【正文】 17 內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。 圖 56 串聯(lián)線性穩(wěn)壓電路 LM317 簡(jiǎn)介 LM317 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。圖中二極管 IN4007 防止三極管的 be 結(jié)被加上過(guò)高的反向電壓而損壞 [7]。因此，放大倍數(shù)愈大，則輸出電壓的穩(wěn)定性愈高。 比較放大器：比較放大器的作用是將穩(wěn)壓電路輸出電壓的變化量進(jìn)行放大，然后再送到調(diào)整管的基極。采樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，再將二者的差值進(jìn)行放大。當(dāng)輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，采樣電阻取其變化量的一部分送到放大電路的反相輸入端。其電路如圖 55 所示。盡管電路不同，但工作原理是相同的。根據(jù)比較放大電路的不同，它可分兩種基本電路。當(dāng)檢測(cè)到電阻上的電壓降接近超過(guò) 300 mV 時(shí)，電流限制電路開始工作，這時(shí)通過(guò) CT 管腳 (3 腳 ) 對(duì)定時(shí)電容進(jìn)行快速充電以減少充電時(shí)間和輸出開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，結(jié)果是使得輸出開關(guān)管的關(guān)閉時(shí)間延長(zhǎng) [6]。當(dāng) C 和 D 輸入端都變成高電平時(shí)觸發(fā)器被置為高電平，輸出開關(guān)管導(dǎo)通；反之當(dāng)振蕩器在放電期間， C 輸入端為低電平，觸發(fā)器被復(fù)位，使得輸出開關(guān)管處于關(guān)閉 狀態(tài)。充電和放電電流都是恒定的，振蕩頻率僅取決于外接定時(shí)電容的容量。 圖 52 MC34063 機(jī)構(gòu)圖 MC34063 的特點(diǎn) 1. 能在 的輸入電壓下工作 2. 短路電流限制； 3. 低靜態(tài)電流； 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 4. 輸出 開關(guān)電流可達(dá) ； 5. 輸出電壓可調(diào)； 6. 工作振蕩頻率從 100HZ 到 100KHZ。它能使用最少的外接元件構(gòu)成開關(guān)式升壓變換器﹑降壓式變換器和電源反向器。 升壓模塊的分析 MC34063 簡(jiǎn)介 MC34063 是一單片雙極刑線性集成電路，專用于直流 直流變換器控制部分。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 輸入的 U1U2，電容 C 放電， 放ct 放t 時(shí)，放電未完又再次充電，輸入的U1U2，電容 C 就開始充電， 充ct 充t 時(shí)，充電未完又再次放電，由此類推，不斷放電充電，濾波后的電壓為 U2 在 2tV 到 3tV 的正電壓之間波動(dòng)變化，且波動(dòng)幅度變緩，使用大電容值的電容濾波此幅度波動(dòng)更平緩，且多次濾波使直流的紋波更小。 濾波 :經(jīng)整流后的直流并不是穩(wěn)定的直流，是一個(gè)周期性的振蕩曲線。 Ui 的電壓 /時(shí)間曲線如所示，當(dāng) Ui 為正時(shí)，二極管 D D3 導(dǎo)通， D D4 截止，電流從 a 流向 b， U1 輸出正電壓，經(jīng)過(guò)外電路后，又從 d 流向 c，形成電流回路。+12V 電源的制作只是將 7805 替換為 7812 即可，電路如圖 51： 圖 51 輔助電源產(chǎn)生 +5v 電壓模塊設(shè)計(jì) 電源工作原理：降壓 →整流 →濾波 →穩(wěn)壓 →輸出。 圖 43 TLC1543 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 5 輔助電源、升壓﹑串聯(lián)線性穩(wěn)壓模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 輔助電源模塊 由于本系統(tǒng)的芯片電源電壓都是由 +5V 的電源供電，所以這 要制作系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)電源，涉及到的各類芯片有 780 7812。 圖 42 TLC1543 引腳圖 TLC1543 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)采用 TLC1543 A/D 轉(zhuǎn)換芯片如圖 43 所示， TLC1543 的 1 腳外接輸入模擬電壓， 14 腳接基準(zhǔn)電壓。 TLC1543 的特點(diǎn) 1. 10 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換器 2. 11 個(gè)模擬輸入通道 3. 3 路內(nèi)置自測(cè)試方式 4. 固有的采樣與保持 5. 總的不可調(diào)整誤差 177。開關(guān)電容的設(shè)計(jì)可以使在整個(gè)溫度范圍內(nèi)有較小的轉(zhuǎn)換誤差。在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， “轉(zhuǎn)換結(jié)束 ”（ EOC ）輸出端變高以指示轉(zhuǎn)換的完成。除了高速的轉(zhuǎn)換器和通用的控制能力外， 還有一個(gè)片內(nèi)的 14 通道多路器可以選擇 11 個(gè)輸入中的任何一個(gè)或 3 個(gè)內(nèi)部自測(cè)試（ selftest ）電壓中的一個(gè)。它具有有三個(gè)輸入端和一個(gè) 3 態(tài)輸出端片選 CS、輸入 /輸出時(shí)鐘（ I/O CLOCK）、地址輸入（ ADDRESS）和數(shù)據(jù)輸出 DATA OUT，這樣就和主處理器的串行口有一個(gè)直接的 4 線接口。 其時(shí)序圖如圖 33[11]： 圖 33 D/A 時(shí)序圖 Clk 為時(shí)鐘端， Data 為輸入數(shù)據(jù)， LOAD 為輸入控制信號(hào)。 8 位字長(zhǎng)的 D/A 轉(zhuǎn)換器具有 256 種狀態(tài)。 表 31 DAC0832 的引腳功能 引腳 縮寫符 描述 1 C S 片選 2 WR1 寫信號(hào) 1，輸入 3 AGND 模擬地 4 DI3 數(shù)字量輸入 5 DI2 數(shù)字量輸入 6 DI1 數(shù)字量輸入 7 DI0 數(shù)字量輸入 8 UREF 基準(zhǔn)電壓輸入 9 Rfb 反饋電阻 10 DGND 數(shù)字地 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 11 Iout1 DAC 電流輸出 1 12 Iout2 DAC 電流輸出 2 13 DI7 數(shù)字量輸入 14 DI6 數(shù)字量輸入 15 DI5 數(shù)字量輸入 引腳 縮寫符 描述 16 DI4 數(shù)字量輸入 17 XFER 傳送控制信號(hào) 18 WR2 寫信號(hào) 2，輸入 19 ILE 輸入鎖存 20 UCC 電源 D/A 時(shí)序圖 D/A 轉(zhuǎn)換部分的輸出電壓作為穩(wěn)壓輸出電路的參考電壓。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 圖 31 DAC0832 結(jié)構(gòu)圖 DAC0832 的引腳功能 DAC0832 的引腳分布見圖 32。運(yùn)放的反饋電阻可通過(guò) RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可以外接 [4]。 D/A 轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。芯片內(nèi)有 R， 2R 組成的 T 型電阻網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)對(duì)基準(zhǔn)電流進(jìn)行分流，完成數(shù)字量輸入，模擬量輸出的轉(zhuǎn)換。而此數(shù)控電源要求單步 ， 0～ 12V， DAC0832完全可以達(dá)到，故選擇常用的 DAC0832 即可。 方案二：采用 DAC0832， DAC0832 是一種常用的 8 位的數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換芯片。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 數(shù)控直流穩(wěn)壓源總體結(jié)構(gòu) 一般的，一個(gè)數(shù)控直流穩(wěn)壓源從邏輯上主要分為電源模塊、顯示模塊﹑硬件控制模塊和數(shù)據(jù)處理四個(gè)部分。 A/D 轉(zhuǎn)換：采用 TLC1543 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片， 將鍵盤控制設(shè)定的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓顯示于數(shù)碼管。其輸出端電壓作為比較放大器的基準(zhǔn)電壓。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 運(yùn)用集成運(yùn)放比較放大電路結(jié)合單片機(jī)，利用 AD/DA 轉(zhuǎn)換控制實(shí)現(xiàn)數(shù)字化電源。 (4)通過(guò)鍵盤來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電壓，設(shè)置步進(jìn)等級(jí)可達(dá) ，并可由數(shù)碼管顯示實(shí)際輸出電壓值和電壓設(shè)定值。 (2)經(jīng)過(guò) A/D 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。輸出最大電流： 1A。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 2 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 該數(shù)控直流穩(wěn)壓源采用非編碼 1*4 鍵盤，可對(duì)輸出電壓進(jìn)行設(shè)置顯示于數(shù)碼管， AT89S52 單片機(jī)的 P0 口通過(guò) DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，其輸出電流經(jīng)過(guò) LM324進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，其輸出電壓作為基準(zhǔn)電壓，經(jīng)過(guò) LM358 比較放大，并通過(guò)調(diào)整管穩(wěn)定輸出，并由 LM358 反饋實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，再將電壓通過(guò) TLC1543 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)74HC373 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)和 ULN2021 位選后顯示于數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)本課題要求。而方案二的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電路結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)較方案的一復(fù)雜，但其穩(wěn)定性、可靠性、易 維護(hù)性、精度等都比傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源有著明顯的優(yōu)勢(shì)。也可以通過(guò) MODEM 遠(yuǎn)程操作。 3. 控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化，可 以針對(duì)不同的系統(tǒng) (或不同型號(hào)的產(chǎn)品 )，采用統(tǒng)一的控制板，而只是對(duì)控制軟件做一些調(diào)整即可。 三、 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn) 電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)： 1. 易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使電源模塊的智能化程度更高，性能更完美。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各 種類型專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到 90 年代，己出現(xiàn)了數(shù)控精度達(dá)到 的數(shù)控電源，功率密度達(dá)到每立方英寸 50W 的數(shù)控電源。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。在以后的一段時(shí)間里，數(shù)中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 控電源技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源 一、 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的概述 數(shù)控電源是從 80 年代才真正的發(fā)展起來(lái)的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。但是，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，濾波器輸出直流電壓的幅值也將隨之而變化，在要求比較高的電子設(shè)備中，這種情況是不符合要求的。 3. 濾波電路 濾波器由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成。 2. 整流部分 整流電路的作用是利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替的正弦交流電壓整流成單方向的脈動(dòng)電壓。 三、傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓源各部分原理 1. 電源變壓器 電網(wǎng)提供的交流電一般為 220V（或 380V），而各種電子設(shè)備所需要直流電壓的幅值卻各不相同。 二、 傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓源的組成 能夠把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槠交末p穩(wěn)定的直流電的裝置叫直流穩(wěn)壓電源。 方案的比較與選擇 傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓源 一、 傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源的概述 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 在電子電路和電氣設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電，直流電源可分為兩大類，一類是化學(xué)電源，如各種各樣的干電池、蓄電池、充電電池等電源；其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、攜帶方便等，缺點(diǎn)是成本高，易污染。 ③ 變換器型。 ② 斬波型。從工作方式上可分為： ① 可控整流型。這類電源功耗小，效率可達(dá) 85％左右。這種電源線路簡(jiǎn)單、紋波小、相互干擾小，但體積大、耗材多，效率低 (常低于 40％～60％ )。直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導(dǎo)電式與開關(guān)式兩類。前者表示輸入電壓的變化對(duì)輸出電壓的影響。它的供電電源大都是交流電源，當(dāng)交流供電電源的電壓或負(fù)載電阻變化時(shí)，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。 直流穩(wěn)壓源概述 直流穩(wěn)壓源的定義 能為負(fù)載提供穩(wěn)定直流電源的電子裝置叫直流穩(wěn)壓源。數(shù)控電壓源輸出電壓的大小可通過(guò) PC 機(jī)串口發(fā)送命令和參數(shù)來(lái)改變，即可數(shù)控。穩(wěn)壓電源輸出的電壓值然后再通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。 在數(shù)控直流穩(wěn)壓電源中，通過(guò)改變基準(zhǔn)電壓來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。 在一些測(cè)試設(shè)備中需要數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，以便在測(cè)試過(guò)程中按測(cè)試要求隨時(shí)改變輸出電壓。目前在電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩 [1]。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到 90 年代，己出現(xiàn)了數(shù)控精度達(dá)到 的數(shù)控電源，功率密度達(dá)到每立方英寸 50W 的數(shù)控電源。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。在以后的一段時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同 時(shí)也給電源提出了更高的要求。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之一。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能獲得進(jìn)出的通中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 行證。電源在使用時(shí)會(huì)造成很多不良后果，世界各國(guó)紛紛對(duì)電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準(zhǔn)。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來(lái)替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。但在實(shí)際生活中，都是由 220V 的交流電網(wǎng)供電。 2) 穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 , 對(duì)過(guò)載進(jìn)行限流或截流 型保護(hù) , 電路構(gòu)成復(fù)雜 ,穩(wěn)壓精度也不高。這樣 , 當(dāng)輸出電壓需要精確輸出或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí) (如 1. 05～ 1. 07V ) ,困難就較大。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、比較難于控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。因此，直流電源今后的發(fā)展目標(biāo)之一就是不僅要在性能上做到效率高、噪聲低、高次諧波低、既節(jié)能又不干擾環(huán)境，還要在功能上力求實(shí)現(xiàn)數(shù)控化、多功能化與智能化。就是在實(shí)驗(yàn)開始前對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)。 Abstract.................................................................................................................................. 2 緒論 ......................................................................................................