数控稳压电源设计

1、1基于基于PROTEUS层次化设计的数控直流稳压电源层次化设计的数控直流稳压电源电压设置按键电压设置按键计数器计数器D/A转换转换计数脉冲计数脉冲产生电路产生电路稳压电路稳压电路概概 述述： 所谓所谓数控电源数控电源，就是，就是电源电源的的输出电压受输入输出电压受输入的控制的控制。如如8位的数字量，当全零时输出为位的数字量，当全零时输出为0V，当，当全全1时输出为时输出为25.5V，数字量每增加，数字量每增加1，输出增加，输出增加0.1V，只，只要输入的数字量改变了，就可以得到对应的稳定的输出电要输入的数字量改变了，就可以得到对应的稳定的输出电压。压。 从串联直流稳压电源的仿真中可见从串联直流

2、稳压电源的仿真中可见:当改变稳压输入值当改变稳压输入值时输出随之改变，所以可以通过稳压值的微小变化（如递时输出随之改变，所以可以通过稳压值的微小变化（如递增增0.1V）达到控制输出电压的步进变化。输入数字量怎么）达到控制输出电压的步进变化。输入数字量怎么得到稳压的模拟值？这里就要用到得到稳压的模拟值？这里就要用到D/A转换。转换。 原理分析原理分析： 数控直流稳压电源的设计数控直流稳压电源的设计常用数控电源的分类1、由集成和分立元件组成的。2、数控开关电源。整体设计思路整体设计思路： 数控直流稳压电源的设计数控直流稳压电源的设计 数控直流稳压电源的设计数控直流稳压电源的设计电压设置按键电压设置

3、按键计数器计数器D/A转换转换计数脉冲计数脉冲产生电路产生电路稳压电路稳压电路整体设计思路整体设计思路： 显示显示实际上，总共包括稳压电路、电压实际上，总共包括稳压电路、电压设置电路（含按键、单步和连续脉设置电路（含按键、单步和连续脉冲产生单元等）冲产生单元等） 、计数电路、计数电路、D/AD/A转换电路、数字显示等共转换电路、数字显示等共5 5个环节个环节 （一）稳压电路的设计（一）稳压电路的设计设计思路：设计思路： 可以选用可以选用或者或者1、分立式串联稳压电路、分立式串联稳压电路在项目一中已经介绍过，在项目一中已经介绍过，这里不再赘述。这里不再赘述。2、集成串联型稳压电路、集成串联型稳压

4、电路 （一）稳压电路的设计（一）稳压电路的设计LM317LM317 （一）稳压电路的设计（一）稳压电路的设计2、集成串联型稳压电路、集成串联型稳压电路LM317proteusproteus仿真演示仿真演示： 4（5.25）、-1.25（0）、8.75（10）单步设置的单脉冲单脉冲产生电路产生电路：1、按键及消抖 （二）（二）电压设置电路的设计电压设置电路的设计设计思路设计思路： 数控稳压电源要求输出电压值的设置，一般通过设置按键与输出电压显示结合进行设置。设置电路一般由按键、脉冲产生电路和计数电路按键、脉冲产生电路和计数电路组成。2、常用的消抖电路、常用的消抖电路 （1）、RS触发器消抖 G

5、C R1 +V R2 （二）（二）电压设置电路的设计电压设置电路的设计（2）、RC积分消抖电路 VT+ VT- t t uO uC （2）、单稳态消抖电路 R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1D555R3D100kC3D470nR2100?ABCDC11u （二）（二）电压设置电路的设计电压设置电路的设计2、常用的消抖电路、常用的消抖电路 （3）、单稳态消抖 555555构成的单稳态电路构成的单稳态电路C1100nFR51000k8R41000kVcC20.47uR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1555VoutVc555多谐振荡多谐振荡（频率由总步长与在总步长

6、内 预定完成时间决定） （二）（二）电压设置电路的设计电压设置电路的设计用或门用或门(or)就可以实现两者的并存。就可以实现两者的并存。 当按下并释放单脉冲按钮一次当按下并释放单脉冲按钮一次时产生一个单脉冲。时产生一个单脉冲。 当不按多谐振荡按钮时，无振当不按多谐振荡按钮时，无振荡脉冲，按下时产生连续的多谐荡脉冲，按下时产生连续的多谐振荡脉冲。振荡脉冲。 （二）（二）电压设置电路的设计电压设置电路的设计proteusproteus仿真演示脉冲发生电路仿真演示脉冲发生电路如何具体来实现呢：如何具体来实现呢： 对于单稳态电路，按键已经有了，我们给对于单稳态电路，按键已经有了，我们给它它2#加一个触

7、发脉冲，可以选择加一个触发脉冲，可以选择 Pulse,幅值幅值为为5V；对于多谐振荡电路，我们给它；对于多谐振荡电路，我们给它5V电源电源串一个串一个10K 的电阻，加上按键，考虑到按键的电阻，加上按键，考虑到按键按下去有效，跟预期相反，所以还得增加一按下去有效，跟预期相反，所以还得增加一个反相器，引入个反相器，引入555的的4#，如图左。再将两，如图左。再将两个个555的的3#引脚引脚用或门连接，这样就可以实用或门连接，这样就可以实现两者的并存现两者的并存。 因此我们就得到了因此我们就得到了当按下并释放单脉冲按当按下并释放单脉冲按钮一次时产生一个单脉冲；当不按多谐振荡钮一次时产生一个单脉冲；

8、当不按多谐振荡按钮时，无振荡脉冲，按下时产生连续的多按钮时，无振荡脉冲，按下时产生连续的多谐振荡脉冲谐振荡脉冲的效果。的效果。 （二）（二）电压设置电路的设计电压设置电路的设计 （二）（二）电压设置电路的设计电压设置电路的设计下面，我们用下面，我们用proteusproteus仿真软件来演示一下脉冲发生电路仿真软件来演示一下脉冲发生电路其他要注意的几点：电阻、电容、集成电路标号不能重复；电源将12V改成5V；图纸格式设定在System-set sheet size-A3 或者自定义12，10等 前面我们分析了脉冲产生电路，它主要是提供单脉冲或连续脉冲作为计数电路的输入计数脉冲。计数电路一般由8

9、位二进制计数器组成。常用的4位二进制计数芯片有74LS161、74LS191、74LS193、40193 等 。这些计数器有的只有加法计数（如74LS161、），有的有加和减可逆计数（74LS191、74LS193）；有的有置数端和复位端，有的只有复位端；有的有的置数和复位端是置数和复位端是异步异步的有的是的有的是同步同步的。所以要能看懂计数器的的。所以要能看懂计数器的资料，尤其是它的功能表。资料，尤其是它的功能表。 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计1.原理和常用技术芯片介绍原理和常用技术芯片介绍74LS160、74LS161 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计D03Q014D1

10、4Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS160引脚图引脚图 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS16074LS160、74LS161功能表功能表74LS160、74LS161功能状态转换表功能状态转换表 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计74LS160 74LS160 芯片同步十进制计数器（直接清零）芯片同步十进制计数器（直接清零）74LS16174LS161同步四位二进制计数器（直接清零）同步四位二进制

11、计数器（直接清零）74LS16274LS162同步十进制计数器（同步清零）同步十进制计数器（同步清零）74LS16374LS163同步四位二进制计数器（同步清零）同步四位二进制计数器（同步清零）74LS190、74LS191引脚图引脚图D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37RCO13CLK14E4D/U5PL11TC12U274LS191 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计74LS191功能图功能图 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计74LS192、74LS193引脚图引脚图D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11M

12、R14U274LS193 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计74LS192、74LS193功能表功能表 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计(1)同步同步 H0H1H2H3H0H1H2H3D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U174LS160D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS160U1(CLK)2 2、两片芯片间的级联、两片芯片间的级联 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计H0H1H2H3H0H1H2H3D03Q014D14

13、Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U174LS161D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS161U1(CLK)U3NOT(2)异步异步 2 2、两片芯片间的级联、两片芯片间的级联 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计异步异步 （采用异步若芯片为同步置位则高位复位不起作用）（采用异步若芯片为同步置位则高位复位不起作用）若芯片为同步置位，则反馈量为最后变量（应为若芯片为同步置位，则反馈量为最后变量（应为N进制进制减减1）的高、低位的与非值。如设计）的高、低位的

14、与非值。如设计24进制计数器，从进制计数器，从023,若采用若采用74LS160则十位反馈则十位反馈2（即（即Q1），个位），个位反馈反馈3（即（即Q0、Q1）连到三输入与非门的）连到三输入与非门的3个输入端。个输入端。 若芯片为异步置位，则反馈量为最后变量（即为若芯片为异步置位，则反馈量为最后变量（即为N进进制的值）的高、低位的与非值。如设计制的值）的高、低位的与非值。如设计24进制计数器，进制计数器，从从024，若采用，若采用74LS160则十位反馈则十位反馈2（即（即Q1），），个位反馈个位反馈4（即（即Q2）连到二输入与非门的）连到二输入与非门的2个输入端。个输入端。 （三）（三）计数

15、电路的设计计数电路的设计3 3、置位的实现、置位的实现 （三）（三）计数电路的设计计数电路的设计3 3、置位的实现、置位的实现H0H2H3H0H1H2H3H1D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U174LS160D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274LS160U1(CLK)U3NAND_3例如：例如： VREF8GND3VCC20CS1WR12DI34DI25DI16DI07RFB9GND10IOUT111IOUT212DI713DI614DI515DI416XFER17WR218ILE(BY1/BY2)19U1DAC0832逐次逼近法常用芯片：逐次逼近法常用芯片：DAC0832等。等。双积分法常用芯片：双积分法常用芯片：ICL7135四位半双积分芯片四位半双积分芯片 （四）（四） D/AD/A转换电路的设计转换电路的设计 （四）（四） D/AD/A转换电路的设计转换电路的设计iREFiFREFDVDRRVVout256218 （