DC数値制御可変安定化電源の概要
DC安定化電源は、系統電圧の変動や負荷の変化時に安定した出力電圧を確保できる電子機器として一般的に使用されています。 低リップル、高精度の電圧レギュレータは、計装、産業用制御および計測の分野で重要な実用化価値を持っています。 この設計で与えられた安定化電源の出力電圧範囲は 0-18 V、定格動作電流は 0.5 A、プラス、- ステップ電圧調整機能があり、最小ステップは0.05 V、リップルは 10 mV 以下です。また、LCD 液晶ディスプレイを使用して出力電圧値を表示することもできます。
序章
1 システムハードウェア設計
システムは電源モジュール、電圧調整モジュール、D/A変換モジュール、ディスプレイ、キーボードモジュールから構成されており、図1にDC NC電源の構造と原理のブロック図を示します。
1.1 システム電源モジュール
220V の主電源が 220V/17.5V 変圧器によって降圧された後に得られるデュアル 17.5V AC 電圧は、フルブリッジによって整流されて ±21V の 2 つの電圧が得られ、そのうちの 1 つと 21V の電圧がレギュレータ管に供給されます。外部出力用の電源、もう一方は三端子電圧レギュレータ 7815 を経由してプラス 15V を取得し、その後 7805 を経由してプラス 5V の電圧を取得します。 -21V 電圧は、システム自体の動作電源として使用される 3 端子電圧レギュレータ MC7915 を通じて -15V 電圧を取得します。
1.2 電圧調整モジュール
The voltage adjustment module circuit in the regulated power supply is shown in Fig. 2 . Among them, the adjustment tube adopts the form of composite tube (composed of Q1 and Q3) to achieve high current output. Since this design requires Iomax=0.5A, Iomin=0A, pm=(Vimax-Vomin)Iomax=(18-0)×0.5 =9W, therefore, the adjustment tube in this circuit can choose TIp41 (its Icmax=6A>Iomax=0.5A; pcw=65W>9W, VCEOmax=100V>18V)、もちろん2N5832も使用可能です。
回路の比較増幅はオペアンプNE5534を使用して設計されており、高い同相除去比、高速応答速度、高スルーレートの特性を備えています。 設計時、分圧サンプリング回路は R10、R11A、R12 で構成でき、R10/(R11A プラス R12)=1/4 が必要になります。
電圧が存在する場合、△UO{{0}}.05V、△Ua=0.04Vであり、DACの出力の変化と一致します(10/{{5 }}.04V=1LSB)。 実際には、電流を電圧に変換し電圧を増幅するDAC変換後、得られた10Vの電圧を比較用の基準電圧としてコンパレータNE54534の非反転端子に送ることができます。 DAC0832 は 8- ビット D/A コンバータであるため、255 ステップがあります。 したがって、CPU が DAC を制御して 1LSB ずつ変化する場合、対応する Va の変化は 0.04V となるため、Uout の調整可能な変化は 0.05V (ステップ サイズ) になります。 NE5534、Q1、Q3、サンプリング回路で構成される負帰還回路により、出力電圧の調整(電圧の安定化)の目的を実現します。
The overcurrent protection in the circuit is completed by R9 and 02. When Io>{{0}.7A、VR9=R9Io 1×0.7=0.7V以上、このときQ2がオンになり、Q2のベースを短絡します。調整管 Q3 を使用すると、TIp41 のオン抵抗が増加し、出力電圧が低下し、ストリーム保護の目的が達成されます。 必要に応じて、過電流インジケータとして赤色発光ダイオードを接続することもできます。 システムの短絡保護はヒューズによって行われます。
1.3D/A変換モジュール
このシステムのデジタル - アナログ変換回路を図 3 に示します。DAC0832、2 段低ドリフト オペアンプ μA714、VREF 回路で構成されます。 DAC0832とオペアンプU3Aは、CpUから送信された8-ビットのバイナリデータを電圧0-5Vに変換し、オペアンプU3Bを通じて2回逆増幅して、電圧0-10Vを取得します。 したがって、DAC の変換分解能は 10/(28-1)=0.04V、つまり、CpU が DAC に出力するデータの変化は 1Bit であり、DAC の変化は 1Bit です。出力電圧は0.04Vです。 VREF 回路は DAC に基準電圧を提供し、R5A を調整することで基準電圧を 5V に保ちます。
1.4 ディスプレイおよびキーボードモジュール
この電源の電圧表示とキーボード回路を図 4 に示します。出力電圧は R13 によって制限され、R14 によってサンプリングされた後、アナログ - デジタル変換のために TLC2453-1 に送信できます。 図 4 の TLC2453-1 は、11- チャネル、12- ビットのシリアル A/D コンバータで、{{10}} ビットの分解能、変換時間は 1{ {29}} μs、11 アナログ入力チャネル、3 つの内蔵セルフテスト モード、サンプリング レート 66 kbps、直線性誤差 ± 1LSBmax、変換結果出力 EOC を同時に備え、ユニポーラまたはバイポーラ出力可能。 プログラム可能な MSB または LSB プリアンブルを介してプログラム可能な出力データ長。 TLC2453-1のクロック周波数は4.1MHzで、電源出力電圧Uoのサンプリング信号がIN{{30}}、I/Oクロック端子、データ入力端子から入力され、変換されます。チップのデータ出力端子とチップセレクト端子はp2.3、P2.2、p2.1、p2に接続されています。0が接続され、処理されてp0ポートから出力されます。 9A472Jによる駆動後の出力電圧をワンチップマイコンによりキャラクタ液晶ディスプレイSMC1602Aに送り、出力電圧を表示します。 この回路では、AT89S51マイクロコントローラの水晶発振器の周波数は12MHzで、p1.0～p1.3は電圧調整ボタンに接続されています。 電圧を上げる場合は、ボタン S1 を 1V 刻みで粗く呼び出し、S2 を 0.05V 刻みで細かく呼び出します。 電圧を下げる場合は、S3 を 1V ステップで粗く呼び出し、S4 を 0.05V ステップで細かく呼び出します。 このように、それらを有機的に組み合わせることで、出力電圧を必要な電圧に調整することができます。
