基于單片機的直流穩(wěn)流電源設計-在線瀏覽
2024-08-06 15:16本頁面
【正文】 實驗室還是維修中心都離不開實驗電源，然而傳統(tǒng)的電源不論是在控制精度還是輸出特性上都無法滿足要求。從可操作性來看傳統(tǒng)電流原電位器上的刻度有限，不可能非常精細，僅僅靠電位器的幾個刻度對操作者的技巧要求比較高，同時誤差也比較大。由于單片機技術的不斷發(fā)展和D/A，A/D元件的普及使得數(shù)控電源成為可能，數(shù)控電源不論是在控制精度還是在可操作性上都有傳統(tǒng)電源無法比擬的優(yōu)勢，由于單片機的平民化，使得數(shù)控電源與傳統(tǒng)電源的成本日益接近。 設計目標以直流電流源為核心，AT89C52單片機為主控制器，通過鍵盤來設置直流電源的輸出電流，設置步進等級可達1mA，并可由數(shù)碼管顯示電流設定值和實際輸出電流值。 2 總體方案設計通過查閱大量相關技術資料，并結合自己的實際知識，主要提出了兩種技術方案來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。 方案比較下面我將分別論述傳統(tǒng)電流源的設計方案和數(shù)控電流源的設計?；鶞孰妷弘娢黄麟妷?電流變換放大電路電流表圖21傳統(tǒng)電流源方案從框圖我們不難發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的電流源方案存在著非常明顯的缺點，首先，輸出電流無法精確掌握。 方案二隨著單片機的日益成熟，其穩(wěn)定性不斷提高，價格不斷下降使得數(shù)控電流源成為可能，從原理圖來看，數(shù)控電流源和傳統(tǒng)電流源相似。另外單片機具有可編程性，可以進行更為復雜的控制，如輸出特定的波形，和電腦通訊，實現(xiàn)智能化控制等，這些功能都是傳統(tǒng)電流源難于實現(xiàn)的。 經過多年的發(fā)展，傳統(tǒng)電流源的電流控制電路已經相當成熟，在用D/A替代了電位器以后，其性能有很大的提高。幾乎不存在什么升級的可能。故選擇第二個方案。 電源模塊采用開關恒流方式進行電流控制，由于功率管只工作于打開或者關閉狀態(tài)，功率管損耗較低。 電源原理穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成，如圖31所示。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動電壓U3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓U4。圖32 電源波形圖 具體電路設計如圖33所示，+5V其中+5 V給AD0832供電以及單片機（AT89C52）、數(shù)碼顯示（包括74LS595,ICL7107）、鍵盤；5V為AD0832參考電壓。提供的21V的電源用于LM358和 VCC . 由于為了保證電路的性能采用線性穩(wěn)壓、濾波方式，從電路的可靠性以及性價比考慮采用標準的7812擴流輸出方案。具體模辦設計如圖34所示。此單片機與MCS51產品指令系統(tǒng)完全兼容，由8K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器，256*8字節(jié)內部RAM，32個可編程I/O口線，2個16位定時/計數(shù)器和6個中斷源。AT89C52單片機的最高時鐘脈沖頻率已經達到了24MHz ，它內部已經具備了振蕩電路，只要在AT89C52的兩個引腳（即118腳）連接到簡單的石英振蕩晶體的2端即可，晶體的2個管腳也要用30pF的電容耦合到地。以12MHz的時鐘脈沖為例，每個時鐘脈沖為1μs，兩個機器周期為2μs，因此，在第9腳上連接一個4μs的高電平脈沖，即可產生復位動作。圖35主控電路原理圖 D/A轉換模塊由于采用了粗調和細調分段控制使得系統(tǒng)，以及軟件修正，使得電流輸出精度大大提高，從成本和元件采購方面綜合考慮，采用DAC0832電路作為D/A轉化電路。10V，電流建立時間為1181。它由1個8位輸入寄存器、1個8位DAC寄存器和1個8位D/A轉換器組成和引腳排列如圖36所示。(2)CS——片選信號（輸入），低電平有效。(4)WR1——第一信號（輸入），低電平有效。(5) WR2 ——第2寫信號(輸入),:當 WR2=0和XFER=0時,為DAC寄存器直通方式。 (6)XFER——數(shù)據(jù)傳送控制信號(輸入),低電平有效 。當數(shù)據(jù)為全“1”時，輸出電流最大；為全“0”時輸出電流最小。DAC轉換器的特性之一是：Iout1 +Iout2=常數(shù)。因為DAC0832是電流輸出型D/A轉換器，為得到電壓的轉換輸出，使用時需在兩個電流輸出端接運算放大器，Rfb 即為運算放大器的反饋電阻。1) 直通方式—— WR1= WR2 =0時，數(shù)據(jù)可以從輸入端經兩個寄存器直接進入D/A轉換器。3)雙緩沖方式—— 兩個寄存器均處于受控狀態(tài)。 具體電路設計在設計中采用直通方式，電路圖如37所示。對應Pcb板圖如圖38所示圖38 D/A電路PCB圖 電流輸出模塊利用恒流源電路 ,運放的輸出端通過三極管與反向輸出端相連，構成負反饋電路，由于運放的同相輸入端與反相輸入端在理論上是虛短的，且運放的輸入電阻無窮大，因此反相端和同相端的電位相等，即,又由于三極管的發(fā)射極與集電極電流僅相差微
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