程控直流電源的設(shè)計(jì)

LM317是一款輸出可變電壓的三端穩(wěn)壓塊，通過(guò)調(diào)節(jié)控制端電壓，而改變輸出端的電壓，LM317的控制端電壓與輸出端電壓的基準(zhǔn)電壓約為1.25V. 只要給輸出端-1.25-13.75V的電壓值，我們就可以得到0-15V的輸出電壓?？刂贫穗妷何覀兛梢酝ㄟ^(guò)單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能控制，將DA信號(hào)運(yùn)算放大調(diào)整到-1.25-13.75V。

一：設(shè)計(jì)方案

以穩(wěn)壓芯片LM317為主要的恒定電壓輸出，通過(guò)MSP-430153系列單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，完成信號(hào)的采樣和數(shù)值的顯示，以實(shí)現(xiàn)恒定電壓輸出的動(dòng)態(tài)調(diào)整。該方案制作簡(jiǎn)單，成本較低，適合于初學(xué)者學(xué)習(xí)和制作。本設(shè)計(jì)分為：①整流；②穩(wěn)壓輸出；③單片機(jī)最小系統(tǒng)；④集成運(yùn)算放大；⑤過(guò)流保護(hù)電路；⑥系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)。該方案原理方框圖如圖1所示。

①整流電路

采用橋式整流，充分地利用了電源，提高了電源的利用率，比起半波整流輸出電壓提高了一倍。如圖2：

②LM317穩(wěn)壓輸出

LM317在沒(méi)有容性的負(fù)載情況下能夠穩(wěn)定輸出，但在有容性的負(fù)載時(shí)容易發(fā)生自激。為了，抑制自激，在輸出端加一個(gè)1uF的電解電容C29。但當(dāng)輸出端短路時(shí)放電電流可能會(huì)損壞穩(wěn)壓塊，因此，在輸入輸出極接一個(gè)二極管D16即可。C47為消除控制電壓的紋波大小，但同樣，在短路時(shí)會(huì)，放電電流會(huì)通過(guò)LM317的調(diào)整管和基準(zhǔn)放大管而損壞穩(wěn)壓塊，故在控制端好輸出端加一個(gè)保護(hù)二極管D19。如圖3

③單片機(jī)最小系統(tǒng)

單片機(jī)最小系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)的核心，包括信號(hào)的采集，輸入輸出的空制等。

④集成運(yùn)算放大器

集成運(yùn)算放大器采用LM324,利用差動(dòng)放大電路，將DA輸出信號(hào)（0-2.5v）放大到-1.25-13.75V反饋給LM317的控制端，是其輸出電壓在0-15V的變化范圍之內(nèi)。如圖4

⑤過(guò)流保護(hù)電路

過(guò)流保護(hù)電路分軟件保護(hù)和硬件保護(hù)兩部分，軟件保護(hù)為輔助保護(hù)，硬件保護(hù)為主要保護(hù).

軟件保護(hù)通過(guò)程序控制，不斷查詢采樣到的信號(hào)看是否超過(guò)設(shè)定的最大值，如果超了

由單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，將信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路，斷開(kāi)整個(gè)回路.

硬件保護(hù)電路利用繼電器的工作原理，當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，將采集到的信號(hào)（采集到的信號(hào)為200mV）經(jīng)過(guò)放大到使三級(jí)管導(dǎo)通（0.7v）,驅(qū)動(dòng)繼電器工作。此時(shí)繼電器的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，整個(gè)電路停止供電。但帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題就是，整個(gè)回路一但停止供電，那么繼電器也就不在工作而自動(dòng)復(fù)位，如果，電路還處于功率過(guò)大或者電路狀態(tài)的話，那么，驅(qū)動(dòng)電路又將驅(qū)動(dòng)繼電器工作而形成惡性循環(huán)，不斷的斷開(kāi)-復(fù)位-斷開(kāi)，如果，長(zhǎng)期這樣將會(huì)損壞繼電器達(dá)不到保護(hù)電路的目的。在這種情況，可以利用繼電器的自鎖功能來(lái)解決這一難題，要想繼電器一直工作就必須給它持續(xù)供電，這樣，我們就這好通過(guò)常開(kāi)觸點(diǎn)另外供電，一但電路電流過(guò)大，繼電器工作常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，整個(gè)回路斷開(kāi)，但常開(kāi)觸點(diǎn)閉合另外給繼電器供電而實(shí)現(xiàn)繼電器的自鎖功能。已達(dá)到真正保護(hù)電路的效果（繼電器復(fù)位需加一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)執(zhí)行手動(dòng)復(fù)位）如圖5