数控直流稳压电源新颖文档格式.docx

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数控基准电压源的原理框图如图3所示。

图4数控基准电压源原

三、单元电路设计参考

（1）稳压电路

串联型稳压电路参见图2，其中调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的保证，它的选用主要考虑其极限参数ICM，U（BR）CEO和PCM。

调整管极限参数的确定，必须考虑到输入电压UI由于电网电压波动而产生的变化，以及输出电压的调节和负载电流的变化所产生的影响。

由图可知，调整管的发射极电流IE等于采样电阻R1中电流和负载电流IL之和，即IE=IR1+IL，调整管的管压降UCE等于输入电压UI与输出电压UO之差，即UCE=UI-UO。

显然，当负载电流最大时，流过调整管发射极的电流最大，即IEmax=IR1+Ilmax。

通常，R1电阻上电流可以忽略，且IEmax≈ICmax，所以调整管集电极最大电流为：

ICmax≈IEmax

（2）当电网电压最高，即输入电压最高同时输出电压最低时，调整管承受的管压降最大，即UCEmax=UImax-UOmin

（3）当晶体管的集电极电流最大，且调整管承受的管压降最大时，调整管的功率最大，即Pcmax=ICmaxUCEmax

（4）由以上几式即可确定调整管的极限参数。

实际选用时，还要考虑留一定的余量。

（5）电路设计的参数计算：

图中输出电压关系为：

=12+1.5+1=14.5V

取

取1.2

取43

取560

放大倍数为6倍，取

采样电阻取值：

要满足最大采样电压不超过2.4V避免烧坏单片机ADC0口

所以取值：

额定电流下（500mA）负载是R=

C=133

取100

具体电阻视实验室提供的大小进行调整！

四、稳压电源主要性能指标

直流电源的技术指标分为两种：

一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；

另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压及温度系数等。

稳压电源主要性能指标测试。

1、输出电压范围

在额定负载情况下，稳压电源输出电压可调范围。

2、输出最大电流

最大输出电流是指稳压电源正常工作的情况下能输出的最大电流，用Iomax表示。

一般情况下的工作电流Io＜Iomax，稳压电路内部应有保护电路，以防止Io＞Iomax或者输出端与地短路时损坏稳压器。

图5稳压电源性能指标测试电路

3、纹波电压

叠加在输出电压上的交流电压分量。

用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。

也可用交流毫伏表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差，一般直流电源的纹波电压VP-P≤10mV。

4、电压调整率

当输出电流和环境温度保持不变时，只考虑由于输入电压改变Ui所引起输出电压的变化量Uo与输出电压Uo的百分比，即

（5）

5、电流调整率

当输入电压和环境温度保持不变时，改变输出电流所引起输出电压的变化量Uo与输出电压Uo的百分比，即

（6）

该参数用于考核器件对应于负载变化而维持输出电压不变的能力。

6、输出最大电流

图15稳压电源性能指标测试电路

测试数据：

输入9V下降5%，即8.55V时，最大输出电流为594mA；

输入12V下降5%，即11.4V时，最大输出电流为598mA；

所以有上述数据得到：

最大输出电流小于600mA。

7、纹波电压

也可用交流毫伏表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差，一般直流电源的纹波电压。

输入6.0V，输出电流501mA时，示波器的波动电压为Vp-p=8mV

小于实验要求（10mV），所以达到实验要求。

五过流保护电路（硬件保护）

为了使电路安全工作，一般需要加入过流保护电路。

当调整管输出电压不变时，负载电阻RL变小输出电流就变大，极限情形负载电阻短路。

输出电流变大，图6中的电阻R上压降增大，使得Q2的ICE电流增大，从而流向调整管基极电流变少，从而限制了输出电流的增大。

极限情形当UR超过VBE时，三极管Q2饱和导通，调整管无电流输出。

图6过流保护电路图

相关计算如下：

（14）

根据实验室已有电阻，取R=1.2Ω

六、实验数据测量与记录

相对误差=|设定电压-实测电压|/实测电压

当输入电压为17V时的测量数据：

最大输出电流（mA）

设定电压（V）

数码管显示电压（V）

高精度万用表测量电压（V）

相对误差（设定电压与实测电压的误差）

504

6.00

6.07

5.91

1.52%

502

6.10

6.15

6.06

0.66%

507

6.20

6.22

0.81%

497

6.30

6.28

6.26

0.64%

503

6.40

6.45

6.41

0.16%

506

6.50

6.53

6.49

0.15%

7.00

6.97

6.98

0.28%

499

8.50

8.44

8.59

1.05%

501

9.00

8.98

9.09

0.99%

10.50

10.56

10.68

1.69%

11.00

11.05

11.08

0.72%

12.00

12.02

11.88

1.01%

小结：

由表中数据可知在误差允许范围内系统基本达到设计要求。

而且单片机测量值与使用高精度电压表的实测值很逼近。

系统设计达标。

当输入电压为15.3V时的测量数据

495

6.14

6.01

0.17%

505

8.96

9.27

2.91%

500

11.90

12.80

6.25%

当输入电压为18.7V时的测量数据

6.27

6.13

2.12%

9.06

9.45

4.76%

12.36

13.20

9.09%

空载时测量数据：

负载断开时（即输出电流0mA）

0mA

5.29

6.39%

7.87

9.37

3.95%

11.60

13.70

12.4%

满载时测量数据：

输出电流为额定电流时（500mA）

过流保护时测量数据：

额定电流（mA）

额定电流500mA下测得的电压（V）

过流时电压（V）

过流电流（mA）

6.06（1-5%）=5.75

590

8.87

8.87（1-5%）=8.43

594

11.97

11.97（1-5%）=11.37

598

由以上几个表格的数据可看出，本实验设计基本合理能够达到设计要求。

七、元器件（设计过程用分立元件实现）

三极管：

90133个，BD6811个，导线、电阻若干。

八、实验总结：

由上述原理分析知本项目设计制作一个输出电压范围（6~12V）可调节和输出电流范围（0~500mA）可调节的数控直流稳压电源。

由信号源提供一个直流电源设计制作一个串联型线性数控稳压电路，主要包括基准电压电路，调整管，比较放大，取样电路四个单元模块组成。

基准电压由单片机键盘数控输入提供，此基准电压通过单片机的A/D转换实现。

调整管采用9013三级管进行过流保护，比较放大器采用了由两个9013三极管构成的差动放大电路，与取样电压进行比较放大，输出电压通过调整管得到稳定，并通过单片机的D/A转换将采样电压，采样电流转换成输出电压电流并用数码管显示出来。

本项目制作的数控直流稳压电源达到了本实验的要求，具有结构简单、调节方便（采用单片机键盘数字输入控制）、输出电压稳定性强（电压调整率与电流调整率<

1%）、纹波电压小（Vp-p=8mV）、有过流保护（IOmax<

600mA）等优点。

附录：

单片机代码

#include<

ZLG7289.h>

bitmodel=0;

//定义model，0为输入数据，1为显示电压电流

bitflag1=0;

//定义标志位作为INT7中断标志

chardata_10=0,data_1=0,data_01=0,date=0;

//定义data表示输入三个数据的十位，个位和十分位

unsignedintDA_code=0,mun=0;

//DA转化的数字量

intvoltage=0,current=0;

//定义voltage、current表示测定的电压、电流值

intms=0;

//定义ms为T0计时单位，每过10ms，ms加1

//时钟初始化,外部时钟12M

voidSYSCLK_Init（void）

{

inti;

OSCXCN=0x77;

//外部时钟选择12M

for（i=0;

i<

256;

i++）;

while（!

（OSCXCN&

0x80））//等待晶体震荡稳定

{;

}

OSCICN=0x08;

//切换到外部时钟

}

//IO端口初始化

voidPORT_Init（void）

XBR2=0x40;

//使能交叉开关

P3MDOUT=0xff;

//将P3设置为推挽输出

//DAC初始化

voidDAC1_Init（）

REF0CN=0x03;

//内部偏压发生器工作

DAC1CN=0x80;

//使能DAC1,更新发生在在写DAC1H时。

//ADC0初始化

voidADC0_Init（）

ADC0CN=0x80;

//使能ADC0，向AD0BUSY写1启动ADC0转换，转化结果右对齐

//设置基准电压为内部偏压

AMX0SL=0x00;

//通道选择,通道0，初始化为电压传感器

ADC0CF=0x28;

//ADC0SC=5,ADC0的转化时钟为2M，PGA增益为1

//外部中断7初始化

voidINT7_Init（）

EIE2=0x20;

//使能外部中断7

EIP2=0x20;

//设置外部中断7为高优先级

//定时器T0初始化

voidT0_Init（）

CKCON=0x00;

//定时器时钟选择，用系统时钟12分频

TMOD=0x01;

//定时器方式设置为方式0

TH0=（65536-10000）/256;

//为T0装初值

TL0=（65536-10000）%256;

//

TR0=1;

//开启T0

ET0=1;

//允许T0中断

//数码管显示

voidDisplay（）

if（model==0）//model=0显示设定电压值

{

ZLG7289_Download（1,0,0,data_10）;

ZLG7289_Download（1,1,1,data_1）;

ZLG7289_Download（1,2,0,data_01）;

//ZLG7289_Hide（0x07）;

}

else//model=1，显示电流电压值，0～3管显示电流，4～7管显示电压

ZLG7289_Download（1,0,0,current/1000）;

ZLG7289_Download（1,1,0,（current%1000）/100）;

ZLG7289_Download（1,2,0,（current%1000%100）/10）;

ZLG7289_Download（1,3,0,current%1000%100%10）;

ZLG7289_Download（1,4,0,voltage/1000）;

ZLG7289_Download（1,5,0,（voltage%1000）/100）;

ZLG7289_Download（1,6,1,（voltage%1000%100）/10）;

ZLG7289_Download（1,7,0,voltage%1000%100%10）;

//处理读按键值并更新DAC输出

voidRead（）

charkey_data;

key_data=ZLG7289_Key（）;

//读键值

switch（key_data）

case0:

model=!

model;

break;

case1:

if（data_10==1）data_10=0;

elsedata_10++;

break;

case2:

if（data_10==0）{if（data_1==9）data_1=0;

elsedata_1++;

}else{if（data_1==2）data_1=0;

}break;

case3:

if（data_01==9）data_01=0;

elsedata_01++;

//case5:

data_10=（data_10-1）%10;

//case6:

data_1=（data_1-1）%10;

//case11:

data_01=（data_01-1）%10;

default:

if（data_10>

1）

data_10=1;

data_1=2;

if（data_10==1&

&

data_1>

2）

data_10=1;

/*if（data_10==0&

data_1<

6）

data_10=0;

data_1=6;

}*/

date=data_10*100+data_1*10+data_01;

Display（）;

DA_code=（4096*（data_10*10+data_1+data_01*0.1））/14.526;

DAC1L=DA_code%256;

DAC1H=DA_code/256;

//向DAC1H写数据，DA更新输出

//调整输出

voidAdjust（）

if（voltage>

date）//当输出电压大于设定值时，减小输出DA数字量值

if（DA_code>

0）

{

DA_code--;

DAC1L=DA_code%256;

DAC1H=DA_code/256;

}

elseif（voltage<

date）//当输出电压小于设定值时，增大输出DA数字量值

if（DA_code<

4095）

DA_code++;

}

voidmain（）

WDTCN=0XDE;

WDTCN=0XAD;

//关闭看门狗

EA=1;

//开启中断开关

SYSCLK_Init（）;

//系统时钟初始化

ZLG7289_Init（60）;

//ZLG芯片初始化

PORT_Init（）;

//端口初始化

ADC0_Init（）;

//ADC0初始化

T0_Init（）;

//定时器T0初始化

INT7_Init（）;

//外部中断7初始化

DAC1_Init（）;

//DAC1初始化

while

（1）

if（model==0）//medel=0时，设定电压值，更新输出

if（flag1==1）

{

Read（）;

flag1=0;

}

else//model=1时，输出电压电流值，并调整DA_code的值

model=!

Display（）;

AMX0SL=0x00;

//采集输出电流值，输入选择AIN0

ADC0CF=0x2b;

//采集输出电流值，增益为8

AD0INT=0;

//清除转换结束标志

AD0BUSY=1;

//开始转换

while（AD0INT==0）;

//等待转换结束

current=（2*2421.0*（ADC0H*256+ADC0L））/32768;

//计算电流值，单位为mA

AMX0SL=0x01;

//采集输出电压值，输入选择AIN1

ADC0CF=0x28;

//采集输出电压值，增益为1

voltage=51*（2.421*（ADC0H*256+ADC0L））/4096-current/200.0;

//计算电压值，单位为1V扩大10倍

if（ms>

=50）

ms=0;

//Adjust（）;

//调整，使输出电压值等于设定电压

//INT7中断服务程序

voidser19（）interrupt19using1

flag1=1;

P3IF=0x00;

//标志位清零

//定时器T0中断控制函数

voidser1（）interrupt1using2

{

ms++;

//计时周期为10ms，当有中断时，计时增加

//定时器初值重载