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直流稳压电源系统总体方案设计及改良方案对外公布
发布时间:2013-6-11 20:25:49    被阅览数:452
    

在分析直流稳压电源存在问题的基础上,设计并制作了一种以AT89C51为核心的智能直流稳压电源。该电源采用数字调节和输出精度高,且兼具完善的保护功能,成本低,同时控制系统在软件上还可以进一步改进,不需要增加硬件成本,从而提高稳压电源的性价比。
    关键词:单片机;直流稳压电源;采样电路;报警电路

    在我国中小学实验教学仪器中,直流稳压电源是电类实验的核心装置,其性能的优劣直接关系到实验数据是否符合要求和实验效果是否良好地关键。由于现阶段使用的直流稳压电源普遍存在一下缺点:
    1)通常采用电位器和转换开关实现电压调节,并由指针式表盘指示电压值大小,造成电压的调整精度低和读数不直观,而且经常跳变,使用麻烦;
    2)过载保护使用硬件电路实现,导致电路结构复杂,稳压精度也较低;
    3)输出的直流电源是广义上的直流,而非恒定的直流,且输出的直流稳压也不能够从零开始调节;
    4)功能简单、可靠性低、价格贵、体积大、干扰大以及电源线无防拉拽保护等问题。
    为此,文中设计了一种以以AT89C51单片机为核心的智能化实验用直流稳压电源,克服了传统实验用直流稳压电源的弊端,提高了其可靠性和以后技术升级的便利性,具有较高地应用价值。

    1 系统总体方案设计
    该直流稳压电源是以51系列单片机为整机的控制器核心,由单片机最小系统、键盘电路、电源转换电路、保护及报警电路、显示电路、输出电压采样电路、A/D转换电路、D/A转换电路和稳压输出电路等部分组成。AC220V经过电压转换电路分两路输出:一路输出5 VDC供给单片机工作,另一路经LM317输出电压为0~12 VDC,输出电流为0~1 A的直流稳压电源,利用反馈电路和A/D转换电路实时检测输出参数变化送单片机最小系统处理,将处理后的数据送显示电路并与设定参数相比较,经D/A转换电路向保护及报警电路发送相应的控制信号,键盘电路由“开关”、“+”、“-”3个信号按键组成,用于控制直流稳压电源的开关和电压的升降。硬件系统原理框图如图1所示。

    2 硬件单元电路设计
    硬件单元电路采用AT89C51单片机最小系统为信息处理中心,通过反馈电路、A/D转换电路、D/A转换电路和报警及保护电路实现对输出电压的控制,利用数码管来显示输出电压的大小和单位。
    2.1 电源转换电路设计与分析
    220 V交流电经过双端输出变压器降压,得到18V和9V交流电,经桥式整流电路及滤波电路输出两路直流电:一路经LM7805输出+5VDC,+5 VDC供给单片机工作;另一路经LM317输出0~12 VDC,由于在LM317的调整管脚与输出脚之间有一个参考电压1.25 V,使其输出电压不能从0 V开始调整,为此本设计采用二极管把电压拉低的方法为调整管脚提供负电压,省去了设计负电源的麻烦,利用3个二极管D1,D2,D3,把A点的电位提高1.8 V(即将A点视为参考电位0 V)。再通过R4和R6与D4、D5串联分压,调节R6使B点电压为1.25 V。由图可知,R7、R8与R9构成串联分压电路,其输出电压U0的计算公式见式(1)

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