099V數(shù)控直流穩(wěn)壓電源

1、數(shù)控直流穩(wěn)壓電源此為我期末的數(shù)字電路課程設(shè)計-數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，特此拿出來分享一下，希望能對有需要的朋友提供一些參考。        由于百度對于文章長度的限制，不得不將文章分為兩部分，如要看完整的文章，請看下部分。摘要：隨著時代的發(fā)展，數(shù)字電路技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研等各個領(lǐng)域。在此將介紹一種數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，同時分析了數(shù)字電路和模擬電路相互轉(zhuǎn)換的概念。關(guān)鍵詞：數(shù)控，數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換），可逆計數(shù)。1、          

2、    引言隨著人們生活水平的不斷提高，數(shù)字化控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便是不可否定的，其中數(shù)控制直流穩(wěn)壓電源就是一個很好的典型例子，但人們對它的要求也越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好、更方便的設(shè)施就需要從數(shù)字電子技術(shù)入手，一切向數(shù)字化，智能化方向發(fā)展。本文所介紹的數(shù)控制流穩(wěn)壓電源與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比，具有可操作性，電壓穩(wěn)定度高的特點，其輸出電壓大小采用數(shù)字顯示，主要用于要求電源精度比較高的設(shè)別，或科研試驗用電源，并且此設(shè)計，沒有用到單片機，只用到了數(shù)字技術(shù)中的可逆計數(shù)器，D/A轉(zhuǎn)化器，譯碼顯示等電路，具有控制精度高，制作比較容易等

3、優(yōu)點。2、              單元電路設(shè)計此數(shù)控直流穩(wěn)壓電源共有六個部分，輸出電壓的調(diào)節(jié)時通過+、-兩鍵操作 ，步進電壓精確到0.1V，控制可逆計數(shù)器分別作加、減計數(shù)，可逆計數(shù)器的二進制數(shù)字輸出分兩路運行：一路用于驅(qū)動數(shù)字顯示電路，精確顯示當(dāng)前輸出電壓值；另一路進入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（D/A轉(zhuǎn)換電路），數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字量按比例，轉(zhuǎn)換成模擬電壓，然后經(jīng)過射極跟隨器控制，調(diào)整輸出級，輸出穩(wěn)定直流電壓。為了實現(xiàn)上述幾部分的正常工作，需要另制15V和5V的直流穩(wěn)壓電源，

4、以及一組未經(jīng)穩(wěn)壓的12V17V的直流電壓。此下所講的數(shù)控電源就是對此組電壓進行控制，是輸出09V的穩(wěn)定可調(diào)直流電壓。此原理方框圖如下圖1所示2.1、“+”、“-”鍵控制的可逆計數(shù)器的設(shè)計此部分電路主要用兩個按鍵開關(guān)作為電壓調(diào)整鍵，與可逆計數(shù)器的加計數(shù)CPU時輸入端和減計數(shù)CPD時鐘輸入端相連，可逆計數(shù)器采用兩片四位十進制同步加/減集成塊74LS192級聯(lián)而成。74LS192是雙時鐘，可預(yù)置數(shù)，異步復(fù)位，十進制（BCD碼）可逆計數(shù)器。與之功能相同的還有其他芯片，比較容易找到。、工作原理由于輸出電壓從09.9V可以調(diào)節(jié)，所以74LS192兩計數(shù)器總計數(shù)范圍從00000000到10011001（即0

5、99），而74LS192本身為十進制可逆計數(shù)器，所以只需兩塊這樣的芯片級聯(lián)就可以達到目的，此芯片封裝和工作模式如下圖2所示.、PL是低電平有效地預(yù)置數(shù)允許端，PL=0時，預(yù)置數(shù)輸入端P0P3上的數(shù)據(jù)被置入計數(shù)器。MR是高電平有效復(fù)位端，MR=1時，計數(shù)器被復(fù)位，所有輸出端都為低電平。CPU是加計數(shù)時鐘，CPD是減計數(shù)時鐘，當(dāng)CPU=CPD=1時，計數(shù)器處于保持狀態(tài)，不計數(shù)。當(dāng)CPD=1，CPU由0變?yōu)?時，計數(shù)器的計數(shù)值加1；當(dāng)CPU=1，CPD由0變?yōu)?時，計數(shù)器的計數(shù)值減1。TCU是進位輸出端，當(dāng)加計數(shù)器達到最大計數(shù)值時，即達到9時，TCU在后半個時鐘周期（CPU=0）內(nèi)變成低電平，其他情

6、況均為高電平。TCU是借位輸出端，當(dāng)減計數(shù)器計到0時，TCD在時鐘的后半個周期（CPD=0）內(nèi)變成低電平，其他情況均為高電平。為實現(xiàn)100進制的計數(shù)可把第一塊芯片的TCU、TCD分別接后一級CPU、CPD就可以級聯(lián)使用，這就達到了099的計數(shù)。、元件的選擇74LS192是雙時鐘，可預(yù)置數(shù)，異步復(fù)位，十進制（BCD碼）可逆計數(shù)器，還可選用54HC192，54HCT192，74HC192和74HCT192等。2.2、數(shù)字顯示電路設(shè)計、工作原理數(shù)字顯示驅(qū)動采用兩塊74LS248，74LS248為四線七段譯碼驅(qū)動器，內(nèi)部輸出帶上拉電阻，它把從計數(shù)器傳來的二十進制碼，驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)碼。具體功能如下圖3

7、真值表所示。74LS248，七段譯碼器，輸出高電平有效，適合于共陰極接法的七段數(shù)碼管使用A3、A2、A1、A0，為8421BCD碼輸入，a、b、c、d、e、f、g為七段數(shù)碼輸出，LT為試燈輸入信號，用來檢查數(shù)碼管的好壞，IBR為滅燈輸出信號，用來動態(tài)清零，IB/QBR為滅燈輸出信號，改端既可以作輸入也可以作輸出，具體工作如上真值表所示。、元件的選擇與74LS248功能相同的還有：74LS247、CD4511等等。2.3、D/A轉(zhuǎn)換電路（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）的設(shè)計、DAC0832工作原理介紹數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，采用兩塊DAC0832集成塊，它是一個8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路，這里只是用高4數(shù)字量輸入端。由于DAC08

8、32不包含運算放大器，所以需要外接一個運算放大器相配，才構(gòu)成完整的D/A轉(zhuǎn)換器，低位DAC輸出模擬經(jīng)9：1分流器分流后于高位DAC輸出模擬量相加后送入運放，具體實現(xiàn)，有900和100的電阻相并聯(lián)分流實現(xiàn)，運放將其轉(zhuǎn)換成與數(shù)字端輸入的數(shù)值成正比的模擬輸出電壓，運放采用具體有調(diào)零的低噪聲高速優(yōu)質(zhì)運放NE5534.具體封裝圖如下圖4所示。DAC0832芯片主要功能引腳的名稱和作用如下：d7d0：8位二進制數(shù)據(jù)輸入端；ILE：輸入鎖存允許，高電平有效；CS：片選信號，低電平有效；WR1，WR2：寫選通信號，低電平有效；XFER：轉(zhuǎn)移控制信號，低電平有效；Rf：內(nèi)接反饋電阻，Rf=15K；IOUT1，I

9、OUT2：輸出端，其中IOUT1和運放反相輸入相連，IOUT2和運放同相輸入端相連并接地；Vcc：電源電壓，Vcc的范圍為+5V+15V；Vref：參考電壓，范圍在-10V+10V；GND：接地端。當(dāng)ILE=1，CS=0，WR=0，輸入數(shù)據(jù)d7d0存入8為輸入寄存器中，當(dāng)WR=2，XFER=0，輸入寄存器中所存內(nèi)容進入8位DAC寄存器并進行D/A轉(zhuǎn)換。當(dāng)DAC0832外接運放A構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換電路時，電路輸入量V0和輸入d7d0的關(guān)系式為：、DAC0832芯片的特點DAC0832最具特色是輸入為雙緩沖結(jié)構(gòu)，數(shù)字信號在進入D/A轉(zhuǎn)換前，需經(jīng)過兩個獨立控制的8位鎖存器傳送。其優(yōu)點是D/A轉(zhuǎn)換的同時，

10、DAC寄存器中保留現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，而在輸入寄存器中可送入新的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中多個D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)容可用一公共的選通信號選通輸出。由于DAC0832輸出級沒有加集成運放，所以需外加NE5534相配使用。NE5534封裝如下圖5所示。IN-為反相輸入端，IN+為同相輸入端；OUT為輸出端；Balance為平衡輸入端，主要作用是是內(nèi)部電路的差動放大器處于平衡狀態(tài)；COMp/Bal的作用為，通過調(diào)節(jié)外接電阻，已達到改善放大器的性能和輸出電壓；Vcc-和Vcc+為正負電源提供；2.4、調(diào)整輸出的設(shè)計調(diào)整輸出級采用運放作射極跟隨器，使調(diào)整管的輸出電壓精確地與D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓保持一致。調(diào)整管采用大功率達林頓管，確

11、保電路的輸出電流值達到設(shè)計要求。數(shù)控電源各部分工作所需的15V和5V電源有固定集成穩(wěn)壓器7815、1915和7805提供，調(diào)整管所需輸入電壓，經(jīng)簡單整流，濾波即可得到，但要求能提供5A的電流。輸出電壓的調(diào)整，主要是運用射極輸出器發(fā)射極上所接的4.7K電阻來完成的，此反饋電阻的主要作用是，把輸出電壓反饋到NE5534的輸入級的反方向輸入端，當(dāng)同相輸入IN+和反相輸入端IN-有差別時，調(diào)整輸出電壓使之趨于穩(wěn)定，從而達到調(diào)整輸出電壓的目的。2.5、電路調(diào)試調(diào)節(jié)步驟如下：、輸入數(shù)字00000000，短接Rel、Re、Rf調(diào)運放調(diào)零電位器Rw，用數(shù)字萬用表檢測，是輸出電壓Vo=0。、輸入數(shù)字100110

12、01，調(diào)整Rel、Re2、Rf是輸出電壓Vo達到預(yù)定的滿量程9.9V。、主要技術(shù)指標本文所設(shè)計的數(shù)控制流電源的電壓輸出范圍為09.9V，步進電壓為0.1V，輸出紋波電壓不大于10mv，輸出電流為5A。2.6、改進措施本電源輸出電壓大小尚受限制，在需要較高輸出電壓時，在不改變調(diào)節(jié)精度（即步進電壓值）前提下，只要增加計數(shù)器的級聯(lián)數(shù)和相應(yīng)的D/A轉(zhuǎn)換器的個數(shù)，擴大數(shù)顯指示范圍，配合選用高電壓輸出運放，就能輕松地滿足要求。當(dāng)需要正負對稱輸出電壓時，只要另增一組電源，對D/A轉(zhuǎn)換器及調(diào)整輸出電路稍作改動即可達到目的。2.7、本設(shè)計總體圖示、控制電路如圖6：、本設(shè)計主要電源供給電路如圖7：3 、總結(jié)與體會

13、在本次設(shè)計過程中，對紋波沒有提出嚴格要求，所以常用的穩(wěn)壓集成電路就可以滿足要求。在電路中采用了模擬器件和數(shù)字器件，所以需要+5V和-15V電源供電。本設(shè)計輸出的電壓穩(wěn)壓精度高，可以用在對直流電壓要求較高的設(shè)別上，或在科研實驗室中當(dāng)做試驗電源使用。對于這次的課程設(shè)計，我之所以選了數(shù)控直流穩(wěn)壓電源這個題目，一是因為今年9月份要參加全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽，這個比賽需要用到電源，而借這次課程設(shè)計的機會，正好可以學(xué)習(xí)研究一些制作電源的技術(shù)方法。二是因為我目前正在打算制作一款適合宿舍停電時使用的多功能供電設(shè)別，這也與這個課程設(shè)計有一定得關(guān)聯(lián)，也由此對我的項目做個準備。所以選擇數(shù)控直流穩(wěn)壓電源這個題目作為課

14、程設(shè)計，可謂是一箭三雕。在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多問題，給我的感覺感覺很簡單，但實際上很難 ，看似很簡單的電路，要動手把他給設(shè)計出來，是很難的一件事，主要原因是我沒有經(jīng)常動手設(shè)計過電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求在以后的學(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點，更重要的是我們要學(xué)會把從書本上學(xué)到的知識和實際的電路聯(lián)系起來，這不論是對我以后的學(xué)習(xí)就業(yè)還是學(xué)習(xí)來說，都會有幫助的。我相信，通過這次的課程設(shè)計，對我另外的兩個目的有益處的。同時，通過本次課程設(shè)計，鞏固了我的學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識，也是得我把理論與實踐從真正意義上結(jié)合起來；考驗了我借助互聯(lián)網(wǎng)搜集、查閱相關(guān)文獻資料和組織材料的綜合能力；從中可以自我檢測，