直流数控可调稳压电源的设计

直流数控可调稳压电源的设计

发布时间:2008-8-22 访问次数:

　　0 引言

　　直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。本设计给出的稳压电源的输出电压范围为0～18 v，额定工作电流为0.5 a，并具有"+"、"-"步进电压调节功能，其最小步进为0.05 v，纹波不大于10 mv，此外，还可用lcd液晶显示器显示其输出电压值。

　　1系统硬件设计

　　本系统由电源模块、调压模块、d／a转换模块、显示与键盘模块组成，图1所示是该直流数控稳压电源的结构原理框图。

　　1.1系统电源模块

　　在图1中，220 v市电经220 v／17.5 v变压器降压后得到的双17.5 v交流电压，经过一个全桥整流后可得到±21 v两路电压，其中一路+21 v电压供给调整管，作为电源对外输出，另一路经三端稳压器7815得到+15 v，再经过7805得到+5 v的电压。-21 v的电压则经三端稳压器mc7915得到-15 v电压，以作为系统本身的工作电源。

　　1.2电压调整模块

　　该稳压电源中的电压调整模块电路如图2所示。其中调整管采用复合管形式(由q1、q3组成)，以实现大电流输出，由于该设计要求iomax=0.5 a，iomin=0 a，pm=(vimax-vomin)iomax=(18-0)×0.5=9 w，因此，本电路中的调整管可选tip41(其icmax=6 a>iomax=0.5 a；pcw=65 w>9 w，vceomax=100 v>18 v)，当然，也可以选用2n5832。

　　电路的比较放大采用运放ne5534来设计，该器件具有共模抑制比高，响应速度快和压摆率高的特点。设计时可由r10、r11a、r12组成分压取样电路，并要求r10／(r11a+r12)=1／4，即当输出电压存在△uo=0.05 v时，△ua=0.04 v，这与dac的输出(10／255=0.04v=1lsb)变化一致。事实上，经过dac转换以将电流转换为电压并进行电压放大后，即可将得到的10 v电压送比较器ne54534的同相端作为比较的基准电压。由于dac0832是8位的d／a转换器，故有255步进。由此，当cpu控制dac变化1lsb时，其对应va的变化为0.04 v，故uout的可调变化量为0.05 v(步长)。ne5534和q1、q3及取样电路构成的负反馈电路可实现调节输出电压的目的(稳压)。

　　电路中的过流保护由r9与02完成。当io>0.7a时，vr9=r9io≥1×0.7=0.7 v，此时q2导通，并对调整管q3的基极分流，使tip41的导通电阻增大，输出电压降低，从而达到过流保护的目的。必要时，也可接
入一红色发光二极管作为过流指示。该系统的短路保护采用保险管来完成。

　　1.3 d／a转换模块

　　本系统中的数模转换电路如图3所示。它由dac0832、两级低漂移的运放μa714及vref电路组成。dac0832和运放u3a将cpu发出的8位二进制数据转换成0～-5 v的电

直流数控可调稳压电源的设计

压，然后经运放u3b反向放大2倍，以得到0～10 v电压。因此，该dac的转换分辨率为10／(28-1)=0.04 v，即cpu输出给dac的数据变化为1 bit，dac输出电压的变化为0.04 v。vref电路为dac提供基准电压，调节r5a，可使基准电压保持为5 v。




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