一種新型的數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源的電路研究

3.數(shù)字部分電路PCB設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中，數(shù)字部分電路PCB采用Protel99se軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖2所示：

(二)穩(wěn)壓電源模擬部分電路

穩(wěn)壓電源模擬部分電路主要包括電源部分電路，由運(yùn)放LM324、達(dá)林頓管TIP127等構(gòu)成的輸出電壓控制單元電路。另外，模擬部分電路屬于高壓部分，穩(wěn)壓管和達(dá)林頓管發(fā)熱量比較大，要帶散熱片;同時(shí)須將它與5V低壓工作的數(shù)字部分電路分開，這樣可有效地防止元件的損壞，這也是系統(tǒng)為什么將電路設(shè)計(jì)分為數(shù)字部分和模擬部分的原因。

1.電源部分電路

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮到單片機(jī)及其他器件的電源供電問題，采用一個(gè)變壓器將220V交流電降壓再經(jīng)電橋整流，獲得25V左右的平穩(wěn)電壓，然后用穩(wěn)壓管78L24、78L12、78L05進(jìn)行三次穩(wěn)壓，分別獲得24V、12V和5V的穩(wěn)定電壓，24V提供的是運(yùn)算放大器LM324和達(dá)林頓管TIP127的工作電壓，5V是AT89S52單片機(jī)和DAC0832的工作電壓。圖3所示。

2.輸出電壓控制單元電路

系統(tǒng)中，矩陣鍵盤輸入數(shù)字信號(hào)經(jīng)AT89S52處理后輸出給DAC0832,數(shù)字信號(hào)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出的是電流量，因此必須將電流量接電阻后接反饋放大電路以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。本設(shè)計(jì)的模擬部分利用了LM324作為放大器，采用二級(jí)放大電路，第一級(jí)為同相比例放大電路，第二級(jí)為閉環(huán)反饋放大電路。

本設(shè)計(jì)實(shí)際用到的數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源模擬部分輸出電壓控制單元電路，其中用電位器和微調(diào)電阻作為校準(zhǔn)電壓值硬件補(bǔ)償;用達(dá)林管TIP127作為調(diào)整管，由于其工作時(shí)發(fā)熱量較大，須外加散熱裝置。

三、數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能是：鍵盤對(duì)單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，單片機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)送4位共陽(yáng)數(shù)碼管，再送到8位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片(DAC0832)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量對(duì)電壓的控制。系統(tǒng)中的主程序主要完成鍵盤掃描、判斷、處理和數(shù)碼顯示。

1.編程語(yǔ)言及輸入

C語(yǔ)言在單片機(jī)的應(yīng)用中，由于其邏輯性強(qiáng)，可讀性好，比匯編語(yǔ)言靈活簡(jiǎn)練，目前越來(lái)越多的人從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用C語(yǔ)言開發(fā)，市場(chǎng)上幾種常見的單片機(jī)均有其C語(yǔ)言開發(fā)環(huán)境。因此，在本系統(tǒng)中，考慮到匯編語(yǔ)言的這些缺點(diǎn)，采用了C語(yǔ)言作為軟件設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

2.軟件補(bǔ)償編程

由于系統(tǒng)采用DAC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換線性穩(wěn)定度不夠好，因此系統(tǒng)實(shí)際輸出電壓值與輸出顯示值存在誤差，必須用軟件補(bǔ)償?shù)霓k法來(lái)消除誤差。為此通過測(cè)試多組實(shí)際輸出電壓值與輸出顯示值對(duì)比，然后進(jìn)行軟件補(bǔ)償，所以程序中調(diào)用軟件補(bǔ)償函數(shù)對(duì)輸出電壓值的補(bǔ)償，從而消除誤差。

四、結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)的不足之處就是不能對(duì)輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，系統(tǒng)通過加入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC0809芯片)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。這樣一來(lái)使系統(tǒng)輸出誤差更小，效果更好，這也是系統(tǒng)將來(lái)的一種功能擴(kuò)展。

單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源由于原理簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、精度高、成本低、易實(shí)現(xiàn)等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到越來(lái)越廣泛的重視。其性能優(yōu)于傳統(tǒng)的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，操作方便，非常適合一般教學(xué)和科研使用。