一種新型的數(shù)字式可調穩(wěn)壓電源的電路研究

一、數(shù)字式可調穩(wěn)壓電源原理介紹

1.方案分析與選擇

方案一：數(shù)控部分用單片機帶動數(shù)模轉換芯片提供線性穩(wěn)壓電壓的參考電壓。

優(yōu)點：對于單片機，系統(tǒng)工作在開環(huán)狀態(tài)，對數(shù)模轉換的精度要求較高，設計成本低。

缺點：功耗較大，LED數(shù)碼管輸出顯示不是系統(tǒng)的精確輸出電壓，須對它進行軟件補償。

方案二：數(shù)控部分用AVR單片機的PWM組成開關電源，再利用AVR的AD轉換對輸出電壓進行實時轉換，利用軟件進行電壓調整以達到穩(wěn)壓。

優(yōu)點：硬件簡單，穩(wěn)壓的大部分工作由軟件完成，對單片機的運行速度要求很高，利用手頭的ATmaga16L單片機最高8MHz工作頻率很難達到速度要求。對軟件要求較高，功耗小。

缺點：輸出紋波電壓較大，對軟件的要求很高。

方案二簡單的電路結構起初對設計者很吸引，但是后來了解到AVR單片機的PWM的精度用于開關電源比較勉強，而且開關電源有個通病：紋波電壓大，考慮到設計目標對電源的功耗要求不是很嚴，同時為了保證紋波足夠小也鑒于自身對于51單片機和線性電源較為熟練，故選擇方案一。

2.總體設計原理

本設計采用AT89S52單片機作為整機的控制單元，利用4×4鍵盤輸入數(shù)字量，通過控制單元輸出數(shù)字信號，再經(jīng)過D/A轉換器(DA0832)輸出模擬量，最后經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著輸出功率管的基極電壓的變化，間接地改變輸出電壓的大小。

二、數(shù)字式可調穩(wěn)壓電源硬件電路設計

本系統(tǒng)的硬件電路設計主要圍著AT89S5 2單片機作為整機的控制單元用P R O T E L99SE設計軟件來布線的，其中還用到了模數(shù)轉換芯片DAC0832、外部存儲芯片24C01、放大器芯片LM324、4×4矩陣式鍵盤、數(shù)碼管等其他器件?？傮w框圖考慮到各個元件的電氣特性，例如元器件之間的干擾問題，接地問題，布線問題等，本系統(tǒng)將硬件電路設計分為數(shù)字部分和模擬部分。

(一)穩(wěn)壓電源數(shù)字部分電路

穩(wěn)壓電源數(shù)字部分電路即單片機外圍接口電路主要包括：DAC0832數(shù)模轉換電路、EEPROM接口電路、鍵盤接口電路、揚聲器接口電路、復位電路、晶振電路及數(shù)碼管顯示部分電路。

1.單片機外圍接口總電路

單片機AT89S52與外圍器件的接口總電路如圖1所示，下面將各部分電路介紹，AT89S52的P0、P2.5-P2.7接數(shù)碼管輸出顯示部分電路，其中P0口用來輸出字段碼;P2.5-P2.7用來輸出數(shù)碼管選通位信號;P2.0、P2.2分別接外部存儲芯片24C01的數(shù)據(jù)線(SDA)和時鐘線(SCL);P2.3接揚聲器電路，為執(zhí)行內部程序指令，EA/VPP必須接VCC.

AT89S52的P1口與數(shù)模轉換芯片DAC0832相連接，用來輸出數(shù)字量信號;RST為復位腳，用來輸入復位信號，同時它還與P1.5-P1.7一起用作ISP下載端口;P3口用做鍵盤信號輸入端口，XTAL1、XTAL2接晶振電路。

2.單片機外圍電路接口電路

主要有：24C01與單片機AT89S52接口電路、4×4矩陣鍵盤接口電路、揚聲器電路、AT89S52單片機復位電路及外部晶振電路、數(shù)碼管顯示部分電路。下面簡單介紹一下存儲芯片。

穩(wěn)壓電源設計中利用它存儲電壓輸出值，實現(xiàn)掉電保存當前電壓值的功能。它的引腳1、2、3、4、7接地;8腳接+5V;5腳與6腳分別接單片機的P2.0、P2.2的同時接5.1K上拉電阻后再接+5V(因連接總線的器件的輸出端必須是集電極或漏極開路，以具備線“與”功能)。