双路输出直流稳压电源

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1、双路输出直流稳压电源钟官军 金海军 张娅琳指导老师：王淑娟1摘 要1.1功能说明： 通过四个控制按钮实现两路输出电压，可以对输出电压进行设定，显示值与 输出电压值的误差不超过10mv。并可通过按键实现最高电流设定，进行过流保 护。具体描述如下：按键：按键 1：左右设定时切换。按键 2：电压电流设定时切换。按键 3：设定值增加按键。按键 4：设定值减小按键。显示（三位半LED）： LED1：第一路的显示，电压设定时显示电压，电流设定时 显示电流，正常工作时显示电压。LED2：第二路的显示，电压设定时显示电压，电流设定时显示 电流，正常工作时显示电压。参数：电压设定步进：土 0.1V显示误差： 1

2、0434uF 满足要求。电源部分的电路图如下：42 电源各部分的分析：电源变压器：采用150W双18V单9V, 26V环形变压器降压变压器将电网 交流电压220V变换成25V左右的交流电源，主副线圈匝数比约9 ： 1。此交流 电压经过整流后可获得电子设备所需要的直流电压。整流电路：利用单相桥式整流电路把方向和大小都变化的 50Hz 的交流电变 换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。其优点是电压较高，纹波电压较小，整 流二极管所承受的最大反向交流电流流过，变压器的利用率高。滤波电路：利用储能元件-电容C两端的电压不能突变的性质，采用RC滤波 电路将整流电路输出的脉动成分大部分滤除，得到比较平滑的直

3、流电。采用 4700uF,50V滤波电容达到较好的滤波效果。稳压电路：采用 7815 7915 7805 7905稳压集成电路使整流滤波后的直流电压 不随交流电网和负载的变化扰动而变化。43 率放大部分从控制板发出的信号，为 05V,5mA 左右的中小信号，要使之适应不同的应 用需要，必须使之具有一定的功率。1功率部分的计算即要求进行功率放大，使之达到018V,2A左右的输出量。则有U18VA = o = 3.6u U5Vi 通过运算放大器和大功率达林顿管可实现 3.6 倍的放大倍数。而V=23V,要求输出为 2A。则 P二 23V x 2A 二 46WCC om max取达林顿管的功率大于

4、46W 即可。查手册可以知道，选用 BD64C/65C 系列。P 二 125W, I 二 10A,U 二 100V, 0 二 10000 om om om功放电路图如下所示：44 路功放的保护： 当电流过大，采用三个串连的二极管与三级管并联，三级管达到饱和防止两 端电压过高而烧坏。从而达到保护电路的目的。电路图如下：g45 单片机控制部分 控制电路是本电源的重要组成部分。由单片机作控制中心，在时序上协调外 界输入控制和 DA0809 反馈控制。控制结构图如下：控制按键DA单片机处理DA四路反馈控制1. 单片机的工作原理：（1）输出：单片机的输出是用分时操作的，分时输出两个数字量（程控） 给两个

5、DA0832，得到的模拟信号给两个外路运放提供信号，达到输出两路电压 的目的。（2）按键控制：共设置四个按钮，以中断形式接入单片机，由中断服务程 序对其响应，修改单片机中的电压电流设定值。（3）反馈：由AD0809的转换结束信号EOC接入单片机的另一个中断，在 中断服务程序中，取走负载上取得的反馈值，并与相应的值比较，调节输出数字 量，从而使负载电压稳定。2. 控制部分计算：由于设定输出电压为018 V,设定电压值以0.1V为步进，则有：0.1则由：2 n 180选用 8 位 D/A 满足要求。又考虑到双路输出，则选用具有双缓冲结构的DAC0832，而在对输出电压、电流的反馈上，具有 4 个反

6、馈信号。而且其值变化不大，故选用 8 通道的 8 位A/D。即选用逐次逼近型AD.由于ADC0809具有转换速度快（可达到lus）,稳定 性好，性价比高的特点，故选用之。而控制芯片选用 89C52.电路图：46 显示部分采用三位半双积分ICL7107,可将模拟电压直接转化成BCD码，驱动LED 显示，其显示范围019.99V，最小分辨率为10mv，满足本电路设计要求。5调试部分调试是一项很复杂而庞大的工程。它占了整个设计的大部分时间。调试的整 体过程是：分别对设计的各功能模块进行调试，然后再进行组装后的整体调试。调试过程包括：51 电源部分的调试初期，由于LM7815前端滤波电容未加，导致输出

7、纹波过大，补上100微法,50V 的滤波电容，纹波在允许范围内。总结：试验过程中一定得认真仔细。电路图连接完后，需要检查再通电调试52 功率放大部分的调试问题：1. 输出纹波过大；2. 当负载变化比较大时，输出电压变化变化很快;3. 实现硬件电路的过流保护出现问题。分析与对策：输出纹波比较大，主要是因为来自 DAC 的电压纹波较大，需要在功放电路 与控制电路之间加一个电容兀型滤波器，解决问题1。负载变化大的输出电压快，需要增大开环负反馈增益，调节反馈电路的各阻 值，换一个放大倍数更大的运算放大器一 LM741.同时在达林顿管BD65C， BD64C 上增放散热片以避免过热而导致电路被烧毁，解决

8、问题 2。查找出问题的原因是 PROTEL 制图的小错误。即使修改后达到了理想的效 果：当电流过大时，与三级管并联的二极管饱和导通。避免大电流流过三级管而 被烧坏，解决问题 3。总结：PROTEL设计中要细心，而且实际设计时要考虑外界环境影响，同时 外界环境的不同电路设计也不同，需要调试发现问题和解决问题。VII.显示部分的调试问题：数码管的显示不稳定，不停的闪烁。分析：没有考虑到干扰及环境的制约。于是我们把在面包板上连好的电路焊 接在印刷板上，并采用电容滤波尽可能去除纹波和干扰。实验结果：显示稳定，能实现018 V范围内的连续显示。5.3 单片机控制部分的调试单片机在整个系统中负责响应外部输

9、入和实现反馈自我控制。由于存在两路 输出和四路反馈，在时序上就比较复杂，调试起来也是很复杂的。程序的编写修改完成后，用仿真器仿真时，几个控制按钮不好使，经检验， 是软件中等待时间太短，由于按键抖动，响应中断次数过多造成控制不稳定。增 加等待时间消除抖动后，控制部分达到理想效果。显示部分调试成功后，将仿真器接到电路中，显示却闪烁，这应该是由于反 馈的信号在自我控制中出现了问题，可能是软件设计中有什么没有考虑到，时序 上存在问题，经修改通过！当然整个调试过程是相当复杂的，也是让人非常疲劳的工作，调试时间不比 编写时间短，以上只是说了很少的几个问题而已。6测试数据及分析61工作测试（Rl = 10

10、）测量次数通道选择空载示值（V）（程控）负载示值（V）实测值（V）1左2. 02. 022. 01右2. 52. 492. 492左5. 05. 005. 02右5. 04. 994. 983左10. 010. 029. 99右15. 014. 9714. 984左18. 018. 0717. 94右19. 019. 5218. 41分析：当程控值增大时，误差增大，范围10mv 60mv ;当设定值超出18V （最高工作电压），输出线性差。结论：本电源正常工作电压范围：18V 18V，误差不超过60mv,满足设计 要求。若想再增大工作电压范围，则只需改用高压运放。62短路保护测试将万用表（10

11、A档位）直接串入输出端短接输出，电压表头输出为0,万用 表电流值为2.2A，保护功能实现。7器件列表W双18V单9V，26V环形变压器。10A,100V 全桥4700uF,50V滤波电容 6支104瓷片电容若干7815 7915 7805 790稳压集成电路89C52ADC0809DAC0832LM741若干TL431精密基准源若干74LS155双2 /4译码器74LS08 与门集成块74LS04 非门集成块LED 4支达林顿管BD65C BD64C8总 结所学模拟电子技术和数字电子技术和单片机等基础课程的知识，我们成功的 在电子制作中得到了验证。深刻的体会到理论联系实践，指导实践和服务于实践

12、 的内涵。只有灵活的掌握知识，才能真正的应用于实践。同时理论知识与实践还 是有差距，理论设计能实现的电路原理，实际调试运行时不一定行得通需要 考虑各种扰动噪声等无法达到的工艺水平限制精度的提高的因素。动手能力得到 了锻炼和提高。每一个出现的问题都需要认真分析找出原因。这次电子制作，各位同学充分发挥各自的优势和特长，协力合作终于得到比 较理想的结果。钟官军同学在硬件电路方面的熟悉和金海军同学对控制部分的单 片机编程是本次电子制作取得成功的重要保证。我们进一步体会到团队精神的重 要。这次电子制作中，我们查阅了大量的资料，了解到当前最新的电源技术和发 展方向，激发我们进一步深入学习和研究。制作过程中

13、，王淑娟在技术上给予极大的帮助和支持。在此，感谢王淑娟老 师对我们电子制作的指导！9附录（程序）/ /双输出数字电源源代码/ /ORG 00HJMP MAINORG 0003HJMP INTX0ORG 0013HJMP INTX1ORG 0100H/MAIN 函数/MAIN: MOV IE,#10000101BLCALL CHUSHIHUAMOV C,09HMOV P3.4,CMOV P3.5,CCPL P3.5MOV P0,R0CLR P3.6CLR P3.7SETB P3.7SETB P3.6HERE: MOV C,01HMOV P1.5,CMOV C,00HMOV P1.4,CAJMP

14、HERE/END OF MAIN/ /INTX0 按键中断/实现电压电流设定/INTX0:CALL DELAYJNBP1.0,LRJNBP1.1,VAJNBP1.2,UPJNBP1.3,DOWNAJMP END_INTX0LR:CPL01HAJMP END_INTX0VA:CPL00HWAITHERE: JB 00H,PASS;左右切换;电压电流切换JMP WAITHEREPASS: AJMP END_INTX0UP: MOV A,#30H; 设定值加 1ADD A,20HMOV R0,AINC R0AJMP END_INTX0DOWN: MOV A,#30H; 设定值减 1ADD A,20H

15、MOV R0,ADEC R0END_INTX0:RETI/END 按键中断/INTX1 DA 反馈中断/实现自我控制调节/INTX1:MOV R2,P2JB 00H,SET_AJNB 00H,TESTAJMP END_INTX1/ 电流设定 /SET_A:CLR P1.6MOV A,#50H ; 反馈接受ADD A,20HMOV R1,AMOV A,R2MOV R1,AMOV C,09HMOV P3.4,CMOV P3.5,CCPL P3.5MOV A,#30H ; 输出ADD A,20HMOV R0,AMOV P0,R0AJMP END_INTX1/ 反馈调节控制 /TEST: SETB P

16、1.6MOV 21H,P3ANL 21H,#03HMOV 22H,21HINC 21HMOV C,08HMOV P3.0,CMOV C,09HMOV P3.1,CJNB 10H,TEST_V;JB 10H,TEST_A;AJMP CONTINUE;/ 测试电压 /TEST_V:MOV A,#50HADD A,22HMOV R0,AMOV A,#30HADD A,22HMOV R1,AMOV A,R1SUBB A,R2JC DOWN_OUTJNC UP_OUTDOWN_OUT:DEC R0AJMP CONTINUE UP_OUT:INC R0AJMP CONTINUE / 测试电流 / TEST

17、_A:MOV A,22HADD A,#30HMOV R1,AMOV A,R1SUBB A,R2 JC ERROR JMP CONTINUE / 过流保护 / ERROR:CLR 30HCLR 32HCLR 50HCLR 52H CONTINUE:MOV C,09HMOV P3.4,CMOV P3.5,CCPL P3.5JB 09H,OUT_2MOV P0,50HAJMP END_INTX1 OUT_2: MOV P0,52H END_INTX1:CLR P3.6CLR P3.7NOPNOPSETB P3.7SETB P3.6RETI/END INTX1/自编函数/ CHUSHIHUA 函数 /

18、CHUSHIHUA:MOV 50H,#00HMOV 51H,#00HMOV 52H,#00HMOV 53H,#00HMOV SP,#60HMOV 21H,#00H ;DA CHANGMOV 20H,#00H ;CHANG ON THE BASE FOR THE LEDMOV R0,#30HMOV 30H,#05HMOV 32H,#05HMOV 31H,#10HMOV 33H,#10HCLR IT0SETB IT1CLR PX1CLR PX0RET/delay 函数/延迟 200ms/DELAY: MOV A,#55WAIT: DEC AMOV R7,#20WAIT1: DEC R7DJNZ R7,WAIT1JNZ WAITRETEND参考文献1 集成电子技术 蔡惟铮主编2 基础电子技术 蔡惟铮主编3 单片机应用设计 张毅刚 彭喜元等主编4 电子学报5电子报