0～18V可调直流稳压电源(最新整理)

1、0 引言可调直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。本设计给出的可调直流稳压电源的输出电压范围为018 v，额定工作电流为0.5 a，并具有+、-步进电压调节功能，其最小步进为0.05 v，纹波不大于10 mv， 此外，还可用 lcd 液晶显示器显示其输出电压值。1系统硬件设计本系统由电源模块、调压模块、da 转换模块、显示与键盘模块组成，图1所示是该数控可调直流稳压电源的结构原理框图。1.1 系统电源模块在图1中，220 v 市电经220 v17.5 v 变压器降压

2、后得到的双17.5 v 交流电压，经过一个全桥整流后可得到21 v 两路电压，其中一路+21 v 电压供给调整管，作为电源对外输出， 另一路经三端稳压器7815得到+15 v，再经过7805得到+5 v 的电压。-21 v 的电压则经三端稳压器 mc7915得到-15 v 电压，以作为系统本身的工作电源。1.2 电压调整模块该可调直流稳压电源中的电压调整模块电路如图2所示。其中调整管采用复合管形式(由 q1、q3组成)，以实现大电流输出，由于该设计要求 iomax=0.5 a，iomin=0 a，pm=(vimax- vomin)iomax=(18-0)0.5=9 w， 因 此 ， 本 电 路

3、 中 的 调 整 管 可 选 tip41(其 icmax=6 aiomax=0.5 a；pcw=65 w9 w，vceomax=100 v18 v)，当然，也可以选用2n5832。电路的比较放大采用运放 ne5534来设计，该器件具有共模抑制比高，响应速度快和压摆率高的特点。设计时可由 r10、r11a、r12组成分压取样电路，并要求 r10(r11a+r12)=1 4， 即 当 输 出 电 压 存 在 uo=0.05 v 时 ， ua=0.04 v， 这 与 dac 的 输 出 (10 255=0.04v=1lsb)变化一致。事实上，经过 dac 转换以将电流转换为电压并进行电压放大后，即可

4、将得到的10 v 电压送比较器 ne54534的同相端作为比较的基准电压。由于 dac0832 是8位的 da 转换器，故有255步进。由此，当 cpu 控制 dac 变化1lsb 时，其对应 va 的变化为0.04 v，故 uout 的可调变化量为0.05 v(步长)。ne5534和 q1、q3及取样电路构成的负反馈电路可实现调节输出电压的目的(稳压)。电路中的过流保护由 r9与02完成。当 io0.7a 时，vr9=r9io10.7=0.7 v，此时 q2导通， 并对调整管 q3的基极分流，使 tip41的导通电阻增大，输出电压降低，从而达到过流保护的目的。必要时，也可接入一红色发光二极管

5、作为过流指示。该系统的短路保护采用保险管来完成。1.3 da 转换模块本系统中的数模转换电路如图3所示。它由 dac0832、两级低漂移的运放 a714及 vref 电路组成。dac0832和运放 u3a 将 cpu 发出的8位二进制数据转换成0-5 v 的电压，然后经运放 u3b 反向放大2倍，以得到010 v 电压。因此，该 dac 的转换分辨率为10(28- 1)=0.04 v，即 cpu 输出给 dac 的数据变化为1 bit，dac 输出电压的变化为0.04 v。vref 电路为 dac 提供基准电压，调节 r5a，可使基准电压保持为5 v。1.4 显示与键盘模块本电源中的电压显示与

6、键盘电路如图4所示。当输出电压经 r13限流和 r14取样后，即可送如 tlc2453-1进行模数转换。图4中的 tlc2453-1为11通道、12位串行 ad 转换器， 具有12位分辨率，转换时间为10s，有11个模拟输入通道，3路内置自测试方式，采样率为66 kbps，线性误差1lsbmax，同时带有转换结果输出 eoc，并可单、双极性输出。通过其可编程的 msb 或 lsb 前导可编程输出数据长度。tlc2453-1的时钟频率选用4.1 mhz，电源输出电压 uo 的取样信号从 in0输入，芯片的 io 时钟端、数据输入端、转换数据输出端、片选端分别与 at89s51单片机的 p2.3、

7、p2.2、p2.1、p2.0相连，然后经单片机处理后从 p0口输出，在经排阻9a472j 驱动后送字符型液晶显示屏 smc1602a 显示输出电压。电路中at89s51单片机的晶振频率选用12 mhz，p1.0p1.3接调压按钮。增加电压时，粗调用按键s1，步进为1 v，细调用 s2，步长为0.05 v；减小电压时，粗调用 s3，步长为1 v，细调用 s4， 步调为0.05 v。这样，经过它们的有机结合便可将输出电压调节到所需的电压。2系统软件设计本电路的主程序流程如图5所示。3 结束语本文给出的数控可调直流稳压电源采用硬件组成的闭环反馈模式来进行稳压。电路中采用共模抑制比高、响应速度快、压摆

8、率高的 ne5534作比较器，从而提高了稳压的可靠性和精度；而采用12位 ad 转换模块完成电压的测量，并用 lcd 液晶显示，则提高了测量的准确性和直观显示能力。本电路的开机预置输出电压为5 v，并可采用步进方式调节输出电压，最小步进为0.05 v。经过测试，本电路的输出电压范围可达到018v，额定电流可达到0.5a，可应用于实验教学与工程实践中引言功率场效应管 mosfet 是一种单极型电压控制器件，它不但具有自关断能力，而且具有驱动功率小，关断速度快等优点，是目前开关可调直流电源中常用的开关器件。采用 mosfet 控制的开关电源具有体积小、重量轻、效率高、成本低的优势，因此，较适合作仪

9、器电源本文给出了一种由 mosfet 控制的大范围连续 045v 可调直流电源设计实例总体结构与主电路图 1 为该可调直流电源的总体结构框图工作原理如下：图 1 原理方框图全桥整流电路将电网电压 220v 整流成不可调的直流电压 ud=1.2u 约等于 198v 两个等值滤波电容上的电压分别为 99v 以上，经 dc/ac 变换器逆变之后输出 20khz、脉宽可调的交流电压，又经高频变压器的两个副边分正负半周送入整流滤波电路，输出直流电压该可调直流电源直流输出电压的大小靠 pwm 发生器的输出脉冲宽度来控制.主电路如图 2 所示图 2 主电路主电路中实现 dcpac 变换的关键元件是功率场效应

10、管 vt1 和 vt2 当 vt1 管开通，vt2 截止时，电路中的电流从电容 c1 正极到 vt1 的 d1-s1，再通过变压器原边回到电容器 c1 的负极形成回路，uab 为正电压变压器的副边感应电压同名端为正，vd1 导通，输出 u0 上正下负,当 vt2 开通，vt1 关断时，同样可推出上述结论：u0 上正下负 u0 的大小取决于控制电路使 vt1、vt2 的导通时间.控制电路控制电路功能是实现 pwm 波形合成及可控 dc/ac 变换器的隔离驱动pwm 波形的产生该电路的电源设计是以三端集成稳压器为核心的15v 直流稳压电源(1) pwm 的控制原理脉宽 pwm 波形产生采用功能强大

11、的tl494 定频调制芯片，该芯片有 16 个引脚，内部电路与外围电路如图 3示图 3 tl494 内部电路及外围电路tl494 芯片的引脚 13 低电平时，引脚 8 和 11 同步工作，单端输出;引脚 13 高电平时，引脚 8 和 11 推挽工作，双路输出本电路采用后种工作方式该芯片的最高工作频率为 300khz，实际工作频率由引脚 5、6 所接的电阻与电容决定，其振荡频率算式为 f=1.1p(rtct)，本设计选择的振荡频率为 20khz，锯齿波在片内被送到比较器 1 和 2 的反相端锯齿波与片内的误差放大器的输出在 pwm 比较器 2 中比较，而死区控制电平与锯齿波在死区时间比较器 1

12、中比较，两者的输出分别为一定宽度的矩形波，它们同时送到或门电路，经分频器分频后，再经相应的门电路去控制内部三极管交替导通，使得引脚 8 和 11 向外输出相位互差 180 的 pwm 波形其工作波形如图 4 所示图 4 工作波形误差放大器 1 的反相端(引脚 2)接可调给定电压 ug 改变 ug，可改变引脚 3 的电压值，从而改变 pwm 比较器 2 输出波形的宽度，实现 u0 从 045v 连续可调(2) 死区时间的控制为了保证开关器件 vt1 与 vt2 在一只管子关断另一只管子开通时有足够的时间间隔，防止功率开关元件上下直通造成的直流侧短路，该电路用引脚 4 控制两个开关器件的死区时间由

13、内部基准源引脚 14 串联电容器 c5 提供死区电压参考数值，并通过 r5 接地来共同决定死区时间最小值 toff(min)另外，在可调直流电源输入刚接通时，r5 与 c5 又构成软起动器由于电容上的电压不能突变，所以起动瞬间，死区控制端 4 与内部基准电压 14 端等电位，为高电平，死区比较器 1 也输出高电平，封锁输出端的两个晶体管;随着电容电压的不断上升，4 端电位逐渐降低，这两个晶体管才逐渐开通，使得该可调直流电源的输出电压不会突变，实现软起动正常工作时，r5 上的电压约为 0 这时主电路开关元件的导通时间(它决定正常工作时的输出电压值)将由接入误差放大器 1 反相端的给定电压 ug

14、和接入同相端的反馈电压 uf 比较确定隔离、驱动电路vt1、vt2 采用专用集成驱动模块 ir2110 来驱动，隔离驱动电路如图 5 所示图 5 ir2110 驱动模块及外部接线电路过压过流保护为改变负载曲线，保护 mosfet 的安全运行，防止过电压和减小 du/dt，在 mosfet 的 d1-s1 间并入电阻、快速二极管和电容组成的过电压吸收电路过流信号从主电路检出，从引脚 16 送向误差放大器 2 的同相端， 引脚 15 为比较基准，当出现过流时，引脚 16 的电压上升，则比较器 2 的输出引脚 3 为高电平，封锁脉宽信号结束语该可调直流电源尽量采用在工业环境下具有高可靠性的常用集成电

15、路及功率模块，以易实现、易维修为出发点，以实用性为宗旨经过实验验证，本电路抗干扰能力强，输出电压稳定，工作可靠，输出电流可达 15a， 较适合于做仪器和装置的直流供电电源，有较好的推广价值.“”“”at the end, xiao bian gives you a passage. minand once said, people who learn to learn are very happy people. in every wonderful life, learning is an eternal theme. as a professional clerical and teaching position, i understand the importance of continuous learning, life is diligent, nothing can be gained, only continuous learning can achieve better self. only by constantly learning and mastering the latest relevant knowledge, can employees from all