数控直流稳压电源实验报告

数控直流稳压电源实验报告

学院：信息学院

专业：电气工程与自动化

班级：12自动化班

姓名：陈志强

学号： 3

指导老师：胡乾苗

2014年7月8日

数控直流稳压电源

一、系统初步设计

直流稳压电源框图：

我们只对稳压电路部分进行设计，前三部分利用现成的实验室稳压电源。即

U=实验室稳压电源的输出电压

I

1.1.1 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。

1.1.2 基本要求

（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）用数码管显示输出电压值，当输出电压为15V时，数码管显示为“15”。

1.2基本工作原理

1.2.1 串联型稳压电路

稳压电路较常用的串联型线性稳压电路具有结构简单、调节方便、输出电压稳定性强、纹波电压小等优点，其原理图如图1所示。输入电压为整流滤波电路的输出电压。稳压电路的输出电压为：

（1-1）

由式（1-1）可知输出电压与基准电压为线性关系，当改变UZ 的大小，则输出电压也将发生变化。如果此基准电压时一个数控基准电压，则此稳压电路就可以构成一个数控的稳压电源。

图1 串联稳压电路原理图

1.2.2 数控基准电压源

数控基准电压源的原理框图如图2所示。数控基准电压源的电压大小可以通过可逆计数器预置数据，计数器的内容对应于稳压电源的输出电压，同时该计数值经译码显示电路，显示当前稳压电源的输出电压。计数器的输出送至D/A 转换器，转换成相应的电压，此电压去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出

电压以1V 的步进值增或减。

图2 数控基准电压源框图

1.2.3 数字直流稳压电源总框图

图3 数字直流稳压电源总框图

二．单元电路设计系统

单脉冲通常可以用按键产生，实际的电路有多种形式，可以由门电路构成，也可以由集成单脉冲触发器构成。

按键闭合：C 充电，τ充=R 1C ，按键断开：C 放电，τ放=R 2C ，G ：施密特触

1

2

2()N O

U

U R R R =+1

2

2

()P U R R R =+

U 'O

发器，有V T+、V T-，则u c与u o的波形为：

2.1.2VCC值估算

根据实验公式：

VT+可根据选用的施密特触发器型号，从下表查得

表1 CD40106 阈值数值

综上，取Vcc=5V,V T+=3.6V,可计算得到选取R1=0.2R2。

2.1.3 R、C估算

按键闭合后，必须能使电容C充电到V T+以上，从而使施密特触发器输出翻转。设：充电开始到u C=V T+所需时间为t W。则：

故：

其中：

综上，若假设手按键时间为1ms，C=0.1uF,R1=0.2R2,且t W必须小于手按键时间，根据实验室器材的具体情况，选取R1=2KΩ.R2=10KΩ.

2.2 可逆计数器电路

可逆计数器可直接用74LS192/74LS193实现。为使D/A转换方便起见，本实验选用十六进制的 74LS193。

2.3 D/A转换电路

D/A转换电路有多种型号，我们选用最常用的DAC0832 D/A转换芯片为例，说明D/A 转换电路的设计。

①、内部结构

VREF ：参考电压输入端，电压范围为±10V；

Iout1： D/A转换器电流输出端，接外部运放的反相输入端；

Iout2： D/A转换器电流输出端，接外部运放的同相输入端；

RF：反馈电阻端，内部已有与倒T型网络匹配的电阻R。接外部运放的输出端。

D/A转换电路有多种型号，我们选用最常用的DAC0832 D/A转换芯片为例，说明D/A转换电路的设计。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。

2.3.1 D/A 转换电路的连接

图4 DAC0832完全直通方式连接图

2.3.2 D/A 转换电路的参数V REF 设置

8位 D/A 转换器的输出电压为： 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。

1> 若选低4位，则：

步进值为： 2> 若选高4位，则：

步进值为：

综上所述，根据实验室所提供电源的实际情况和减小实验误差，选取高4位，

VREF =-5V 。则'0U ∆=0.3125V, 2.3.3 D/A 转换电路的外接运放选取 运放的最大输出电压为：

运放的最大输出电流为：

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 。

2.4 稳压电路

2.4.1 稳压电路连接图 2.4.2 输入电压UI 的确定

由模电知识：

因设计指标： ，一般 故 考虑电源电压波动10%，则： ， 即： 取

2.4.3 调整管参数选择

设计指标： 由模电知识可知： 选择管子时，应使 256

REF

O

V U '∆=-4225616REF REF

O

V V U '∆=-⋅=-240

0~256

O

REF

U V '=-max 240240

109.375256256

O

REF U V V '==⨯=Im max in O CES

U U U >+max 15O U V =2CES U V =Im 17in U V

>I 0.917U V >I 18.9U V

>max 0~500L I mA =0~15O U V

=max max 1max max 500C E R L L I I I I I mA

≈=+≈=max

1.1CM

C I I

>max 1.1CEO CE U U >max 1.1CM C P P >