数控直流稳压电源的测试

1、数控直流稳压电源的测试1. 引言 本文所测量的数控直流稳压电源有一定输出电压范围和功 能，可预置输出电压的果，并在数码管上予以同步显示。它与传 统的稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高、干扰小、容 易控制、可靠性高体积小的特点， 其输出电压大小采用数字显示， 用到单片机、数字技术中的可逆计数器、 D/A 转换器、译码显示 等电路。可实现定时开、 关机，定时变压， 显示输出电压、 电流， 预置输出电压值等功能。2. 数控直流稳压源的组成及测试 此数控直流稳压电源共有六部分，输出电压的调节是通过“+”，“ - ”两键操作，步进电压精确到 0.1V 控制可逆计数器 分别作加，减计数，可逆计数器的

2、二进制数字输出分两路运行： 一路用于驱动数字显示电路， 精确显示当前输出电压值； 另一路 进入数模转换电路（ D/A 转换电路），数模转换电路将数字量按 比例，转换成模拟电压， 然后经过射极跟随器控制 , 调整输出级， 输出稳定直流电压。 为了实现上述几部分的正常工作， 需要另制 15V,和土 5V的直流稳压电源，及一组未经稳压的12V17V的直流电压。本设计中数控电源主要就是对此组电压进行控制， 使输出09V的稳定的可调直流电压。根据组成结构和信号电压特点， 主要测试仪器使用到： 万用表，示波器，直流稳压电源等。本测试以输入220v，50Hz 的市电，输出为稳定的 5V 的直流电为例进行电路

3、参数设计和测试。2.1 直流稳压电源的基本组成直流稳压电源由电源变压器、整流器滤波器、稳压器等部 分组成，其框图如图 1 所示。（1）交流电压变换部分将电网电压变为所需的交流电压， 同时还可以起到直流电源 与电网的隔离作用。万用表可以测量 50Hz220V交流电是否可以 通过电源变压器降压为较低电压值的交流电。（2）整流部分整流电路的作用， 是将变换后的交流电压转换为单方向的脉 冲电压。这部分采用示波器来观察整流波形。（3）滤波部分对整流部分输出的脉冲直流电进行平滑， 使之成为含交变成 分很少的直流电压。 其实际上是一个性能较好的低通滤波器， 且 截止频率一定低于整流输出电压的输出频率， 因此

4、也使用示波器 观察滤波波形。（4）稳压部分尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压， 但是其电压值的 稳定性很差，它受温度，负载，电网电压等因素的影响很大，因 此，还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。这部 分可以采用万用表和示波器两种测试方法。2.2 直流稳压电源各部分测试（1）电源变压器 电源变压是将电网电压变换成实际电路所需的交流电压。 根据电路图， 我们选择在次级线圈测量输出电压。 通常使用万用表的交流220V档位进行测量。测量结果 U2应当满足N1/N2=U1/U2这样的关系式。（2）整流电路整流是稳压电源的一个重要组成部分， 主要作用是进行波形 变换，即将交流信号变为直流信号

5、。 其又可分为半波整流和全波 桥式整流。整流部分的输出可以用示波器来观察输出。我们采用DS1022C数字示波器来测量。数字示波器观察波形迅速，电压频率测量方便迅速。全波整流的波形如图 2所示。（3）滤波电路本设计采用电容滤波。 电容滤波的过程主要是将全波整流波形中较高的脉动成分 滤除掉。 因为电容两端的电压不会突变， 所以利用这个原理使用 电容将高脉动波形转变成低脉动波形。测量方法同全波整流一样，使用 DS1022C数字示波器可以观察到滤波之后的波形，形状已经接近平滑，但是仍然有待改进。电容的本质是通交流，隔直流，理论 上说电源滤波用电容越大越好。 在测量过程中， 我们分别测试了 47卩F,

6、100卩F和1000卩F的滤波效果，结论是 1000卩F的滤波 效果最好。(4) 稳压电路 滤波后的输出电压即使纹波很小，也仍然存在稳定性问题， 因此需采用稳压电路进行稳压。 最基本的稳压方法就是二极管稳 压。除此以外，我们采用了三端集成稳压器LM7805和LM7905测量时，可以选择 DS1022C示波器，使用双踪功能。CH1观 察集成稳压器的1管脚，也就是滤波的波形，CH2观察3管脚即 稳压后的波形， 同时显示在屏幕上， 可以观察到稳压之后波形比 较平稳。另外，可以用万用表来测量输入输出的直流电电压值。 使用 万用表直流电压20V档位来进行测量。但是无法直观的与滤波波 形进行比较。以LM7

7、805为例：输入电压(V0=5- 18V): 35V输出电压： 5V2.3 数字显示电路的测试2.3.1 工作原理数字显示驱动采用两块 74LS248芯片，74LS248为四线七段 译码驱动器，内部输出带上拉电阻它把从计数器传送来的二十 进制码，驱动数码管显示数码。74LS248，七段译码器，输出高电平有效，适合于共阴极接 法的七段数码管使用 A3, A2, A1, A0,为8421BCD码输入， a,b,c,d,e,f,g 为七段数码输出，LT为试灯输入信号，用来检查， 数码管的好坏，IBR为灭零输出信号，用来动态灭零，IB/QBR为 灭灯输出信号， 该端既可以作输入也可以作输出， 具体工作

8、如上 真值表所示。测量集成电路我们主要选用万用表直流电压档， 通过管脚高 低电平， 判断工作状态和信号的输出情况。 当集成电路工作电压 为5V时，高电平电压在5V左右，低电平电压一般在 1V左右。2.3.2 原件选择与 74LS248功能相同的还有，74LS247，7CD4511 74LS245 等。2.4 D/A 转换电路（数模转换器）的测试（1）DAC0832工作原理介绍数模转换电路，采用 DAC0832集成块，它是一个8位数/模 转换电路，这里只使用高4位数字量输入端。由于DAC0832不包 含运算放大器， 所以需要外接一个运算放大器相配， 才构成完整 的D/A转换器，低位DAC俞出模拟

9、量经9:1分流器分流后与高位 DAC俞出模拟量相加后送入运放，具体实现，由900 Q和100 Q的电阻相并联分流实现， 运放将其转换成与数字端输入的数值成 正比的模拟输出电压， 运放采用具有调零的低噪声高速优质运放 NE5534。d7d0: 8位二进制数据输入端；ILE :输入锁存允许，高 电平有效；CS:片选信号，低电平有效；WR1 WR2写选通信号， 低电平有效；XFER转移控制信号，低电平有效；Rf :内接反馈 电阻，Rf=15KQ ; I0UT1, I0UT2:输出端，其中I0UT1和运放反 相输入相连，I0UT2和运放同相输入端相连并接地端； Vcc :电 源电压，Vcc的范围为+5

10、V+15V; Vref :参考电压，范围在-10V +10V; GND接地端。当ILE=1,CS=0,WR=Q输入数据d7d0存入8位输入寄存器中，当WR2=0 XFER=0寸，输入寄存器中所存内容进入8位DAC寄存器并进行 D/A转换。当DAC0832外接运放A构成D/A转 换电路时，电路输出量 V0和输入d7d0的关系式为：(2) DAC0832芯片的特点DAC0832最具特色是输入为双缓冲结构，数字信号在进入D/A转换前，需经过两个独立控制的 8位锁存器传送。其优点是 D/A转换的同时，DAC寄存器中保留现有的数据，而在输入寄存 器中可送入新的数据。系统中多个D/A转换器内容可用一公共的

11、 选通信号选通输出。由于DAC0832俞出级没有加集成运放，所以 需外加NE5534相配适用。IN-为反相输入端,IN+为同相输入端；OUT为输出端； Balance 为平衡输入端 , 主要作用是 , 使内部电路的差动放大电路 处于平衡状态；COMp/Bal的作用为，通过调节外接电阻，以达到 改善放大器的性能和输出电压；VCC和Vcc+为正负电源供电。对于数字控制电路来说， 测量的方法均相同， 同上一个数显 译码器一样， 按照真值表的高低电平对应关系， 使用万用表测量 管脚输出电压值，与真值表一一对应检查。3. 问题和改进措施本电源输出电压大小尚受限制， 在需要较高输出电压时， 在 不改变调节

12、精度（即步进电压值）前提下，只要增加计数器的级 联数和相应 D/A 转换器的个数， 扩大数显指示范围， 配合选用高 电压输出运放， 就能轻易地满足要求。 当需要正负对称输出电压 时，只要另增一组电源， 对 D/A 转换器及调整输出电路稍作改动 即可达到目的。数字示波器精度高，速度快，读数误差小，在观察测量电压 频率上有很大优势， 但是由于精度过高， 在观察波形上容易受到 谐波的干扰，导致自动选取 XY坐标单位有误，过分放大谐波， 导致误判失真波形。 这方面对测试人员的测试经验要求较高， 需 要能在数字示波器自动测量的基础上配合手动测量调节， 选取合 适的XY坐标和单位进行测量，并且能较准确的判断波形的情况。4.结束语通过此次对数控直流稳压电源产品的测试， 加强了对仪器仪 表的使用熟练程度，