数控直流稳压电源的课程设计

  基准电压由稳压管VDz提供，接到放大电路的同相输入端。采样电压与基准电压作比较后，再将二者的差值进行放大。电阻R的作用是保证VDz有一个合适的工作电流。

  调整管VT接在输入直流电压Ui和输出的负载电阻RL之间，若输出电压UO由于电网电压或负载电流等的变化而发生波动时，其变化量经采样、比较、放大后送到调整管得基极，使调整管的集—射电压也发生相应的变化，最终调整输出电压使其基本保持稳定。

  图（6）示出了最简单的开关型稳压电路的原理示意图。电路的控制方式选用脉冲宽度调制式。

  图中三极管VT为工作在开关状态的调整管。由电感L和电容C组成滤波电路，二极管VD称为续流二极管。脉冲宽度调制电路由一个比较器和一个产生三角波的振荡器组成。运算放大器A作为比较放大电路，基准电源产生一个基准电压UREF,电阻R1和R2组成采样电阻。

  随着集成技术的发展，稳压电路也迅速实现集成化。特别是三端集成稳压器，芯片只引出三个端子，分别接输入端、输出端和公共端，基本上不需要外接元件，而且内部有限流保护、过热保护电路，使用十分安全、方便。

  三端集成稳压器的组成如图（3）所示。电路内部实际上已经包括了串联型直流稳压电路的各个组成部分，另外，加上了保护电路和启动电路。在WT7800系列三端集成稳压器中，已将三种保护电路集成在芯片内部，它们是限流保护电路、过热保护电路和过压保护电路。启动电路的作用是在刚接通直流输入电压时，使调整管、放大器和基准电源建立起各自的工作电流，而当稳压电路正常工作时启动电路被断开，以免影响稳压电路的性能。

  （4）调整管的控制电路很复杂。为使调整管工作在开关状态，要增加控制电路，调整管输出的脉冲波形还需LC滤波后再送到输出端，因此相对于线性稳压电路，其结构很复杂，调试比较麻烦。

  （5）输出电压中纹波和噪声成分比较大。因调整管工作在开关状态，将产生尖峰干扰和谐波信号，虽然整流滤波，输出电压中的纹波和噪声成分仍较线性稳压电路为大。

  DAC0832引脚功能电路应用原理图DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于DAC0832应用的一些重要资料见下图： D/A转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL 电路或微机电路连接。

  图（10）也是非门符号，但是它的输入端是低电平有效，而输出端是高电平有效。

  若输出电压比较高，应在输入端与输出端之间跨接一个保护二极管VD，如图（4）中的虚线所示。其作用是在输入端短路时，使C3通过二极管放电，以便保护集成稳压器内部的调整管。

  （1）效率高。 开关型稳压电路中的调整管工作在开关状态，能够最终靠改变调整管导通与截止时间的比例来改变输出电压的大小。当调整管饱和导电时，虽然流过较大的电流，但饱和管的压降很小；当调流管截止时，管子将承受较高的电压，但流过调整管的电流基本为零。可见，工作在开关状态调整管的功耗很小，因此，开关型稳压电路的效率较高，一般可达65%~90%

  ①当阈值电压V11大于2/3Vcc，触发端电压V12大于1/3Vcc，锁存器的 端为低电平， 端为高电平，锁存器输出Q置0，放电管导通，输出端Vo输出低电平。

  ②当阈值电压V11小于2/3Vcc，触发端电压V12大于1/3Vcc，锁存器的 端为高电平， 端为高电平，锁存器保持原状态不变，输出状态不变。

  根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。

  （2）体积小，重量轻 。 因调整管的功耗小，故散热器也可随之减小。而且，许多开关型稳压电路还可以省去50Hz工频变压器，而开关频率通常为几万赫兹，故滤波电感电容的容量均可大大减小，所以，开关型稳压电路与同样功率的线性稳压电路相比，体积和重量都将小得多 。

  （3）对电网电压的要求不高。由于开关型稳压电路的输出电压与调整管导通与截止时间比例有关，而输入直流电压的幅度变化对其影响很小，因此，允许电网电压有较大的波动。一般线性稳压电路允许电网电压波动±10%，而开关型稳压电路在电网电压为140~260V，电网频率变化±4%仍可正常工作。

  供电部分输入220v、50Hz交流电，输出全机所需的三种电压：5v、±15v。5v主要供数控部分和D/A转换芯片使用，电流最大约为400mA;15v 作为运放的正电源，同时也是稳压输出电路的主电源，最大电流约为650mA；-15v作为运放的负电源同时也给基准电压源供电，该电流较小，不超过50mA。

  由电阻R1，R2，R3组成。当输出电压发生明显的变化时，采样电阻取其变化量的一部分送到放大电路的反相输入端。

  放大电路A的作用是将稳压电路输出电压的变化量进行放大，然后再送到调整管的基极。如果放大电路的放大倍数比较大，则只要输出电压产生一点微小的变化，即能引起调整管的基极电压发生较大的变化，提高了稳压的效果。因此，放大倍数越大，则输出电压的稳定性越高。

  （3）用“”“-”两健和用自动扫描控制到输出电压增减，其步进为0.1V；

  为了完成上面所设计的各种功能，将整个电源分成三部分：数控部分、稳压输出部分和供电部分，框图如图（1）所示

  ③当阈值电压V11小于2/3Vcc，触发端电压V12小于1/3Vcc，锁存器的 端为高电平， 端为低电平，锁存器输出Q置1，放电管截止，输出端Vo输出高电平。

  ④当阈值电压V11大于2/3Vcc，触发端电压V12小于1/3Vcc，锁存器的 端为低电平， 端为低电平，锁存器置1，放电管截止，输出高电平。

  非门又称为反相器，是实现逻辑非运算的逻辑电路。非门的逻辑符号如图（9）所示

  非门逻辑符号输出端的小圆圈表示逻辑非，在此表示输出端低电平有效：输入端没有小圆圈，所以表示高电平有效。引脚之间的逻辑关系用方框中的文字描述。

  非门的输出信号Y是输入信号A的非，若输入信号A是高电平H，则输出信号Y是低电平L；若输入信号A是低电平L，则输出Y是高电平H。

  为了提高电路的带负载能力，输出端设计了缓冲器G4。双极性定时器555的电源电压范围是5~16V，最大负载电流达200mA.CMOS型定时器555的电源电压范围是3~18V，最大负载电流为4mA。

  主要由数字电路组成，它要完成键盘控制、预置输入控制、电压控制字输出、数码管显示控制、电流过流软件保护等功能。（利用74LS192、数码管等）

  稳压输出部分，这部分将控制部分送来的电压控制字数据转换成稳定电压输出。它由数/模转换器（IDAC），集成运放（uA741）组成。

  串联式开关型稳压电路的组成如图（5）所示。图中包括开关调整管、滤波电路，脉冲调制电路、比较放大器、基准电压和采样电路等各个组成部分。

  如果由于输入直流电压或负载电流波动而引起输出电压发生明显的变化时，与基准电压作比较并将两者的差值放大后送至脉冲调整电路，使脉冲波形的占空比发生明显的变化。此脉冲信号作为开关调整的输入信号，使调整管导通和截止时间的比例也随之发生明显的变化，从而使滤波以 后输出电压的平均值基本保持不变。

  在复位端加低电平信号，锁存器复位，可以是输出Vo低电平。正常工作时，复位端应该加高电平。

  控制端所加电压能改变比较器1同相端、比较器2反相端的电压值，因此也就改变了比较器1反相端的阈值电压和比较器2同相端的触发电压。若控制端不外接电压，则比较器1同相端的电压为2/3Vcc，比较器2反相端的电压为1/3Vcc。

  XFER：数据传送控制信号输入线：为DAC寄存器写选通输入线:电流输出线最大。

  定时器555是一种多功能集成电路，只要在外部接上几个电阻和电容，就可以组成施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器。定时器555的内部结构框图和符号图如图（7）所示。

  从图所示的内部结构框图可知，它由比较器1、比较器2、非门G1与G2组成的SR锁存器和放电三极管Q1组成。

  比较器1的反相端是阈值输入端；若是同相端不外接控制信号，则是电阻分压得到的参考电压2/3Vcc。比较器2的同相端是触发端；反相端是电阻分压得到的参考电压1/3Vcc。当放电晶体管导通时，放电端就与地相连。

  三端集成稳压电路器最基本的应用电路如图（4）所示。整流滤波后得到的直流输入电压Ui接在输入端和公共端之间，在输出端即可得到稳定的输出电压Uo。为了地笑输入线较长带来的电感效应，防止自激，常在输入端接电容C2（一般C的电容为0.33uF）。同时在输出端接上电容C3，以改善负载的瞬态响应和消除输出电压中的高频噪声，C3的容量一般为0.1uF至几十微法。两个电容应该直接接在 集成稳压器的引脚处。