直流穩(wěn)壓電源是常用的電子設備扳缕，它能保證在電網(wǎng)電壓波動或負載發(fā)生變化時饰潜，輸出穩(wěn)定的電壓。一個低紋波箕别、高精度的穩(wěn)壓源在儀器儀表铜幽、工業(yè)控制及測量領域中有著重要的實際應用價值。本設計給出的穩(wěn)壓電源的輸出電壓范圍為0～18V串稀，額定工作電流為0.5A除抛，并具有+、-步進電壓調(diào)節(jié)功能母截，其最小步進為0.05V到忽，紋波不大于10mV，此外清寇，還可用LCD液晶顯示器顯示其輸出電壓值喘漏。

　　1 系統(tǒng)硬件設計

　　本系統(tǒng)由電源模塊、調(diào)壓模塊华烟、D/A轉換模塊塞补、顯示與鍵盤模塊組成青烙，圖1所示是該直流數(shù)控穩(wěn)壓電源的結構原理框圖。

　　1.1系統(tǒng)電源模塊

　　在圖1中喻丐，220V市電經(jīng)220V/17.5V變壓器降壓后得到的雙17.5V交流電壓卸矾，經(jīng)過一個全橋整流后可得到±21V兩路電壓，其中一路+21V電壓供給調(diào)整管篷浅，作為電源對外輸出，另一路經(jīng)三端穩(wěn)壓器7815得到+15V婿孟，再經(jīng)過7805得到+5V的電壓客娱。-21V的電壓則經(jīng)三端穩(wěn)壓器MC7915得到-15V電壓，以作為系統(tǒng)本身的工作電源孟盅。

　　1.2電壓調(diào)整模塊

　　該穩(wěn)壓電源中的電壓調(diào)整模塊電路如圖2所示圈机。其中調(diào)整管采用復合管形式(由Q1、Q3組成)悠怕，以實現(xiàn)大電流輸出偏戳，由于該設計要求Iomax=0.5A，Iomin=0A隶谒，Pm=(Vimax-Vomin)Iomax=(18-0)×0.5=9W攻泼，因此，本電路中的調(diào)整管可選TIP41(其Icmax=6A>Iomax=0.5A;Pcw=65W>9W鉴象，VCEOmax=100V>18V)忙菠，當然，也可以選用2N5832纺弊。

　　電路的比較放大采用運放NE5534來設計牛欢，該器件具有共模抑制比高，響應速度快和壓擺率高的特點淆游。設計時可由R10傍睹、R11A、R12組成分壓取樣電路犹菱，并要求R10/(R11A+R12)=1/4拾稳，即當輸出電壓存在△UO=0.05V時，△Ua=0.04V腊脱，這與DAC的輸出(10/255=0.04V=1LSB)變化一致熊赖。事實上，經(jīng)過DAC轉換以將電流轉換為電壓并進行電壓放大后虑椎，即可將得到的10V電壓送比較器NE54534的同相端作為比較的基準電壓咱窜。由于DAC0832是8位的D/A轉換器，故有255步進疚傲。由此寂逛，當CPU控制DAC變化1LSB時缚扩，其對應Va的變化為0.04V，故Uout的可調(diào)變化量為0.05V(步長)亏铃。NE5534和Q1闪妓、Q3及取樣電路構成的負反饋電路可實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的(穩(wěn)壓)。

　　電路中的過流保護由R9與02完成穴眼。當Io>0.7A時甚庇，VR9=R9Io≥1×0.7=0.7V，此時Q2導通没赔，并對調(diào)整管Q3的基極分流葵嗦，使TIP41的導通電阻增大，輸出電壓降低取铃，從而達到過流保護的目的英品。必要時，也可接入一紅色發(fā)光二極管作為過流指示族壳。該系統(tǒng)的短路保護采用保險管來完成憔辫。

　　1.3D/A轉換模塊

　　本系統(tǒng)中的數(shù)模轉換電路如圖3所示。它由DAC0832仿荆、兩級低漂移的運放μA714及VREF電路組成贰您。DAC0832和運放U3A將CPU發(fā)出的8位二進制數(shù)據(jù)轉換成0～-5V的電壓，然后經(jīng)運放U3B反向放大2倍拢操，以得到0～10V電壓枉圃。因此，該DAC的轉換分辨率為10/(28-1)=0.04V庐冯，即CPU輸出給DAC的數(shù)據(jù)變化為1Bit孽亲，DAC輸出電壓的變化為0.04V。VREF電路為DAC提供基準電壓展父，調(diào)節(jié)R5A返劲，可使基準電壓保持為5V。

　　1.4顯示與鍵盤模塊

　　本電源中的電壓顯示與鍵盤電路如圖4所示栖茉。當輸出電壓經(jīng)R13限流和R14取樣后篮绿，即可送如TLC2453-1進行模數(shù)轉換。圖4中的TLC2453-1為11通道狭缰、12位串行A/D轉換器羽剪，具有12位分辨率，轉換時間為10μs罪靠，有11個模擬輸入通道殴燃，3路內(nèi)置自測試方式，采樣率為66kbps季糜，線性誤差±1LSBmax斯荒，同時帶有轉換結果輸出EOC卤索，并可單、雙極性輸出挨狡。通過其可編程的MSB或LSB前導可編程輸出數(shù)據(jù)長度斯泥。TLC2453-1的時鐘頻率選用4.1MHz，電源輸出電壓Uo的取樣信號從IN0輸入迫赞，芯片的I/O時鐘端啼阵、數(shù)據(jù)輸入端、轉換數(shù)據(jù)輸出端扑轮、片選端分別與AT89S51單片機的P2.3撤奸、P2.2、P2.1鹅经、P2.0相連，然后經(jīng)單片機處理后從P0口輸出怎诫，在經(jīng)排阻9A472J驅(qū)動后送字符型液晶顯示屏SMC1602A顯示輸出電壓瘾晃。電路中AT89S51單片機的晶振頻率選用12MHz，P1.0～P1.3接調(diào)壓按鈕幻妓。增加電壓時蹦误，粗調(diào)用按鍵S1，步進為1V肉津，細調(diào)用S2强胰，步長為0.05V;減小電壓時，粗調(diào)用S3妹沙，步長為1V偶洋，細調(diào)用S4，步調(diào)為0.05V距糖。這樣玄窝，經(jīng)過它們的有機結合便可將輸出電壓調(diào)節(jié)到所需的電壓。

　　2 系統(tǒng)軟件設計

　　本電路的主程序流程如圖5所示慢杜。

　　3 結束語

　　本文給出的直流數(shù)控穩(wěn)壓電源采用硬件組成的閉環(huán)反饋模式來進行穩(wěn)壓讼崔。電路中采用共模抑制比高、響應速度快炫咱、壓擺率高的NE5534作比較器死辫，從而提高了穩(wěn)壓的可靠性和精度;而采用12位A/D轉換模塊完成電壓的測量，并用LCD液晶顯示投圣，則提高了測量的準確性和直觀顯示能力檬舀。本電路的開機預置輸出電壓為5V，并可采用步進方式調(diào)節(jié)輸出電壓脓脸，最小步進為0.05V斋垫。經(jīng)過測試篷低，本電路的輸出電壓范圍可達到0～18V，額定電流可達到0.5A届饰，可應用于實驗教學與工程實踐中其种。

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