CN106200747A - 一种高精准的数控直流稳压电源 - Google Patents

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邵罕
孙艳歌
李艳灵
李刚
宋俊辉
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    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/575—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices characterised by the feedback circuit

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Abstract

本发明公开了一种高精准的数控直流稳压电源，单片机分别与按键、LCD显示器连接，电源通过三端稳压管与单片机连接，单片机通过D/A转换电路与比较调整电路连接，比较调整电路与电流放大电路连接，电流放大电路通过输出电路与取样电路连接，取样电路与比较调整电路连接，本发明以AT89C51单片机为核心控制器，通过单片机控制方便地实现了数控输出，电源结合了线性电源与开关电源的各自优点，输出电路中用负反馈闭环控制及电流放大处理，使电源输出电压稳定、带负载能力较强，采用了按键控制输出电压，并分设了±0.1V及±1V的步进等级，操作方便快捷，系统小巧、轻便、直观且操作简单，读数精确度高。

Description

一种高精准的数控直流稳压电源
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体的说是一种高精准的数控直流稳压电源。
背景技术
直流稳压电源是电子技术领域的常用仪器设备之一，能在电网电压产生波动或负载发生变化时提供稳定的直流输出电压。电源在工作过程中产生的误差会影响整个系统的精度，因此直流稳压电源的应用非常广泛且重要的，传统的直流稳压电源输出电压是通过粗调及细调来调节的，由于电位器阻值变化为非线性，而且其调整范围窄，致使普通直流稳压电源难以实现输出电压的精确调整。随着使用时间的增加，用于粗调的波段开关和用于细调的电位器的接触不良也会对输出电压产生较大影响，且调节较为繁琐。当输出电压电流值精度需求较高时，调准难度较大，且波段开关与电位器的磨损也会造成输出的不准确性。这种直流稳压电源存在读数不直观、电位器易磨损、稳压精度不高、不易调准、体积大等缺点。
因此，为克服上述技术的不足而设计出一款结构简单、体积小巧、操作方便、调控直观且读数精确度高的一种高精准的数控直流稳压电源，正是发明人所要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高精准的数控直流稳压电源，其结构简单，体积小巧，操作方便，调控直观、容易，读数精确度高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高精准的数控直流稳压电源，其包括电源、单片机，所述单片机分别与按键、LCD显示器连接，所述电源通过三端稳压管与单片机连接，所述单片机通过D/A转换电路与比较调整电路连接，所述比较调整电路与电流放大电路连接，所述电流放大电路通过输出电路与取样电路连接，所述取样电路与比较调整电路连接，所述单片机选用AT89C51芯片，所述单片机的40脚连接VCC电源，所述VCC电源经10kΩ电阻排后接入单片机的P0口各端以及LCD显示器的D0口至D7口数据端，所述单片机的复位引脚9接入复位开关S1，所述复位开关S1上并接有一个电容C1，所述VCC电源经复位开关S1、10kΩ电阻后接地形成复位电路，所述单片机的引脚18、引脚19接入晶振以及与晶振并联连接的两个电容后接地，共同组成时钟电路，所述按键的S2、S3、S4、S5端分别与单片机P3口的P32、P33、P34、P35脚相连，所述单片机的P2口的P27、P26、P25脚与D/A转换电路的输入端相连，其中，所述P2口的P27、P26、P25脚还连接至LCD显示器控制显示信息。
进一步，所述三端稳压管选用LM7805芯片。
进一步，所述D/A转换电路选用TLC5615数模转换器来完成单片机送出的数字量到输出端的模拟输出的转换，所述TLC5615数模转换器的1、2、3脚分别与单片机的P27、P26、P25脚相连，所述D/A转换电路转换的信号送至运算放大器放大后经三极管跟随送出。
进一步，所述LCD显示器选用LCD1602芯片，所述LCD1602芯片的VSS及BLK引脚接地，其VCC及BLA引脚接电源，VL引脚接入一个10kΩ可调电阻，所述单片机P0口各端还分别接LCD1602芯片的D0至D7数据端，所述单片机P2口的P25、P26、P27脚分别接LCD1602芯片的RS、RW、E端，形成显示电路。
本发明的有益效果是：
1、本发明以AT89C51单片机为核心控制器，通过单片机控制方便地实现了数控输出，由于该电源结合了线性电源与开关电源的各自优点，输出电路中用负反馈闭环控制及电流放大处理，使电源输出电压稳定、带负载能力较强。采用了按键控制输出电压，并分设了±0.1V及±1V的步进等级，使操作方便快捷。系统小巧、轻便、直观且操作简单，读数精确度高，可靠性好。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图。
图2是本发明稳压电源电路原理图。
图3是本发明AT89C51单片机主控电路原理图。
图4是本发明D/A转换电路及模拟信号放大电路图。
图5是本发明LCD显示器的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。
参见图1是本发明系统结构示意图，该结构一种高精准的数控直流稳压电源，包括电源、单片机，所述单片机分别与按键、LCD显示器连接，所述电源通过三端稳压管与单片机连接，所述单片机通过D/A转换电路与比较调整电路连接，所述比较调整电路与电流放大电路连接，所述电流放大电路通过输出电路与取样电路连接，所述取样电路与比较调整电路连接。
参见图2是本发明稳压电源电路原理图，电源输入12V直流电压，经三端稳压管LM7805后输出+SV直源作电路电源及供整个系统供电使用，VCC输出端并接了一大一小电容，起输出滤波作用，输出5V直流电压纹波小，质量较高。
参见图3是本发明AT89C51单片机主控电路原理图，单片机AT89C51是系统的控制核心，5V的VCC电源接到单片机40脚，VCC电源经10kΩ电阻排后接入单片机P0口各端和LCD的D0至D7数据端，LCD显示器显示输出预置电压值即输出电压值。在复位引脚9接入复位开关S1，开关上并接一个电容C1(0.1F)，5V的VCC电源经复位开关S1、下拉电阻10kΩ最后接地形成复位电路。电路工作时，复位开关S1按下时数控直流稳压电源输出无条件地置为直压5V。引脚18与19接入11.0592MHz晶振、两个30pF电容后接地，组成时钟电路，其中晶振与两个30pF电容为并联连接。按键的S2、S3、S4、S5端分别与单片机的P3口的P32、P33、P34、P35脚相连，分别实现输出电压预置设定值加1V、减1V、加0.1V、减0.1V的功能，进而实现数控0～10V的直流稳压输出。J3可直接输出5V直流电压，供其它地方使用。单片机的P2口的P27、P26、P25脚与D/A转换电路的输入端相连，单片机的P2口的P27、P26、P25脚还连接至LCD显示器来控制显示信息。
参见图4是本发明D/A转换电路及模拟信号放大电路图，系统选用TLC5615数模转换器来完成单片机送出的数字量到输出端的模拟输出的转换，TLC5615是10位数模转换器，具有串行接口，属于电压型输出，最大输出电压是基准电压值的两倍。使用时只需要通过3根串行总线就可以完成10位数据的串行输入，便于和单片机接口。TLC5615的1、2、3脚分别与单片机的P27、P26、P25脚相连，Vcc＝5V供电，数模转换信号送至运放放大后经三极管跟随送出。
信号运放放大后经三极管Q1跟随输出，Q1的作用是使输出电流较大，带负载能力强，使负载与D/A转换有较好的隔离。输出与运算放大之间由R9、电位器W11组成电压串联负反馈，有向TLC5615数模转换器索取较小电流，稳定输出电压的作用。
参见图5是本发明LCD显示器的电路图，显示电路是对系统输出电压进行显示，使输出直观，LCD1602芯片的VSS及BLK引脚接地，在VCC及BLA引脚接5V电源，在VL引脚接入一个10kΩ可调电阻，用于调节显示背景亮度，单片机P0口各端还分别接LCD1602芯片的D0至D7数据端，单片机P2口的P25、P26、P27分别接LCD1602的RS、RW、E端，形成显示电路。
本发明以AT89C51单片机为核心控制器，通过单片机控制方便地实现了数控输出，由于该电源结合了线性电源与开关电源的各自优点，输出电路中用负反馈闭环控制及电流放大处理，使电源输出电压稳定、带负载能力较强。采用了按键控制输出电压，并分设了±0.1V及±1V的步进等级，使操作方便快捷。系统输出电压范围为0～10V或固定为5V，分辨率为0.1V，输出电压相对偏差小于0.05％，输出最大电流3A，液晶屏实时显示输出电压值。本系统小巧、轻便、直观且操作简单，适用于各种电子线路实验与小功率的电子设备中。

Claims (4)

1.一种高精准的数控直流稳压电源，其特征在于：其包括电源、单片机，所述单片机分别与按键、LCD显示器连接，所述电源通过三端稳压管与单片机连接，所述单片机通过D/A转换电路与比较调整电路连接，所述比较调整电路与电流放大电路连接，所述电流放大电路通过输出电路与取样电路连接，所述取样电路与比较调整电路连接，所述单片机选用AT89C51芯片，所述单片机的40脚连接VCC电源，所述VCC电源经10kΩ电阻排后接入单片机的P0口各端以及LCD显示器的D0口至D7口数据端，所述单片机的复位引脚9接入复位开关S1，所述复位开关S1上并接有一个电容C1，所述VCC电源经复位开关S1、10kΩ电阻后接地形成复位电路，所述单片机的引脚18、引脚19接入晶振以及与晶振并联连接的两个电容后接地，共同组成时钟电路，所述按键的S2、S3、S4、S5端分别与单片机P3口的P32、P33、P34、P35脚相连，所述单片机的P2口的P27、P26、P25脚与D/A转换电路的输入端相连，其中，所述P2口的P27、P26、P25脚还连接至LCD显示器控制显示信息。
2.根据权利要求1所述的一种高精准的数控直流稳压电源，其特征在于：所述三端稳压管选用LM7805芯片。
3.根据权利要求1所述的一种高精准的数控直流稳压电源，其特征在于：所述D/A转换电路选用TLC5615数模转换器来完成单片机送出的数字量到输出端的模拟输出的转换，所述TLC5615数模转换器的1、2、3脚分别与单片机的P27、P26、P25脚相连，所述D/A转换电路转换的信号送至运算放大器放大后经三极管跟随送出。
4.根据权利要求1所述的一种高精准的数控直流稳压电源，其特征在于：所述LCD显示器选用LCD1602芯片，所述LCD1602芯片的VSS及BLK引脚接地，其VCC及BLA引脚接电源，VL引脚接入一个10kΩ可调电阻，所述单片机P0口各端还分别接LCD1602芯片的D0至D7数据端，所述单片机P2口的P25、P26、P27脚分别接LCD1602芯片的RS、RW、E端，形成显示电路。
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