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一种数控高精度直流稳压电源的研制
一种数控高精度直流稳压电源的研制
第29卷第6期
2009年U月
核电子学与探测技术
NuclearElectronics8LDetectionTechnology
V0L29No.6
Nov.2009
一
种数控高精度直流稳压电源的研制
梁文俊,赖万昌,陈亨贵,于新华,喻东
(成都理工大学核技术与自动化工程学院,四川成都610059)
摘要:设计一种基于AT89S51单片机的数字化通用直流稳压电源,采用l2位D/A转换器
DAC1208实现稳压电源的数字化控制,采用12位A/D变换器ICL7109和LCD实现输出电压的测量与
显示.该系统电压调节范围0~20V,电压调节灵敏度为5mV,最大输出电流为2A,测试结果表明电压
调整率为0.05,负载调整率为0.051,纹波小于Im%..
关键词:直流稳压电源;AT89S51;数字化
中图分类号:TM919文献标识码:A文章编号:0258-0934(2009)06-1439-04
直流稳压电源是电子产品中不可缺少的设
备或部件,传统的直流稳压电源大部分采用串
联反馈式稳压原理,通过调整输出端采样电路
的电位器来调整输出电压[1].由于电位器属于
模拟器件,无法实现输出电压的数字化调整及
微机控制.本文以AT89S51单片机为核心,通
过D/A和A/D变换技术,实现稳压电源的数
字化控制与精密测量.
1硬件设计
系统结构如图1所示,本系统选用
220V-~H变压卜_—整流
存储电路
显示电路
键盘电路
AT89S51单片机为控制核心,该单片机内部资
源丰富,运行速度快,可靠性高并且功耗低.为
了实现系统断电保护功能,采用AT28C64电
擦除存储器,保存设定的电压值[2].
稳压过程如下:首先由单片机获取键盘输
入的电压设定值,并通过D/A将其转换为模拟
电压,然后送人运算放大器与采样电压值进行
比较放大,将结果送人电压调整电路,调整输出
电压的大小,从而实现数字控制稳压.
AT89s5惮
电压谓整及过渡保护
图1系统结构原理框图
收稿日期:2009-06-O2
基金项目:”863计划”重大项目”航空伽玛能谱勘查
系统研发”(2006AA06A207).
作者简介:梁文俊(1984--),男,江西瑞金人,成都理
工大学硕士研究生,研究方向为智能仪器.
运算放大电路H采样
采样
1.1供电电源的设计
由于系统各个模块的工作电压不同,为此
设计了辅助电源给芯片提供工作电压.220V
交流电压经变压,整流和滤波后得到+35V和
+25V的直流电压,其中+35V电压经三端稳
1439
压器L7824稳压后输出+24V电压,作为电压
调整模块的输入电压和运算放大器NFA534的
工作电压.±25V电压经三端稳压器L7815,
L7915,L7805及L7905稳压后分别得到±15V
和±5V电压,为A/D,单片机和D/A提供稳
定的工作电压.滤波电容选用容量为470p_F,
+24V
耐压值50V的电解电容,为了减小纹波的干
扰,并联一个0.1的滤波电容引.
1.2电压调整模块
电压调整模块电路如图2所示,其中调整
管采用由$9013和TIP41组成的复合管形
式.
图2电压调整电路
采样比较放大电路由NFA532,R3,R4和流检测电阻.当电流超过2A时,R2两端的压
R5组成,其中R3—1kQ,R4—1OkQ,R5一降使Q1导通,通过Cc}4013触发可控硅使调整
43kQ,调节电位器R4使得R3/(R4+R5)一1/管基极接地,电压输出为零,达到过流保护的目
49,即当输出电压存在△Uout===5mV时,△的.开关K为保护解除开关,当发生过流保护
一4.9mV,由于DAC1208是12位的D/A转换时,开关K闭合再打开,可使电源恢复工作.
器,故有4095步进,这与DAC的输出(20V/1.3D/A转换模块
4095=4.9mY=lLsB)变化一致.当单片机控数模转换电路如图3所示.由12位D/A
制DAC变化1LSB时,其对应Ua的变化为4.转换器DAC1208,两级运放UA741M及
9mY,故Uout的可调变化量为5mV(步长).VREF电路组成.其中Wref一10V,U1一一
NE5532和Q2,Q3及取样电路构成负反馈用Vref(D.)/4096,D为数字输入信号.当D从
以实现稳压和电压调节输出L5j.0~4096变化时,就把U1转换成O~一10V的
过流保护电路由R2,Q1,D触发器电压,然后经UA741反向放大2倍,得到U2
CD4013和可控硅SCR完成,R2—0.35Q为过电压为0~2OV,其中R11—15kQ,R10—
1440
图3数模转换模块
7.5kQ.因此,该DAC的转换分辨率为20/
(2挖一1)一4.9mV,即单片机输出给DAC的
数据变化为1Bit时
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