序 启动模数、数模转换 取平台键盘按键值 是A键 N Y 重新开始程序 数码管显示 左 2 位显示预置值 右 2 位显示实际值 是B键 N Y 输出三角波 是C键 N Y 步进0.1V 是D键 N Y 步进0.1V 是E键 N Y 步长 0.1V 的正向扫描 是F键 Y 步长 0.1V 的负向扫描 描 反转法扫描键盘 Y 图 8 系统流程图 有按键否 N 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、74LS

11、164、3DD15D、 数码管提供电压。 2.(-15V 电源 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。 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

12、，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

13、； 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. 输入输出电路 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。 6.模拟输出和放大电路 采用

14、DAC0832 的 Vref 模式，11 脚和 12 脚接 2.5V 稳压管为参考电压，8 脚 输出电压 TL082 按比例放大 5 倍,得到所需要电压,由于 TL082 带负载能力差,用 3DD15D 进行功率放大.如图 七、电路测试数据 电路调试过程中遇到的问题和解决办法： 1. 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

15、 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，不焊后能正常显示。 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，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± (1/2LMBS=±(1/2

16、×(1/28×10V±20mV。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±100 V。 三种误差视为彼此独立时，系统最大误差(未考虑线性

17、误差为 九、结论 在本次设计过程中,对纹波也没有提出严格要求,所以常用的稳压集成电路就可 以满足要求。在电路中采用了模拟器件和数字器件所以需要+5V、和-15V 电源 供电。本设计输出的电压稳压精度高，可以用在对直流电压要求较高的设备上， 或在科研实验室中当作实验电源使用。 在本次设计的过程中，我发现很多的问题，给我的感觉就是很难，很不顺手，看 似很简单的电路，要动手把它给设计出来，是很难的一件事，主要原因是我们没 有经常动手设计过电路， 还有资料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后的 学习中， 应该注意到这一点， 更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实 际的电路联系起来，这不论是对我

18、们以后的就业还是学习，都会起到 很大的促进和帮助，我相信，通过这次的课程设计，在下一阶段的学习中我会更 加努力，力争把这门课学好，学精。 同时，通过本次课程设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实 践从真正意义上相结合了起来； 考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资 料，和组织材料的综合能力；从中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不 足，以便于在日后的学习中得以改进、提高；通过使用电路 CAD 软件 Protel 99 se , 也让我们了解到计算机辅助设计(CAD的智能化,有利于提高工作 效率。 十、参考文献： 1.胡诗妍 赵德良 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