電子設計大賽—簡易數控直流穩(wěn)壓電源

1、1一、項目參加人員、負責內容以及技術特長：一、項目參加人員、負責內容以及技術特長：主要人員負責內容技術特長自制穩(wěn)壓電源的設計，撰寫論文電路精度的調節(jié)數字電路設計，應用軟件鍵盤、數控部分、數字顯示的設計，單片機編程單片機編程以及電路設計DA轉換以及精度，輸出電路的設計模擬電路設計二、項目背景二、項目背景數控直流穩(wěn)壓電源是電子技術常用的設備之一，廣泛的應用于教學、科研等領域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低

2、且體積大、復雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多在家用電器和其他各類電子設備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實際生活中，都是由220V的交流電網供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，

3、又縮小了其體積，使家用電器小型化。電源技術尤其是數控電源技術是一門實踐性很強的工程技術，服務于各行各業(yè)。電力電子技術是電能的最佳應用技術之一。當今電源技術融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學科領域。隨著計算機和通訊技術發(fā)展而來的現代信息技術革命，給電力電子技術提供了廣闊的發(fā)展前景，同時也給電源提出了更高的要求。隨著數控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時產生的誤差，會影響整個系統(tǒng)的精確度。電源在使用時會造成很多不良

4、后果，世界各國紛紛對電源產品提出了不同要求并制定了一系列的產品精度標準。只有滿足產品標準，才能夠進入市場。隨著經濟全球化的發(fā)展，滿足國際標準的產品才能獲得進出的通行證。數控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個良好的基礎。在以后的一段時間里，數控電源技術有了長足的發(fā)展。但其產品存在數控程度達不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點。因此數控電源主要的發(fā)展方向，是

5、針對上述缺點不斷加以改善。單片機技術及電壓轉換模塊的出現為精確數控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數字信號處理器件的研制應用，到90年代，己出現了數控精度達到0.05V的數控電源，功率密度達到每立方英寸50W的數控電源。目前在電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開關調節(jié)電壓，調節(jié)精度不高，而且經常跳變，使用麻煩。隨著人們生活水平的不斷提高數字化控制無疑是人們追求的目標之一它所給人帶來的方便也

6、是不可否定的其中數控制直流穩(wěn)壓電源就是一個很好的典型例子。但人們對它的要求也越來越高要為現代人工作、科研、生活提供更好的更方便的設施，就需要從數字電子技術入手，一切向數字化和智能化方向發(fā)展。3隨著時代的發(fā)展，數字電子技術已經普及到我們生活、工作、科研等各個領域，本文將介紹一種數控直流電源，本電源由電源電路、顯示電路、控制電路、數模轉換電路四部分組成。準確說就是電源電路提供各個芯片電源、數碼管、放大器所需電壓，顯示電路用于顯示電源輸出電壓

7、的大小，同時分析了數字技術和模擬技術相互轉換的概念。與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比具有操作方便，電源穩(wěn)定性高以及其輸出電壓大小采用數碼顯示的特點。數控電壓源是最常用的儀器設備，在科研及實驗中都是必不可少的。目前所使用的直流可調電源中，幾乎都為旋紐開關調節(jié)電壓，調節(jié)精度不高，而且經常跳變，使用麻煩。利用數控電壓源，可以達到每步0.1V的精度，輸出電壓范圍0.1V至9.9V，電流可以達到0.02A。針對以上問題，本課題設計了一種以單片機為核心的數控式

8、高精度簡易直流電源的設計，該電源采用數字調節(jié)、閉環(huán)實時監(jiān)控、輸出精度高，特別適用于各種有較高精度要求的場合。其設計方法是由單片機通過DA，控制驅動模塊輸出一個穩(wěn)定電壓，同時穩(wěn)壓方法采用三端可調穩(wěn)壓管進行調整，輸出電壓通過電阻反饋給運放，與設定值進行比較，若有偏差則調整輸出。工作過程中，單片機輸出驅動LED顯示，通過鍵盤可設置和調整電壓值。該電路具有設計簡單，應用廣泛，精度較高等特點。本文介紹的簡易數控直流穩(wěn)壓電源，其中輸出電壓的調節(jié)是通

9、過“”和“”兩個按鍵來操作的；步進電壓精確到0.1V去控制可逆計數器分別作加，減計數；可逆計數器的二進制數字輸出分兩路運行，一路用于驅動數字顯示電路，精確顯示當前輸出電壓值；另一路進入數模轉換電路（DA轉換電路）；數模轉換電路將數字量按比例，轉換成模擬電壓，然后經過射極跟隨器的控制調整輸出級，使輸出穩(wěn)定直流電壓。2.實施方案實施方案2.1目前數控電壓源已廣泛使用，要實現目標其方案比較多，主要有以下幾種方案：2.1.1方案一：采用單片機的

10、數控電壓源的設計采用常用的AT89C51單片機作為控制器，P0口和DAC1232的數據口直接相連，DA的各個端口連接后接P3.4，和接單片機的端，讓DA工作在單緩沖方式下。DA的8腳接參考電壓，DA的基準電壓接10V電源，所以在DAC的8腳輸出電壓的分辨率為約等于0.1V，也就是說DA輸入數據端每增加1，電壓增加0.1V。通過運放OP07將DA的輸出電流轉化為電壓，再通過運放OP07將電壓反相并放大輸出電壓并穩(wěn)壓，最后通過示波器觀察其波