数控直流稳压电源-电子产品世界论坛
数控直流稳压电源
作者：百色学院 何祖乾 王晓琼 蒙绍敏
指导教师：宁建光 吴再群
　　作品简介
　　作品全景图　　
&　　开发背景：
　　在各种低功耗的芯片以及用电器的大量使用下，使用如78XX系列稳压芯片只能输出固定的一种电压，灵活性差，而且无法满足任意电压的需要。难道每使用一个新的用电器就做一个新的电源?这样很是麻烦，而且还不能清晰的看到电流的变化，在这样的背景下，我们制作了一个数控直流稳压电源。
　　结构说明：
&&&&&&& 我们的数控直流稳压电源大致结构为：按键输入-&pwm输出-&滤波放大-&提供基准电压-&扩流输出-&AD采集电流电压-&过流保护?-&液晶显示。
　　功能：
&&&&&&& 我们的数控电源不仅可以拥有步进1V、0.1V，而且还有常用电压切换输出，过流保护，过流声光报警，还可以自由选择电压输出，过流保护电流。
　　使用说明：
　　进入开机界面，按下&选择模式&按钮，选择&预设电压&或者&报警电流&设置模式，并在相应的选项后面出现&-&的标志。然后选择&+-1.0V/A&或者&+-0.1V/A&,设定相应的数值，按&确定&键输出。也可以直接按&常用电压&设置按钮，分别对应是3.3V、5.0V、9V、12V、15V、18V，这里是直接按下就输出了，然后当我们想重新输入的时候，可以直接按&软件清0&的按键清零，就不用去按复位键了。当出现过流保护的时候，其他的按键都不起作用，必须排除故障之后方可使用，排除故障后3秒便可自动恢复原来设定的电压。
　　平台选型说明
　　单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心)为平台
　　设计说明
　　设计原理：　　
&　　利用stc15F2K61S2芯片为控制核心,先检测按键的输入，再利用PCA定时器输出相应的pwm，然后经过两阶的RC滤波得到一个平缓的电压，相当于一个DA输出，再经过运放OP07，放大3倍得到-1.25V&18.75V接到LM317的调整端，因为OP07的反相端接的是0.42V的电压，所以当PWM输出为0的时候，运放输出是-1.25V，刚好可以使得LM317达到0V输出，因为LM317的电流比较小，所以我们使用了一个大功率三极管2N3055扩流输出，输出的电压经过(3.9k+5.1k)与1k电阻分压，衰减10倍，然后把电压采集回来，电流的采集则是利用一个大功率的0.1欧姆电阻与负载串联分压，再差分放大10倍后经AD采集回来，在液晶上显示，然后检测是否过流，如果过流则绿灯灭，红灯亮，蜂鸣器报警，电压输出0，保护电路，3秒之后继续检测是否还过流，过流则继续保护，一直到故障排除为止。如果没有过流，则红灯灭，绿灯亮，然后返回按键检测。我们为了提高电压的输出，当检测到按键的输入超过15V时，我们使继电器切换到另外一路，另外一路的起始电压是15V，也就是说PWM=0V输出时，通过电阻分压LM317是输出15V的。所以我们的输出电压可以达到0&28V。如果输入的电压足够高的话，可达30V。我们这里是利用一个24V的交流电整流输入。
　　设计方案：
　　主控：因为本次比赛已经确定主控就是stc15F2K61S2芯片，所以其他的就不考虑了。
　　稳压主回路：1、可以利用LM338稳压芯片，优点电流够大，可以省去扩流的部分，但是难找，价格稍贵。2、利用LM317稳压芯片，优点就是价格便宜，容易找到，和LM338特性一样，缺点是电流稍微小了一些，可以扩流。综上我们选择LM317.
　　电压采集：利用(3.9K+5.1K)和1K电阻分压，衰减10倍，使电压在0&5V内。
　　电压采集：利用一个0.1欧姆的水泥电阻串联负载分压，再经过差分放大10倍，使电压在0&5V内。
　　电压切换：当输入的电压超过15V的时候，继电器切换到另一通道，另一通道经过电阻分压，起始电压是15V。所以电压就叠加到了0&28V。
　　显示：1、LCD1602优点就是便宜，可以显示两行，缺点是不能显示中文。2、lcd12864稍微贵了一点，但是可以显示中文，可以显示四行。
　　3、TFT彩屏，优点显示多，可以显示彩色，缺点程序量大，价格贵。
　　综上：我们采用lcd12864。
　　基准电压：1、DAC芯片，输出比较稳定，价格高，增加了外围电路。
　　2、因为主控自带有PWM输出，可以当DA来使用，减少外接电路，简化电路设计。故选择PWM模拟DA。
　　最终方案：最后,我们使用PCA定时器输出PWM经过滤波放大，提供到LM317的调整端,经过AD采集把采集到的数据显示在LCD12864上面。当输入电压超过15V时，使用继电器切换。
　　作品特色
　　数控电源的使用，就不再局限于单一电压，对于平时的调试使用显得更加方便，不仅降低了耗材，而且使用的范围比较广泛。在使用不同电压的场合就可以随意调整，不用重新再做一个稳压电源。最主要的是价格低廉。而且我们的数控电源操作简单，易于使用。
　　先进性：STC15F2K61S2集成了AD采集，PWM模拟DA输出，达到智能控制的效果。
　　实用性：能输出0&28V的电压。简化电路。操作灵活。步进可以达到+-1.0V，+-0.1V。常用的电压直接切换。
　　创新性：价格低廉，而市场上数控电源比较少，且比较贵。
系统演示视频：
很好，功能齐全。
能输出多大的功率！！这才是关键
我觉得这个方案一般吧，能否考虑buck加ldo的方式
前几天研究过这个架构
可以说是最便宜的实验电源方案
花点心思可以加过流保护甚至是初级的恒流功能
匿名不能发帖！请先 [
Copyright (C) 《电子产品世界》杂志社 版权所有数控直流稳压电源设计；一、设计任务与要求1、设计任务；设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流；二、系统硬件设计；2.1系统的总体设计系统的计算；译码显示电路CU单脉冲产生电路CD基准电压图1系；可逆计数器D/A转换电路放大输出；2.2单元电路设计1、单脉冲产生电路；图2单脉冲产生电路；（1）、充电开始到uc=VT+所需时间为tw；?UR2uC(?)
数控直流稳压电源设计
一、设计任务与要求 1、设计任务
设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。 2、技术指标 （1）、输出直流电压调节范围0~15V，纹波小于20mV。 （2）、输出电流0~500mA。 （3）、稳压系数小于0.2。 （4）、输出直流电压能步进调节，步进值为1V。 （5）、由“+”、“-”两键控制输出电压步进值的增或减。 （6）、用数码管与LED灯显示输出电压值，当输出电压为15V时，LED灯亮，数码管显示为“5”。 二、系统硬件设计 2.1 系统的总体设计系统的计算译码显示电路 CU 单脉冲产
生电路 CD 基准电压 图1 系统原理图 可逆计数
器 D/A转 换电路 放大输出
2.2 单元电路设计 1、单脉冲产生电路
图2单脉冲产生电路 （1）、充电开始到uc= VT+所需时间为tw。 则： uC(0?)?0,uC(?)?UR2,uC(tW)?VT? ? UR2uC(?)?uC(0)?R1ClntW?R1Cln所以
UR2?VT?uC(?)?uC(tW) R2VCC且 UR2?R1?R2 设从充电开始到uc=VT+所需时间tw为1ms， UR2
tW?R1Cln?1msU?VR2T? 取施密特触发器的VDD=5V，查得VT+=3.6V。 取R2=4R1=10 kΩ，则Vcc>(1+R1/R2)UT+=1.25 UT+。 取电容C=0.1uF，所以取R1为3.3 kΩ，R2为10 kΩ。 起始复位电路是用一个下拉电阻，控制电位，实现系统复位。
2、可逆计数器
图3 可逆计数器电路图 用两个单脉冲产生电路作为两个控制信号源分别在74LS193于74LS1912S的两个时钟脉冲输入端CPU和CPD加入两个单脉冲进行数字信号的控制。再配合4个与非门实现计数可循环的功能。 可逆计数器可直接用74LS192/74LS193实现。由于要求出电压能够在0~15V的范围内进行加、减调节，即计数器在范围内调节，且为使D/A转换方便起见，所以选用十六进制的可逆计数器芯片74LS193进行D/A转换。74LS191为十进制计数器，可以实现0~9的计数，再配合门电路和LED灯就可以实现数字显示。 74LS193原理如下所述： 74LS193的特点是有两个时钟脉冲（计数脉冲）输入端CPU和CPD。在RD=0、LD＝1的条件下，作加计数时,令CPD＝1，计数脉冲从CPU输入；作减计数时，令CPU＝1，计数脉冲从CPD输入。 RD=1时，直接清0；RD=0时，正常工作。 LD=1时，计数，实现步进；LD=0时，CP上升沿时刻置数：Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。
清零 置数 加时钟 减时钟 预置数输入 预置数输出 RD 1 0 0 0 LD x 0 1 1 CPu
CPd x x ↑ 1 x x 1 ↑ D0 x D0 x x D1 x D1 x x D2 x D2 x x D3 x D3 x x Q0 0 D0 Q1 0 D1 Q2 0 D2 Q3 0 D3 加计数 减计数 表1、74LS193功能表 3、显示电路 采用74LS192、74LS193和74LS00连接而成，具体电路如下：
图4 显示电路
LED灯在10~15时发光，其逻辑关系满足F=BD+CD，用与非门可实现。由于与非门无法驱动LED灯，故加上一个处于开关状态 的三极管，当基极有高电平的时候LED发光。而10~15时由于74LS192为十进制计数器，数码管可显示0~5。当超出15以后，74LS193会产生一个进位信号，利用这个进位信号使74LS192清零，则可以实现正循环。当74LS193从0开始减的时候会产生一个借位信号，利用这个信号对74LS192置数5，则可实现负循环。
七段数码管显示可通过CD4511驱动显示。接入数码管前加上限流电阻以延长数码管的寿命。 5、D/A转换电路
D/A转换电路
DAC0832是一个8位的CMOS集成电路D/A转换器。 1、工作方式： DAC0832可以有三种基本的工作方式：双缓冲方式、单缓冲方式、完全直通方式。根据实验电路要求，选取完全直通方式。
IOUT1 CS U'o －
WR2IOUT2 ＋
图6、完全直通方式 2、D/A转换电路的参数VREF设置 ： 8位 D/A转换器的输出电压为：
VREFVREF7650???UO(2d?2d?2d???2d)??D因计数器输出只有4位，只能接D/A转换器中D0~D7的4位，故输出电压与输入端的选择有关。 V 3210???REF(2d3?2d2?2d1?2d0)UO 256选取将可逆计数器中的输出端接入D/A转换电路的高4位 设Vref=-5V，则△U’o=0.313V， 因为设计指标为Uo=0~15V，步进值△Uo=1V 输出电压Uo=（1+R1/R2）U’o，步进值△Uo=（1+R1/R2）△U’o
??R2?UO?UO得R1/R2=2.2。 所以取R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=10KΩ。 3、输入电压UI的确定 由模电知识：UImin>UOmax+UCES 设计指标： Uo=15V
取UCES=2V。考虑电源电压波动10%，则：0.9UI>17V,即UI>18.9V。故所取 UI>17V。
4、调整管参数的选择 设计指标：
UO?0~15VUI?20V
UCEmax?UImax?UOmin?1.1UI?0?1.1?20?22VICm?IEmax?IR1?ILmax?ILmax?500mAax PC5m0?AICmaxUCEmax?500mA?22V?11W选择管子时，应使axILmax ?0~0m ICM?1.1ICmaxPCM?1.1PCmaxUCEO?1.1UCEmax 且根据、1、的资料可知： (1?R1)??UO?1调整管型号
13 9015 Icm/A 4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.1 Vce/V 400 40 25 20 45 45 表3、各调整管参数表 Pcm/W 1.5 0.625 0.3 0.225 0.625 0.45 综上所述，调整管选取13005。 5、 集成运放的选取： （1）、D/A转换电路的外接运放选取： 240240?U?V??10?9.375VREF运放的最大输出电压为： Omax256256 ?maxUO9.375V?I???0.9375mA运放的最大输出电流为： OmaxR10K?综上，所需运放的输出电压要大于9.375V，输出电流要大于0.9375mA。 （2）、设计指标： U?UOmax?UBE?15?0.7?15.7V放max运放输出电流： I放max?ILmax/??500mA/?I?0~500mAUO?0~15V运放输出电压： Lmax综上所述，可得集成运放的输出电压要大于15.7V，输出电流要大于500mA/B。 据LM324、LF353的资料可知 LM324四运放参数如下：Vo=332V；LF353双运放参数如下：Vo=+/-18V 综上所述，集成运放选取LF353，集成运放的Vcc=20V,VEE=-5V 6、纹波小于20mV的设置
通过在每个电源输入输出端加去耦电路可以实现纹波小于20mV。在调试中还发现纹波小于4mV，完全满足要求。 五．系统的组装
图7 系统PCB图 三亿文库包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、文学作品欣赏、外语学习资料、数控直流稳压电源设计83等内容。　
　电子信息工程学院 毕业设计开题报告数控直流稳压电源的设计 学生姓名: 专班学业: 级: 号: 指导教师: -1- 一 选题的依据和意义电源技术尤其是数控电源技术是一门... 　9 1 系统概况 1.1 系统设计要求设计的直流稳压电源主要包括供电电源、 稳压电路和数控三大部分, 具有的指标和功能 如下: 1) 要求:0-12V 输出可调。 2) 输出... 　数控直流稳压电源设计_电子/电路_工程科技_专业资料。数控直流稳压电源的设计数控直流稳压电源的设计 学学班 校: 院: 级: 学生姓名 : 指导老师 : 1 摘要:随着... 　5.包括设计系统工作的辅助电源。 3.课程设计报告内容 3.1 总体设计方案及总体方框图 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如下图所示。主 要包括三大... 　电子技术 课程设计说明书 题目: 数控直流稳压电源设计 学生姓名: 司梦娜(欧司朗 101) 学号:
院 (系) : 电气与信息工程学院 专业: 光信息科学与... 　基于DSP 的数控直流稳压电源的设计_电子/电路_工程科技_专业资料。基于DSP 的数控直流稳压电源的设计2014 届毕业设计说明书 数控直流稳压电源的设计 院、部: 学生姓... 　数字电子系统的数控直流稳压电源设计本系统以 AT89C51 单片机作为系统的核心,由 D/A 数字模拟转换模 块、按键、LED 串口显示模块等模块组成一个数控电源。该系统... 　29 2 基于 51 单片机数控直流稳压电源的设计摘要:随着科技的日益的发展,电子产品对电源的要求也越来越高。针对普通直 流电源一般不可以调节或调节范围小的缺点设计...基于ATmega16的数控直流稳压电源设计
> 基于ATmega16的数控直流稳压电源设计
基于ATmega16的数控直流稳压电源设计
从20世纪90年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。本文设计的直流稳压电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/A转换电路、直流稳压电路等部分组成。其中数控电源采用按键盘，可对输出电压及报警阈值以快慢两种方式进行设置，输出由单片机通过D/A控制驱动模块输出一个稳定电压。同时稳压方法采用单片机控制, 单片机通过A/D采样输出电压，与设定值进行比较，若有偏差则调整输出，越限则输出报警信号并截流。工作过程中，稳压电源的工作状态(输出电压、电流等各种工作状态)均由单片机输出驱动LCD显示，由键盘控制进行动态逻辑切换。以单片机为核心设计智能化高精度简易直流电源，电源采用数字调节，输出精度高，特别适用于各种有较高精度要求的场合。具有以下明显优点：(1)智能化程度更高，性能更完美；(2)控制灵活，系统升级方便；(3)控制系统的可靠性提高，易于标准化。1 直流稳压电源的基本原理直流电源电路一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。如图1所示。稳压电路经常采用三端稳压器，应用电路如图2所示，只要把正输入电压U1加到LM7805的输入端，LM7805的公共端接地，其输出端便能输出芯片标称正电压U2。实际应用中，输入端和输出端与地之间除分别接大容量滤波电容外，通常还需在芯片引出脚根部接小容量电容到地。C1用于抑制自激振荡，C2用于压窄芯片的高频带宽，减小高频噪声。如图2所示。2 数控恒压源的实现方案本文引用地址：传统的直流稳压电源通过粗调波段开关及细调电位器来调节，并由电位表指示电压值的大小。这种稳压电源存在读数不直观、电位器易磨损、精度不高、不易调准、电位构成复杂、体积大等缺点，基于单片机控制的数控直流电源不但实现了直流稳压的功能，而且没有上述的缺点。2.1 设计要求输出电压范围：0.0 V～9.9 V；输出电压的调整方式：步进，步进数值为0.1 V；显示方式：LCD1602液晶显示；监测D/A的输出电压值。2.2 数控电源的方案图3所示为数控电源的设计框图，其输出电压数值由键盘控制。通过键盘把需要输出的电压值以步进方式输入到单片机。这里电压采用单片机的PWM模拟电压输出。显示电路既可用来显示输出的电压值，也可用来显示键盘电路的调整过程。如果不满足输出电压的要求，将需要添加一个电压放大器。经过LM324线性转换后，得到所需电压值，另外对监测电压实际输出电压值进行采样，并将采样值通过单片机的A/D采样口送回单片机处理后显示。在该数字控制电源中，使用AVR芯片完成系统控制按键输入判断、电压数值显示以及对外部芯片的各种数字控制。3 数字控制部分ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器；数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾；具有4通道的PWM以及8路10 bit ADC。本系统的D/A选择常用的DAC0832。当其与单片机相连时电路和程序简单，只需把单片机的数据线与DAC0832的输入端直接相连即可。其各个引脚的连接及外围如图4所示。3.2 电压放大电路运算放大器通常工作在闭环状态， 将运算放大器的放大电路接上一定的反馈电路和外接元件， 就可以实现各种数学运算。运算放大器反馈电路有各种形式， 不同的反馈电路和不同的输入方式可以组成各种不同用途的运算放大电路。图6 是输入信号加在反相输入端的比例运算电路。其中R1为输入端电阻，Rf为反馈电阻， 它以并联负反馈的方式将输出电压反馈到反相输入端， 为了在输入信号Ui＝0 时， 输出Uo＝0 ， 电阻的选择应满足R2＝R1//Rf。这样可保证运算放大器的反相输入端与同相输入端的外接电阻相等， 使其处于对称平衡状态， 以消除运算放大器的偏置电流对输出电压的影响，因此，称R2为平衡电阻。由理想运放的两条重要结论可知，Ii&0，U+&U-。通过R1的电流I1， 即：If=I1， 又由于运放的通向输入端接地，U+=0 ， 所以可得U+&U- ， 也就是说， 当同相端接地，U +=0 时反相输入端电位U -&0， 它是一个不接地的& 地& ， 称为& 虚地& 。& 虚地& 的存在是运算电路在闭环工作状态下的一个重要特征。4 软件设计控制程序使用C语言编写，在ICCAVR平台下编译通过，运用双龙下载软件将程序下载到芯片。当按键按下，可进行电压调整，最大可调节电压为1 V，步进为0.1 V。在按键加减的过程中，LCD模块显示的电压随着上下变化，当按键不动作后，将单片机的PWM模拟输出电压经二次滤波电路输出，经线性，放大得到与显示电压值相同的电压。4.1 程序设计流程图设计流程图分为三大部分，即主程序流程图、键盘扫描流程图和键盘控制流程图。主程序流程图如图8所示。4.2 调试准备就绪后，将变压器通电，开始进行测试，检测它们是否达到设计要求。检查的项目包括输出电压范围、整个输出电压范围内的步进调整值、输出电压与预置电压是否匹配以及数字电压表功能的精准度。数控电源系统的供电由直流稳压电源提供，由硬件电路的&15 V电源和5 V电源提供。电压测试结果如表1所示。以上为电压测试结果，由于PWM的分辨率为0.2，所以其误差范围可以限制在0~0.2 V左右，在这个范围内产生误差是允许的。因此监测电压与输出电压基本一致。因为PWM输出为8 bit，分辨率=PWM占空比/250，那么当占空比值变化1时，其电压变化为0.02 V，之后运放将电压放大变化0.04 V。所以可达到电压变化精度为0.04 V。本系统以高性能的AVR单片机ATmega16芯片和8 bit精度的D/A转换器DAC0832为核心部件，利用常用的三端稳压器件LM7805的公共端与输出端固定的5 V电压特性，最终实现了数字显示输出电压值和电流值，达到了预期目标。
分享给小伙伴们：
我来说两句……
最新技术贴
微信公众号二
微信公众号一数控直流稳压电源设计 12p
资料大小：37 KB
运行环境：NT/2000/XP/2003/Vista
资料语言：简体中文
资料评级：
授权形式：资料共享
更新时间： 15:55:57
发布作者：咸菜包子
插件情况： 无插件，请放心使用
文件类型： RAR
解压密码：
安全检测： 瑞星
(需要 4 积分)
电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。
当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦
我来说两句 ()
电气热门下载
本月推荐下载文
Copyright & 2007 - 2012
All Rights Reserved.
E-mail: 手机：数控直流稳压电源的设计与制作-360文档中心
360文档中心免费免积分下载，各行业
知识、技术、信息等word文档下载网站
数控直流稳压电源的设计与制作
数控直流稳压电源的设计与制作的相关文档
文档推荐下载}