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直流数控可调稳压电源的设计

  是常用的电子设备,它能保证在电网电压波动或负载发生变化时,输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。本设计给出的稳压的输出电压范围为0~18 V,额定工作电流为0.5 A,并具有+、-步进电压调节功能,其最小步进为0.05 V,纹波不大于10 mV,此外,还可用

  本系统由电源模块、调压模块、D/A转换模块、显示与键盘模块组成,图1所示是该直流数控稳压电源的结构原理框图。

  在图1中,220 V市电经220 V/17.5 V变压器降压后得到的双17.5 V交流电压,经过一个全桥整流后可得到21 V两路电压,其中一路+21 V电压供给调整管,作为电源对外输出,另一路经三端稳压器7815得到+15 V,再经过7805得到+5 V的电压。-21 V的电压则经三端稳压器MC7915得到-15 V电压,以作为系统本身的工作电源。

  电路的比较放大采用运放NE5534来设计,该器件具有共模抑制比高,响应速度快和压摆率高的特点。设计时可由R10、R11A、R12组成分压取样电路,并要求R10/(R11A+R12)=1/4,即当输出电压存在△UO=0.05 V时,△Ua=0.04 V,这与DAC的输出(10/255=0.04V=1LSB)变化一致。事实上,经过DAC转换以将电流转换为电压并进行电压放大后,即可将得到的10 V电压送比较器NE54534的同相端作为比较的基准电压。由于DAC0832是8位的D/A转换器,故有255步进。由此,当CPU控制DAC变化1LSB时,其对应Va的变化为0.04 V,故Uout的可调变化量为0.05 V(步长)。NE5534和Q1、Q3及取样电路构成的负反馈电路可实现调节输出电压的目的(稳压)。

  电路中的过流保护由R9与02完成。当Io0.7A时,VR9=R9Io1×0.7=0.7 V,此时Q2导通,并对调整管Q3的基极分流,使TIP41的导通电阻增大,输出电压降低,从而达到过流保护的目的。必要时,也可接入一红色发光二极管作为过流指示。该系统的短路保护采用保险管来完成。

  本系统中的数模转换电路如图3所示。它由DAC0832、两级低漂移的运放A714及VREF电路组成。DAC0832和运放U3A将CPU发出的8位二进制数据转换成0~-5 V的电压,然后经运放U3B反向放大2倍,以得到0~10 V电压。因此,该DAC的转换分辨率为10/(28-1)=0.04 V,即CPU输出给DAC的数据变化为1 Bit,DAC输出电压的变化为0.04 V。VREF电路为DAC提供基准电压,调节R5A,可使基准电压保持为5 V。


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