培训资料：简易数控直流电源.docVIP

简易数控直流源 设计采用LM336-5.0、7805和两个CA3140运算放大器构成源，实现了～+5V步进，纹波mV，具有较高的精度与稳定性。输出电压可预置在之间的任意一个值 1．2 系统基本方案 根据题目要求，系统可以划分为输出部分，人机接口部分和直流稳压电源。其中输出部分是由D/A转换后再放大得到的，人机接口包括4个按键和液晶显示部分，直流稳压电源包括两组电源。 方案一: 三端稳压电源 采用可调三端稳压电源构成直流可调电源的电路如图1.1所示。怎样实现数控呢？我们把图1.1中的可变电阻RP用数字电位器来代替，就能实现数控了。但由于三端稳压芯片LM317和LM337的输出电压不能从0V起调，输出公式：Vout=1.25×(1+R2/R1)。所以，可以采用在输出的地方加两个二级管，利用PN节的固有电压来实现从0V起调，如图1.2所示。 图1－1 图1.2 优点：该方案结构简单，使用方便，干扰和噪音小 缺点：数字电位器误差较大，控制精度不够高，误差电压较大。同时更重要的是几乎所有的数字电位器能够容忍的电流都在20mA以下。所以，这种方案就被否决了。 方案二：采用A/D和D/A 采用A/D和D/A构成直流电源的电路如图1.3和图1.4所示。采用单片机构成直流电源的电路如图1.3所示，利用AVR单片机自带的D/A口DAC0输出0－2.5V的电压，然后经一级反相放大器和跟随器，此时可以输出0到－5V电压。但是因为A/D变换器只能采集0到+2.56V的电压，所以再在跟随器后面加一级反相放大器器然后送回到A/D采样，MCU比较发现DAC0输出为正确电压时，则从跟随器后直接输出电压，这样就可以输出0到-5V的电压了。当需要正相电压时从DAC1口输出电压，这时就不需要反相，其它原理与DAC0相似。 图1.3 优点：精确度高，纹波小，效率和密度比较高，可靠性也不错。 缺点：电路相对复杂，AVR单片机的IO口不能容忍负电压，否则会被损坏。所以，这种方案也行不通。 方案三：采用数字电位器与运放到组合 如图1.4所示，在该方案中我们用两个数字电位器代替了MCU中的D/A，这样可以降低成本，同时简化电路，从两个串连的数字电位器可以直接输出-5V到+5V的电压同上面方案一样，当输出反相电压时在送电压回A/D采样时要先经过一次反相。但同样存在上面的问题。 图1.4 优点：电路结构更简单，降低了成本 缺点：因为数字电位器电阻误差大，且单片机的A/D口容易损坏。 方案三：采用7805构成直流电源 采用7805构成直流电源的电路如图1.5所示，改变RP阻值使7805的公共端的电压在0到－10V之间可调，则7805的输出端电压就可实现-5V－+5V之间可调了。这种方案是利用了7805的输出端与公共端的电压固定为+5的特性来设计的。但同样存在不好数控的问题。 图1.5 方案四 方案三与方案四结合，然后再以+5V为参考输出 如上图所示，采用数模转换器输出电流，经电压转换和反向放大之后得到-10V~0V的电压，把这个电压送到三端稳压器件7805的公共端，然后，再以+5V作为参考则输出的电压就能实现在-5V~+5V任意可调。采样时，是对地采样的，就省去了负电压不好采样的麻烦，这也是我们的创新之处。 1. 主要单元电路设计 电源电路单元 该电路用了7805、7815和7905、7915制成了两组稳压直流电源电路分别得到±15V和±5V的电源。为了防止恒流源电路中的较大电流对控制部分产生干扰，将控制部分的电源和恒流源电路电源分成独立的两部分，分别由两组变压器供电 人机接口部分的单元电路设计 LCD显示界面 按键键盘： ： 数模转换电路： DAC0832接口电路： 用单片机的P3口来控制DAC0832输出电压。 0832输出电路： DAC0832输出的电压通过两个CA3140的两级放大，从Vout1 和Vout2两路输出实现输出正负5V的电源。 精密基准源： 用LM334和一个10K的可调变阻构成了一个精密5V基准电压，提高系统的精密度。 纹波、尖峰干扰处理： 未加电源滤波器之前，从电源电路输出端测得的纹波有50~60mV，当加了电源滤波器之后，电源电路输出端的纹波只有6~8mV了。在主控板的电源输入端分别再对±15V、±5V加一级LC滤波，最后把纹波控制在6mV以下了。 主控电路保护二极管： 二极管用以防止电流倒灌，防止烧坏电源。 功率放大驱动电路 上图是由OP放大器与推挽射极跟随器相组合的电路。因为使用将NPN与PNP晶体管的共同连接的推挽射极跟随器，该电路在输出端不取电流时，发射极无电流流动，所以电路的效率非常高。这是该电路的一大特点。没有反馈回路时，推挽射