一种直流数控可调稳压电源的设计

1 引言

　　直流稳压电源是常用的电子设备，用以保证在电网电压波动或负载改变时，输出稳定的电压。低纹波、高精度的稳压电源在仪器仪表、工业控制及测量领域都有重要的实际应用价值。这里设计的稳压电源输出电压范围为0～18 V，额定工作电流为500 mA，并具有“+”、“－”步进电压调节功能，最小步进电压为0．05 V．纹波不大于10 mV，并用LCD液晶显示器显示其输出电压值。

　　2 系统设计

　　系统硬件设计主要由AT89C51、稳压输出模块、按键处理模块、显示模块和供电模块5部分组成。如图1所示。

 

　　2．1 供电模块

　　供电部分输入220 V、50 Hz交流电，输出系统所需的3种电压：+5 v，+15 V和-15 V。其中+5 V供AT89C51、D／A和A／D转换器使用；+15 V作为运放的正电源，同时也是稳压输出电路的主电源，最大电流约650 mA；而-15 V作为运放的负电源，同时也为基准电压源LM339供电，该电流较小，不超过50 mA。供电模块的电路如图2所示。

 

　　2．2 稳压输出模块

　　图3为稳压输出模块原理图，该模块将控制部分的电压数据转换稳压输出。它由D／A转换器(DAC0832)、集成运放OP07、LF356、晶体管VT1、VT2、VT7、VT8基准电压源LM336-5组成。

 

 

　　由于实际用到的最大电压控制字为200，因此D／A转换部分最大输出电压为：  

 

　　D／A转换输出电压Ui作为电源功放级的输入电压。功放级由IC3和VT1、VT2构成闭环推挽输出电路。该电路属于典型的电压串联负反馈电路。于是输出电压Uo与输入电压Ui的关系式为：

 

　　将Ui代入得：

 

　　当Ui=3．922 V，R2=10 kΩ，R3=9．1 kΩ，Uo=18 V，由式(4)可求得Rp1=10 kΩ。实取Rp1为47 kΩ的精密多圈电位器。当CPU输入电压控制字(11001000)2=(200)10时，Uimax=3．922 V，调节Rp1使Uo=18 V。