数控直流稳压电源

　　输出电压范围0．30v，步进值为0．1V电压调整率Sv<0．05％V；电流调整率Si<0．O3％ 纹波电压<峰峰值<=5mA；具有过流保护和短路保护功能；用数字显示输出电压。采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现本系统以直流电源为核心，利用51系列单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达0．1V，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过D／A转换器(DA0832)输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电电流的变化而输出不同的电压。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流／电压转变后，通过A／D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。

　　AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和128 bytes的随机数据存储器(RAM)，器件采用AT～MEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可提供高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。因此，在这里用AT89C51单片机来完成。电源输出电压范围是0—30V，步长0．IV,共有300个状态，而8位的D／A转换只有256个状态，不能满足要求，因此需要选用10字长的D／A转换器来达到设计要求。MAX504是由美信(Maxim)公司生产的一种低功耗、电压输出型10位串行数膜转换器。MAX504既可用+5V单电源工作，也可用±5V双电源工作。该电路采用14引脚DIP型或SO型封装。

　　键盘是有无数个按键组成的开关矩阵，它是一种廉价的输入设备。一个键盘通常包括数据键，字母键以及一些功能键。操作人员可以通过键盘向计算机输入数据、地址、指令或其他的控制命令，实现简单的人机对话。

　　这里要选用的是非编码3x3键盘结构，能自动消除键抖动影响，具有对按键同时按下的保护，能把键盘信息存人堆栈，也可向CPU发中断请求，得到响应后，使CPU获取按键信息，还可接受CPU队间信息的查询。

　　将数控部分送来的电压控制字转换成稳定电压输出，电路主要由D／A转换、稳压输出、过流保护指示和延时启动等几部分组成。

　　电压输出范围为0—29．9V，步长0．1V，共有300种状态，所以上面提到选用1O位D／A转换器MAX504。设计中用两个电压控制字代表0．1V，当电压控制自从0，2，4到598时，电源输出电压为0．0，0．1，0．2到29．9V。当MAX504基准电压采用+15V时，D／A转换电路满幅，输出为15．0V(电压控制字为1023时)。由于世纪最大用到电压控制字598，因此D／A转换部分最大输出电压V1=(598／1023)*15=8．77．D／A转换部分输出的电压作为稳压输出电路的参考电压。稳压输出电路的输出与参考电压成比例，范围是0． 29．9V，稳压输出部分采用典型的串联反馈稳压电路，也可以认为是以参考电压作为输入的直流功率放大器。这部分电路主要有运放U3A和三极管T1、T2构成，T2时大功率三极管。D／A转换电路输出的电压V1接到运放U3A的同相端，稳压电源的输出经R5、RW3和R6组成的取样电路分压后送到运放U3A的反相端，经放比较放大后，驱动由T1和T2组成的复合调整管。软件要实现的功能是：键盘对单片机输入数据，单片机对获得的数据进行处理，送到lO位数模转换器(MAX504)，再送到数字电压表，实现数字量对电压的控制。

　　过流保护由中断实现，在中断服务程序中进行各项报警和保护操作。

　　中键盘中断程序中将一标志置“1”，表示有键键人，并将键盘码读入赋给一个变量。在主程序和哥哥应用程序中读取此标志和变量值，作为进行各项操作的依据，读后将标志清零。

　　本系统对纹波要求非常高，造成纹波的主要因素是工频干扰、负载波动和数字调节的过冲噪声。其中第三项是数字控制系统必然存在的，不可避免；因此，主要从抑制工频干扰和提高负载容量上来抑制纹波。

　　在电源端即进行滤波。系统的工频干扰主要由电源变压器引入，因此在电源端进行滤波对抑制工频干扰是十分必要和十分有效的。本系统的两个电源都在输出端进行了三极管有源滤波。