基于單片機的智能穩(wěn)壓電源
電流傳感器是由一段康銅片串接在電源輸出電路中制成赔硫,電壓傳感器使用電阻分壓方式滨达,單片機系統(tǒng)通過電流得滤、電壓傳感器檢測電流和電壓跳蚓,測得兩路模擬信號,先通過各自放大器放大成與A/D轉(zhuǎn)換器相匹配的信號房包,經(jīng)多路選擇開關(guān)CD4051送給A/D轉(zhuǎn)換器抠建。
1引言
直流穩(wěn)壓電源是一種常見的電子儀器,廣泛地應(yīng)用于電子電路他案、教學(xué)實驗和科學(xué)研究等領(lǐng)域盛己。目前使用的直流穩(wěn)壓電源大部分是線性電源,利用分立器件組成质驻,其體積大弊肢,效率低,可靠性性差汁匪,操作使用不方便蠕为,自我保護功能不夠,因而故障率高贩俺。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展艘珊,各種電子、電器設(shè)備對穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高洋魂,穩(wěn)壓電源不斷朝著小型化绷旗,高效率,低成本副砍,高可靠性衔肢,低電磁干擾庄岖,模塊化和智能化方向發(fā)展。以單片機系統(tǒng)為核心而設(shè)計制造出來的新一代智能穩(wěn)壓電源不但電路簡單角骤,結(jié)構(gòu)緊湊隅忿,價格低廉,性能卓越邦尊,而且由于單片機具有計算和控制能力硼控,利用它對采樣數(shù)據(jù)進行各種計算,從而可排除和減少由于騷擾信號和模擬電路引起的誤差胳赌,大大提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度牢撼,降低了對模擬電路的要求。智能穩(wěn)壓電源可利用單片機設(shè)置周密的保護監(jiān)測系統(tǒng)疑苫,確保電源運行可靠熏版。輸出電壓和限定電流采用數(shù)字顯示,輸入采用鍵盤方式恒建,電源的外表美觀系亭,操作使用方便,具有較高的使用
價值差赂。
2工作原理
本智能穩(wěn)壓電源以開關(guān)電源為基礎(chǔ)電路晋合,以高性能單片機為控制核心,組成數(shù)據(jù)處理電路拨俏,在檢測與控制軟件支持下掐腕,通過對開關(guān)電源輸出電流、電壓進行數(shù)據(jù)采樣與給定數(shù)據(jù)比較智复,從而調(diào)整和控制開關(guān)電源的工作狀態(tài)捺再,同時監(jiān)測開關(guān)電路的工作溫度和輸出電流大小,其工作原理框圖如圖1所示光樱。市電經(jīng)整流糜隶、濾波變成直流電送入開關(guān)調(diào)整電路,開關(guān)調(diào)整電路在單片機的控制下輸出穩(wěn)定的直流電尿愿。用戶可根據(jù)需要通過鍵盤給定穩(wěn)壓電源輸出的電壓值及最大輸出電流值会激,單片機系統(tǒng)自動對電源輸出電壓和電流進行數(shù)據(jù)采樣,并與用戶給定數(shù)據(jù)進行比較呛梆,然后根據(jù)設(shè)置的調(diào)整算法控制開關(guān)調(diào)整電路锐涯,使電源輸出電壓符合給定值,單片機在調(diào)整電源輸出電壓的同時還要檢測電路的工作溫度和輸出電流削彬,倘若超過給定值全庸,就啟動保護電路秀仲。
3硬件設(shè)計
3.1單片機組成系統(tǒng)
智能穩(wěn)壓電源的單片機系統(tǒng)是以8031為CPU融痛,包括8kRAM(芯片6264數(shù)據(jù)存儲器)和16kROM(芯片27128程序存儲器),以及1kEEROM。EEROM是用來保存最后一次從鍵盤輸入的電壓雁刷、電流數(shù)據(jù)以及溫度覆劈、脈寬調(diào)整數(shù)據(jù)等,每次開機時單片機從EEROM中讀出數(shù)據(jù)控制電源輸出沛励。另外還擴充一片集成電路8155來補充8031的I/O口责语,其中8155的A口作輸出,提供LED顯示數(shù)據(jù)口目派,B口作鍵盤輸入口坤候,C口作為輸出,提供開關(guān)調(diào)整電路激勵脈沖信號咧歪。具體框圖見圖2投篇。
3.2傳感器輸入通道及A/D轉(zhuǎn)換
電流傳感器是由一段康銅片串接在電源輸出電路中制成,電壓傳感器使用電阻分壓方式厦湘,單片機系統(tǒng)通過電流爸备、電壓傳感器檢測電流和電壓,測得兩路模擬信號哺里,先通過各自放大器放大成與A/D轉(zhuǎn)換器相匹配的信號荤勤,經(jīng)多路選擇開關(guān)CD4051送給A/D轉(zhuǎn)換器。由單片機CPU控制選擇有關(guān)通道進行分時切換骄鸽,實現(xiàn)二選一鹉陪,依次將兩路模擬信號送至AD1674轉(zhuǎn)換器,進行A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號铅粉,再經(jīng)光電耦合器送入8031單片機檩榕。
溫度傳感器采用ADI推出的固態(tài)溫度調(diào)節(jié)開關(guān)AD22105,其應(yīng)用電路原理如圖3所示栓稻。它僅需一只外部電阻即可將溫度精確設(shè)置在-40℃~+150℃寬的工作溫度范圍內(nèi)的任意一點关揣。安裝時將溫度傳感器與開關(guān)管相接觸,檢測開關(guān)管工作時的溫升土辩,當(dāng)開關(guān)管溫升超過給定值(如80℃)時支救,AD22105的輸出將切換,其轉(zhuǎn)換變化直接輸入8031拷淘。
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