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单片机的可调直流电源设计

2015-07-03 10:13:25 来源:  作者:
摘要:查阅网上的数显可控直流稳压电源资料,得到以下电路图:这种方案不仅对变压器要求高,而且使用了7块芯片,连接复杂,其中参数选择有多处错误。我们决定应用其原理,从新设计一套方案。

   设计要求及技术指标

  数控直流稳压电源

  (2)输出电压Vo=±12V,最大输出电流Iomax=1A

  (3)输出纹波电压ΔVop-p≤5mV

  可控部分:

  • 1)输出电压:0~9.9V步进可调,调整步距0.1V。

  • 2)输出电流:≤500mA。

  • 3)精度:静态误差≤1%FSR,纹波≤10mV。

  • 4)显示:输出电压用LED数码管显示。

  • 5)电压调整:由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减。

  数显、控制部分:

  查阅网上的数显可控直流稳压电源资料,得到以下电路图:

  这种方案不仅对变压器要求高,而且使用了7块芯片,连接复杂,其中参数选择有多处错误。我们决定应用其原理,从新设计一套方案。

  电路图如下:

  此电路由6部分组成:

  (1) 正负12V直流稳压输出

  (2) 数字电路供电电源

  (3) 单片机控制系统

  (4) D/A转换及其输出

  (5) 数字显示

  (6) 负反馈可控直流输出

  一、正负12V直流稳压输出

  电路图及仿真结果如下:(带1千欧负载)

  交流信号:

  二、数字电路供电电源

  通过正12V直流稳压电源与两个大电阻分压,得到4V参考电压,在通过电压跟随器为数字电路供电。

  其中所选电阻为

  电压跟随器为LM324

  三、单片机控制系统

  包括最小系统及各引脚引线。单片机:STC12C4051AD,20引脚DIP封装,与AT89C2051通用。11.059MHz晶体振荡。

  程序原理:设置电压初始值为5.1V,由P1口的低7位输出,连接到DAC0832的高8位地址,最低位接电源。然后连接DAC0832的选片线到单片机P3.7口,由P3.7口输出负跳变,实现DAC的数据锁存。由于单片机指令周期过短,小于DAC0832的最小负跳变时间间隔。加入de1延时,使芯片输出正确的模拟电压。

  按加号键加0.1V,按减号键减0.1V,按键扫描时间间隔0.2秒。

  四、D/A转换及其输出

  DA转换芯片的输出只能为负,所以经过反向比例放大,输出正向控制电压。

  五、数字显示

  使用了两块BCD七段数码管驱动芯片,分别驱动两个八段数码管。(使用A型数码管,即共阴极)其中第一个数码管的小数点接电源。

  六、负反馈可控直流输出

  采用大功率三极管的共集极组态作为输出,由LM324进行控制。由DA转换所得的电压作为LM324的参考电压,通过调节反馈电阻来使输出电压与数字显示的电压一致。

  实际电路中,由于三极管选购失误,暂时不能获得大功率三极管。我们用一个普通的NPN型三极管来代替,调节反馈电阻的值,实现了功能,误差在0.05伏特以内,通过四舍五入,可认为数显电压值就是实际电压值。若与实际有偏差,还可以现场调节反馈电阻,校准数显。

  改进:

  (1)为使结构紧凑合理、美观大方,我们准备重新设计电路结构,新的电路板将吸取这次的教训,提高稳定性和健壮性。

  (2)为提高电源的效率,我们准备使用开关型直流电源,降低对功率的要求,提高对效率的要求。

  (3)为减少芯片数量,降低成本,降低焊接难度,我们决定使用单片机直接驱动数显,使用动态显示。程序如下:(未进行仿真,准备进行硬件仿真。)

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