数控直流稳压电源(完整版)

数控直流电源

摘要本文所介绍的数控直流稳压电源，电压输出范围为0到9.9V，在控制端由“+”、“-”两键分别控制输出电压的步进增减，步进值为0.1V,并且输出电压可预置在0∽9．9V之间的任意一个值；输出电压值用LED数码管显示。与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点，其输出电压大小采用数码管显示，主要用于要求电源精度比较高的设备，或科研实验电源使用，并且此设计没有用到单片机，只用到了数字技术中的可逆计数器，D/A 转换器，译码显示等电路，具有控制精度高制作比较容易等优点。

关键词稳压电源；数控；数模转换；可逆计数

目录

1.设计任务与要求 (3)

1.1设计任务 (3)

1.2基本要求 (3)

2.方案论证与比较 (3)

2.1方案一 (3)

2.2方案二 (3)

2.3方案三 (4)

2.4方案论证与比较 (5)

3.理论分析与概述 (5)

3.1 概述 (5)

3.2 稳压电路设计 (5)

3.2.1 稳压电路基本原理 (5)

3.2.2 数控基准电源 (8)

3.3 “+”,“-”键控制的可逆计数器的设计 (8)

3.3.1 工作原理 (8)

3.3.2 元件的选择 (10)

3.4 数字显示电路的设计 (10)

3.4.1 工作原理 (10)

3.4.2 原件选择 (11)

3.5 D/A 转换电路（数模转换器）的设计 (11)

3.5.1 DAC0832 工作原理 (11)

3.5.2 DAC0832 芯片的特点 (12)

3.6 调整输出的设计 (12)

3.6.1 运放的选取 (13)

3.6.2 取样电路R1、R2的选取 (13)

4.电路调试 (14)

5.性能指标测试 (14)

5.1 测试所用仪器 (14)

5.2 测量步骤 (14)

6.改进措施 (15)

7.结论 (15)

8.本设计部分主要电路 (15)

8.1 数显电路的仿真实现 (15)

8.2控制电路的仿真实现 (16)

8.3 数模转换电路的仿真实现 (16)

8.4 输出电路的仿真实现 (17)

9.总结与体会 (18)

参考文献 (18)

附录 (19)

1.设计任务与要求

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。

1.2基本要求

1>、输出直流电压调节范围0~9.9V，纹波小于10mV。

2>、输出电流0~500mA。

3>、输出直流电压能步进调节，步进值为0.1V。

4>、由“+”、“-”两键控制输出电压步进值的增或减。

5>、用数码管显示输出电压值，当输出电压为9.9V时，数码管显示为“9.9”。

2.方案论证与比较

2.1方案一

如图1.11所示，该方案的控制部分采用8031单片机，输出部分也不采用传统的调整管方式，而是在D/A转换之后，经过稳定的功率放大得到，因为使用了单片机，整个系统可编程使得系统的灵活性大大增加。但是对于我们尚未涉足单片机，该方案哟一定的难度。

图2.1 单片机的控制方案

2.2 方案二

如图1.12所示，该方案使用一套十进制计数器，一方面完成预置电压的译码显示，另一方面其输出作为EPROM的地址输入，而由EPROM的输出经D/A变换后控制误差放大器的基准电压来实现输出步进。该方案将控制数据烧录在EPROM中，使系统设计的灵活性降低。

2.3 方案三

该数控直流稳压电源共有六部分组成，其中输出电压的调节是通过“+”和“-”两个按键来操作的；步进电压精确到0.1V去控制可逆计数器分别作加，减计数；可逆计数器的二进制数字输出分两路运行，一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电压值；另一路进入数模转换电路（D/A转换电路）；数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电压，然后经过射极跟随器的控制,调整输出级，使输出稳定直流电压。

可逆计数器的输出是依次递增或递减的数字量，经过D/A转换后变成模拟电压值。由于电压的数值可以把输出的模拟电压经过A/D转换再显示，也可以直接把D/A转换前的数字量直接经译码显示。

其原理方框图和总体控制电路图如下图所示：

12--18V

图 2.2 传统的调整管方

图2.3原理方框图和总体控制电路图

2.4 方案论证与比较

比较上述方案知，方案三具有成本低、电路简单、实用性强的优势，本设计选择方案三。该方案可简述为：数字控制部分用+/—按键控制产生可增加货减少的BCD 码。BCD 码送到D/A 转换电路，转换成相应的电压，此电压通过放大到合适的电平后加到可调稳压电路，控制输出电压以手动0.1V 的电压步进（或步减），或直流变化到某一设定的电压值。

3 理论分析与概述

3.1 概述

此数控直流稳压电源共有六部分，输出电压的调节是通过“+，-” 两键操作，步进电压

精确到 0.1V 控制可逆计数器分别作加，减计数，可逆计数器的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电压值；另一路进入数模转换电路（D/A 转换电路），数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制,调整输出级，输出稳定直流电压。为了实现上述几部分的正常工作，需要另制15V ，和5V 的直流稳压电源，及一组未经稳压的12V~17V 的直流电压。此下所讲的数控电源主要就是对此组电压进行控制，使输出 0~9.9V 的稳定的可调直流电压。

3.2 稳压电路设计

3.2.1 稳压电路基本原理

1、直流稳压电源框图

变压器：变压(通常是降压)和隔离。

整流电路：是将交流电转换为脉动的直流电。

滤波电路：是将脉动直流中的交流成分尽可能滤除，使输出电压变得平滑。

稳压电路:稳定输出电压，即当电源电压，负载和环境温度在一定范围内变化时，稳压电路能自动的调节使输出的直流电压基本保持不变。

电源 变压

整流 电路

滤波 电路

O

~220V

50Hz