基于89C51单片机的数控直流电源电路设计

摘 要 ：对基于89C51单片机的数控直流电源电路设计做了介绍.采用proteus互动仿真手段,多方案比较解析电流源与电压源设计要领,对DAC与ADC接口、调整管控制、电压与电流采样、比较放大器的电路设计进行了分析研究.从实用的角度出发,帮助读者完成电路设计作品,提高鉴赏水平.

关 键 词 ：数控直流电源；稳压电源；电压源；电流源

中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：10053824（2013）04006707

0引言

数控直流稳压电源应用非常广泛,是学习电子信息工程、通信工程、机电一体化、电气自动化等电类专业学生必然涉及到的一个电工电子课程设计项目.全国大学生电子设计竞赛曾于第一届A题、第二届A题和第七届F题（电流源）,全国首届高职院校技能竞赛样题以及省级院校竞赛都有涉及,用来检验学生的电子设计能力,可见其普遍性.

虽然较多论文都涉及,但电路设计的多样性以及制作经验篇幅鲜少,不足以使读者完成作品并举一反三.笔者参阅数十篇关于数控直流电源系统的设计,发现许多很难读懂的问题.例如,给出参数设计输出达20 V电压,但运放直接驱动达林顿管明显无法输出达22 V以上.又如,通篇无关紧要的内容,唯独缺少比较放大环节设计及关键电路的完整连接,也就是说DAC输出到调整管之间内容匮乏,这也是本文解决问题的初衷.

直流稳压电源按照功率管工作状态,分为线性稳压电源、开关稳压电源2种.鉴于电类专业课程设计的需要,本文重点解析线性稳压电源之关键设计,如与OP放大器设计联系密切的部分,希望对读者制作该项目或写论文有所帮助.

1设计要求的性能指标与测试方法

1）输出电流IL（即额定负载电流）,它的最大值决定调整管（三端稳压器）的最大允许功耗PCM和最大允许电流ICM,要求：IL （Vimax-Vomin）2）根据输出电压范围和最大输出电流的指标,U/I可计算出等效负载阻值.例如,输出电压要求达30 V,最大输出电流1 A,因此模拟负载应满足从几Ω到30 Ω之间,调整管耗散功率应满足30 W以上,考虑加散热片.

1.2质量指标

纹波电压：是指叠加在输出电压Uo上的交流分量.在额定输出电压和负载电流下,用示波器观测其峰一峰值,△Uo（p-p）一般为毫伏量级,也可以用交流电压表测量其有效值.纹波系数是纹波电压与输出电压的百分比.设计中主要涉及滤波电路RLC充放电时间常数的计算.一般在全波式桥式整流情况下,根据下式选择滤波电容C的容量：RLC等于（3-5）T/2,式中T为输入交流信号周期,因而T等于1/f等于1/50等于20 ms；RL为整流滤波电路的等效负载电阻.

稳压系数Su和电压调整率Ku均说明输入电压变化对输出电压的影响[2],因此只需测试其中之一即可.电源输出电阻ro和电流调整率Ki均说明负载电流变化对输出电压的影响[2],因此也只需测试其中之一即可,具体操作参照指标的定义来实施.

2.2DAC接口电路的设计

2.3调整管控制电路、电压采样与电流采样电路的

2.4ADC接口电路的设计、同时具备电压源与电流源功能的设计

2.6具备电压预置记忆存储部分的设计

2.7保护电路的设计

2.8.2滤波电路的设计

3结语

曾经查阅数十篇类似稳压电源电路图,深感模拟电路设计的重要性.本文将电压源与电流源的设计方案同时罗列,便于读者理解设计要领.重点解析DAC输出后的电路设计,图中电压、电流数据全部基于proteus交互式仿真完成.电路设计的连贯性、采样电路取值、运放电路与驱动电路设计等,是同类论文较少论述的环节,可以有效解决目前存在的诸多问题,有助于读者提高电路解析能力.仅此抛砖引玉,希望本文的设计能对读者在实际工作中有所帮助,不当之处请多指教.