可调数显直流稳压电源创新研究型实验

可调数显直流稳压电源创新研究型实验

摘要：电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的技术，服务于各行各业。相比与传统的稳压电源电路，其具有操作方便，电压稳定度高的特点，目前

数字式直流稳压电源是电子技术的常用的设备之一，广泛应用于教学、科研等领域。

关键字：直流稳压；电源

本设计主要是利用了计数器和D/A转换器相结合的方式，其原理框图如下：该电源包括可控计数模块、数码显示模块、数模转换模块、输出电路模块等

部分组成，可通过按键对其输出电压值进一步控制（±0.1V），数码管显示电源的输出电压。

1.1控制电路的设计

控制电路是整个电路的核心部分，主要用来产生电压控制码。输出电压从

0～9.9V 以 0.1V 步进调节,至少需要 100 个状态。电路采用两片 74LS192 十进制计

数器构成,若要实现三角波的输出，还需要用于记忆递增或递减的控制位。

出于电源安全供电要求，计数器不允许有从0V到9.9V的跳变和从9.9V到

0V 的跳变。因而设置了9.9V和0V的锁定，即状态9.9V只能进行减法计数，状

态 0V 只能进行加法计数，以确保安全。

用两片 74LS192 构成2位十进制加法计数器，电路采用串行进位方式级联。

当个位计数器由9复位到 0 时，其发出一个负脉冲作十位计数器加计数的时钟信号，使十位计数器加1计数。若将图二的个位 74LS192 的 CPU 和 CPD 互换，则构

成 2 位十进制减法计数器。

1.2数显电路的设计

这里采用数码显示输出电压大小，用74LS47、74LS248 为段译码/驱动器。其中，74LS47可用来驱动共阳极的发光二极管显示器；而74LS248则用来驱动共阴极的发光二极管显示器。74LS47为集电极开路输出，使用时要外接电阻；而

74LS248 的内部有升压电阻，可以直接与显示器相连接。

由于电路采用了两级 BCD 码计数器，而且计数器输出仅仅代表电压值的代码，而不代表具体电压，因此不必考虑与D/A接口的问题。直接采用两片74LS248 作

为静态显示，小数点接电源而使其常亮。

1.3数模转换电路和输出电路的设计

数模转换电路由转换器 DAC0832 和运放 NE5534 构成,输出调整管采用大功率

达林顿管 TIP132，其额定电压为 100V，额定电流为 8A。低位 DAC 输出模拟量经9：1 的分流器分流后与高位 DAC 输出模拟量相加后送入运放，运放将其转换成

与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压

2.1 数显电路的仿真实现

如下图所示，74LS47 是驱动共阳数码管的译码驱动器，用逻辑电平开关来代替 BCD 码；调整开关 J1、J2、J3、J4 的状态，可以得到不同的 BCD 码组合；运行

仿真，“拨动开关”数码管的显示结果会随之变化，R1 在实际应用电路中是一个较为有用的器件，如果没有这只电阻，数码管极易受损坏。在实际电路中，采用

74LS248，分别改变各个开关的状态，观察显示值的变化并记录。

2.2 输出电路的仿真实现

输出仿真电路由运放 NE5534 和调整管 Q1 构成，调整管采用大功率达林顿管

2N6038，运放和调整管组成射极跟随器，如图六所示，调整管的输出电压精确地与 D/A 转换器输出电压保持一致。用表对仿真电路进行分析，单击“电压档”按钮，测试电路的输出电压值，如下表所示。

测量数据

本设计要求输出电压能在 0～9.9V 内以 0.1V 的步进电压连续可调。

根据实测数据可知，输出电压的仿真测定值和万用表实际测量值基本保持一致，相对误差约为1.73%。所测的100 个电压值中生成的变化曲线（如下图所示）上可以看出，设定电压变化时，其误差也波动。

当精确度不够时，运放部分可以采用精密电阻，反复调试以减小误差。若需

进一步提高输出电压，在不改变调节精度（即步进值）的前提下，增加计数器的

级联数和相应 D/A 转换器的个数，扩大数显指示范围，配合选用高电压输出运放，即能满足所需要求。

实验总结

本设计介绍的数字显示直流稳压电源，其有机地将数字电路技术和模拟电路

技术结合起来，它主要由十进制计数器、LED显示、DAC0832转换芯片、运放等

所组成，实现功能为通过按键使输出电压在0～9.9V 内以0.1V 可调。该电路具有

精度高、操作方便、成本低、制作方便，性能可靠、实用性强等优点，适用于教学、科研等领域。

参考文献：

[1]任德齐,陈松.电子设计自动化技术

[2]数字电子技术