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一种新型的数字式可调稳压电源的电路研究

2015-07-11 16:02:40 来源:  作者:
摘要:数字式可调稳压电源原理介绍

   一、数字式可调稳压电源原理介绍

  1.方案分析与选择

  方案一:数控部分用单片机带动数模转换芯片提供线性稳压电压的参考电压。

  优点:对于单片机,系统工作在开环状态,对数模转换的精度要求较高,设计成本低。

  缺点:功耗较大,LED数码管输出显示不是系统的精确输出电压,须对它进行软件补偿。

  方案二:数控部分用AVR单片机的PWM组成开关电源,再利用AVR的AD转换对输出电压进行实时转换,利用软件进行电压调整以达到稳压。

  优点:硬件简单,稳压的大部分工作由软件完成,对单片机的运行速度要求很高,利用手头的ATmaga16L单片机最高8MHz工作频率很难达到速度要求。对软件要求较高,功耗小。

  缺点:输出纹波电压较大,对软件的要求很高。

  方案二简单的电路结构起初对设计者很吸引,但是后来了解到AVR单片机的PWM的精度用于开关电源比较勉强,而且开关电源有个通病:纹波电压大,考虑到设计目标对电源的功耗要求不是很严,同时为了保证纹波足够小也鉴于自身对于51单片机和线性电源较为熟练,故选择方案一。

  2.总体设计原理

  本设计采用AT89S52单片机作为整机的控制单元,利用4×4键盘输入数字量,通过控制单元输出数字信号,再经过D/A转换器(DA0832)输出模拟量,最后经过运算放大器隔离放大,控制输出功率管的基极,随着输出功率管的基极电压的变化,间接地改变输出电压的大小。

  二、数字式可调稳压电源硬件电路设计

  本系统的硬件电路设计主要围着AT89S5 2单片机作为整机的控制单元用P R O T E L99SE设计软件来布线的,其中还用到了模数转换芯片DAC0832、外部存储芯片24C01、放大器芯片LM324、4×4矩阵式键盘、数码管等其他器件。总体框图考虑到各个元件的电气特性,例如元器件之间的干扰问题,接地问题,布线问题等,本系统将硬件电路设计分为数字部分和模拟部分。

  (一)稳压电源数字部分电路

  稳压电源数字部分电路即单片机外围接口电路主要包括:DAC0832数模转换电路、EEPROM接口电路、键盘接口电路、扬声器接口电路、复位电路、晶振电路及数码管显示部分电路。

  1.单片机外围接口总电路

  单片机AT89S52与外围器件的接口总电路如图1所示,下面将各部分电路介绍,AT89S52的P0、P2.5-P2.7接数码管输出显示部分电路,其中P0口用来输出字段码;P2.5-P2.7用来输出数码管选通位信号;P2.0、P2.2分别接外部存储芯片24C01的数据线(SDA)和时钟线(SCL);P2.3接扬声器电路,为执行内部程序指令,EA/VPP必须接VCC.

  AT89S52的P1口与数模转换芯片DAC0832相连接,用来输出数字量信号;RST为复位脚,用来输入复位信号,同时它还与P1.5-P1.7一起用作ISP下载端口;P3口用做键盘信号输入端口,XTAL1、XTAL2接晶振电路。

  2.单片机外围电路接口电路

  主要有:24C01与单片机AT89S52接口电路、4×4矩阵键盘接口电路、扬声器电路、AT89S52单片机复位电路及外部晶振电路、数码管显示部分电路。下面简单介绍一下存储芯片。

  稳压电源设计中利用它存储电压输出值,实现掉电保存当前电压值的功能。它的引脚1、2、3、4、7接地;8脚接+5V;5脚与6脚分别接单片机的P2.0、P2.2的同时接5.1K上拉电阻后再接+5V(因连接总线的器件的输出端必须是集电极或漏极开路,以具备线“与”功能)。

  3.数字部分电路PCB设计

  本系统中,数字部分电路PCB采用Protel99se软件进行设计。

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