電子設(shè)計大賽—簡易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源_第1頁
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1、1一、項目參加人員、負責內(nèi)容以及技術(shù)特長:一、項目參加人員、負責內(nèi)容以及技術(shù)特長:主要人員負責內(nèi)容技術(shù)特長自制穩(wěn)壓電源的設(shè)計,撰寫論文電路精度的調(diào)節(jié)數(shù)字電路設(shè)計,應用軟件鍵盤、數(shù)控部分、數(shù)字顯示的設(shè)計,單片機編程單片機編程以及電路設(shè)計DA轉(zhuǎn)換以及精度,輸出電路的設(shè)計模擬電路設(shè)計二、項目背景二、項目背景數(shù)控直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一,廣泛的應用于教學、科研等領(lǐng)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(shè)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(wǎng)供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)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(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實踐性很強的工程技術(shù),服務于各行各業(yè)。電力電子技術(shù)是電能的最佳應用技術(shù)之一。當今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學科領(lǐng)域。隨著計算機和通訊技術(shù)發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術(shù)革命,給電力電子技術(shù)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(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用,普通電源在工作時產(chǎn)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(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標準。只有滿足產(chǎn)品標準,才能夠進入市場。隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展,滿足國際標準的產(chǎn)品才能獲得進出的通行證。數(shù)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(chǔ)。在以后的一段時間里,數(shù)控電源技術(shù)有了長足的發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)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(shù)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(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展,各種類型專用集成電路、數(shù)字信號處理器件的研制應用,到90年代,己出現(xiàn)了數(shù)控精度達到0.05V的數(shù)控電源,功率密度達到每立方英寸50W的數(shù)控電源。目前在電力電子器件方面,幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓,調(diào)節(jié)精度不高,而且經(jīng)常跳變,使用麻煩。隨著人們生活水平的不斷提高數(shù)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(shù)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(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好的更方便的設(shè)施,就需要從數(shù)字電子技術(shù)入手,一切向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。3隨著時代的發(fā)展,數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研等各個領(lǐng)域,本文將介紹一種數(shù)控直流電源,本電源由電源電路、顯示電路、控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)相互轉(zhuǎn)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(shù)碼顯示的特點。數(shù)控電壓源是最常用的儀器設(shè)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(diào)電源中,幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓,調(diào)節(jié)精度不高,而且經(jīng)常跳變,使用麻煩。利用數(shù)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(shè)計了一種以單片機為核心的數(shù)控式

8、高精度簡易直流電源的設(shè)計,該電源采用數(shù)字調(diào)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(shè)計方法是由單片機通過DA,控制驅(qū)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(diào)穩(wěn)壓管進行調(diào)整,輸出電壓通過電阻反饋給運放,與設(shè)定值進行比較,若有偏差則調(diào)整輸出。工作過程中,單片機輸出驅(qū)動LED顯示,通過鍵盤可設(shè)置和調(diào)整電壓值。該電路具有設(shè)計簡單,應用廣泛,精度較高等特點。本文介紹的簡易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源,其中輸出電壓的調(diào)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(shù)器分別作加,減計數(shù);可逆計數(shù)器的二進制數(shù)字輸出分兩路運行,一路用于驅(qū)動數(shù)字顯示電路,精確顯示當前輸出電壓值;另一路進入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(DA轉(zhuǎn)換電路);數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字量按比例,轉(zhuǎn)換成模擬電壓,然后經(jīng)過射極跟隨器的控制調(diào)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(shù)控電壓源已廣泛使用,要實現(xiàn)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(shù)控電壓源的設(shè)計采用常用的AT89C51單片機作為控制器,P0口和DAC1232的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)端每增加1,電壓增加0.1V。通過運放OP07將DA的輸出電流轉(zhuǎn)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

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