【正文】 態(tài)，模塊輸出有噪聲存在。 線性穩(wěn)壓電源 目前線性直流電源朝著多功能、高效率、高性能、集成化發(fā)展，采用 CAD、新穎元器件及新穎電路形式。線性 穩(wěn)壓電源有笨重，體積較大等缺點，其致命弱點是效率低，尤其是 寬范圍 可調(diào)輸出電源，在輸出低電壓時，效率僅 達 10%。但線性穩(wěn)壓電源具有穩(wěn)定度高，可靠性好，成本低等優(yōu)點，適用于中、小功率和對電性能指標要求比較高的場合。例如在科研和教學實驗室，計量室作為可調(diào)電源或基準電源使用。近十多年來多制成集成穩(wěn)壓模塊，品種規(guī)格較多，便于使用，價格便宜，從而受到歡迎。尤其三端穩(wěn)壓電源 78 系列正電源、 79 系列負電源己成各大半導體廠基本產(chǎn)品。 最終方案 開關(guān)電源由于具有體積小、效率高、功率密度高等優(yōu)點， 在很多方面取代了線性電源和相控電源 ，克服了傳統(tǒng)電源功率密度比較低，可靠性較差的缺點。新的變化技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各 種類型專用集成電路、高頻磁性元件、高頻電容的研制應用，使得單片機開關(guān)電源迅速發(fā)展。 所以決定設計開關(guān)型穩(wěn)壓電路 [2]。 本設計采用 AT89S51 單片機作為整機的控制單元，利用 切換鍵來實現(xiàn) +5V 和+12V 的切換， “ +”、“ — ”鍵改變輸入值的步進調(diào)節(jié)， 通過 單片機系統(tǒng)控制輸出數(shù)字信號來 改變數(shù)字電位器的分壓，從而通過反饋信號來 改變直流斬波穩(wěn)壓電路的輸出 。并采樣電壓和電流值，經(jīng) AD 轉(zhuǎn)換電路 輸出返回值，通過單片機系統(tǒng)來實現(xiàn)輸出電壓、電流的實時顯示。同時， 設計的開關(guān)電源具有輸出電流過流保護和報警功能 [3]。 基于單片機的數(shù)控電源設計 5 A C — D C 電 路D C — D C 斬 波穩(wěn) 壓 電 路過 流 保 護 電 路1 . 2 3 V ~ 2 4 V輸 出A T 8 9 S 5 1電 壓 、 電 流顯 示 電 路按 鍵 輸 入 A / D 轉(zhuǎn) 換 電 路報 警采樣圖 21 系統(tǒng)總體 方案 設計框圖 器件 的 選擇 電位器 的 選擇 數(shù)字電位器是采用 CMOS 工藝制成的數(shù)?；旌闲盘柼幚砑呻娐罚捎?數(shù)控方式調(diào)節(jié)電阻值大小， 具 有使用靈活、調(diào)節(jié)精度高、無觸點、低噪聲等特點。 數(shù)字電位器的 主要參數(shù) 有： 電源電壓范圍 、 端電壓 、 分辨率 、 抽頭數(shù) 、接口等 。 MAX5477/MAX5478/MAX5479這些電位器內(nèi)置 EEPROM、采用 3mmx 3mmTQFN封裝， 在多數(shù)應用中減小了電路板尺寸，并簡化了布線 ，同時 這些新器件待機電流小 ，采 用 ，具有省電特性。 標稱端對端電阻溫度系數(shù) 為 70ppm/?C，比例系數(shù)為 10ppm/?C， 低溫度系數(shù)使這些器件尤其適合于需要低溫度漂移可變電阻的應用，如低失調(diào)、可編程增益放大器電路 ， 并有 10K、 50K和 100K三種端到端阻值可供選擇 [4]。 所以 本系統(tǒng)采用 MAX5478（ 50KΩ） 非易失、雙路、線性變化的數(shù)字電位器，實現(xiàn)機械電位器的功能。 基于單片機的數(shù)控電源設計 6 過流檢測方案的選擇 在開關(guān)電源設計中，電流檢測技術(shù)起著至關(guān)重要的作用，是開關(guān)電源設計成功與否的關(guān)鍵因素 。 傳統(tǒng)的電流檢測方法有 3 種： (1)利用功率管的 RDS 進行檢測 。 這種檢測技術(shù)受工藝、溫度的影響很大，其誤差在 50％～ +100％ 。該電流檢測電路簡單，且沒有任何額外的功耗，可以用在對電流檢測精度不高的情況下，如 DCDC 穩(wěn)壓器的過流保護 。 (2)使用檢測場效應晶體管檢測 。 這種電流檢測技術(shù)在實際的工程應用中較為普遍 。 (3)場效應晶體管與檢測電阻結(jié)合。 在高效的、低壓輸出、大負載應用環(huán)境中，就可以采用這種檢測技術(shù)。 本文采用 由美信 公司生產(chǎn)的微功耗、低價 電流檢測放大器 MAX4373，極大簡化了外圍電路， 可靠且可以根據(jù)設定的參數(shù)要求方便設計電路， 提 高了電流檢測精度 且將電流信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)化為電壓信號， 實現(xiàn)過流保護，在過流 同時能有相應的信號輸出，便于系統(tǒng)及時作出反應。 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件稱為模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ ADC） 。 A/D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標如下：分辨率 、 量化誤差 、 偏移誤差 、 滿刻度誤差 、 線性度 及 轉(zhuǎn)換速率 等 。 根據(jù)本次設計中 A/D 轉(zhuǎn)換的目的和在滿足設計要求下，最終決定采用 ADC0832芯片。 ADC0832 是串行通行、 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，可以適應模擬量轉(zhuǎn)換要求，使用的 I/O 口線少，且體積小，兼容性強，性價比 高 [5]。 顯示 方案的 選擇 液晶顯示材料具有明顯的優(yōu)點：驅(qū)動電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無閃爍、對人體無危害、生產(chǎn)過程自動化、成本低廉、可以制成各種規(guī)格和類型的液晶顯示器，便于攜帶等。 而 數(shù)碼 管實際上 就是做成了具體顯示形式的發(fā)光二極管，可以顯示某些預先設置的圖像，顯示成本低于發(fā)光二極管點陣，但是顯示內(nèi)容基本不可變 ，且需要相應的驅(qū)動電路，基 于 該系統(tǒng)設計要求， 既顯示電壓又顯示電流，更增加了器件 、成本，增大了 外圍電路 的復雜性 。 綜上采用 選用字符型液晶顯示模塊 LCD1602（ 16 字 ? 2 行）顯示電壓和電流。 基于單片機的數(shù)控電源設計 7 3 系統(tǒng)硬件 設計 ? 主電路設計：采用 220V/34V 變壓器，通過整流橋整流， 濾波之后得到34V 直流電； ? 單片機控制系統(tǒng)及顯示、報警電路 ：采用 AT89S51 作為主控芯片通過按鍵輸入，經(jīng)數(shù)字電位器 MAX5478 反饋調(diào)節(jié) LM2596 FB 端，達到數(shù)字控制輸出電壓的目的。采集輸出電壓、電流經(jīng) ADC0832 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機控制 LCD1602 顯示輸出電壓和電流。 ? 直流斬波 穩(wěn)壓 電路：采用 LM2596 開關(guān)電源芯片，實現(xiàn) 輸出 電壓 ～24V 可調(diào)； ? 過電流保護電路：采用 MAX4373 電流檢測芯片，電流超過額定限值 時， 通過外部電路發(fā)送外部中斷請求信號，單片機斷開 LM2596，并報警。 單片機控制系統(tǒng)及按鍵、顯示電路 的設計 單片機系統(tǒng) AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含4KB 的可系統(tǒng)編程的 FLASH 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 FLASH 程序存儲器既可在線編程 （ ISP）也可用于傳統(tǒng) 方法進行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中，ATMEL 公司的功能強大，低價位 AT89S51 單片機可為你提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領(lǐng)域 [6]。其主要性能應用參數(shù)如下： （ 1） 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 ； （ 2） 4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程 FLASH 閃速存儲器 、 128? 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM； （ 3） ～ 的工作電壓范圍 ， 32 個可編程 I/O 口線 ； （ 4） 2 個 16 位定時 /計數(shù)器、 6 個中斷源 ； （ 5） 全靜態(tài)工作模式： 0HZ~33HZ； （ 6） 看門狗 （ WDT） 及雙數(shù)據(jù)指針 ； （ 7） 低功耗空閑和掉電模式 ； 基于單片機的數(shù)控電源設計 8 （ 8） 三級程序加密鎖、 1000 次擦寫周期 。 對于各個口線功能和應用這里不再贅述。可見利用 AT89S51 完全滿足設計需求。 按鍵設置 3S 為常用的 +5V 和 +12V 切換鍵。 3S 每按下一次，單片機就會送相應固定的數(shù)值到數(shù)字電位器 MAX5478， 通過 MAX5478 分擔的電壓，來實現(xiàn) 輸出 固定的 電 壓 值：+5V 或 +12V。 4S 為“ +”鍵， 5S 為“ — ”鍵。 同樣通過改變單片機 寫入 MAX5478 易失存儲器 的數(shù)據(jù)來改變 LM2596 的輸出電壓。 顯示電路 本文設計采用 LCD 顯示，用于顯示當前電壓。其中 LCD 選用字符型液晶顯示模塊（ 16 字 ? 2 行） 接法可參見圖 32。 AT89S51 的 ～ 輸出端接 LCD 的 D0～D