(1) 一组电源最大输出电流可达2.5A, 输出电压从0.0V～+12.0V以0.1V步进连续可调 (递增或递减) , 在输出电压在小于+3V时, 短路保护;当输出电压为+3V～+12V时输出电流超过2.5A时保护。另一组电源最大输出电流为1A, 输出电压为:0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V八种电压依次可调。
(2) 输出端无论是过流还是短路, 保护电路的动作都是以切断输出回路的方式工作, 且当输出短路不再存在或负载足够轻时电路会自动恢复正常工作状态。保护动作时兼有声光报警信号。
(3) 电路能够将两组电源的输出电压幅值实时直观地显示出来。
系统硬件的结构框图如图1所示。主要由单片机、两组电源、显示、检测与保护电路、报警电路及键盘输入电路组成。
(1) 步进电压输出电源组工作原理
在这部分电路中主要的器件有单片机AT89S52、D/A转换器DAC0832、运放OP07和电流放大所用三极管。其电路原理框图如图2所示。
工作原理:首先给各芯片正常工作的条件, 先利用单片机产生一组8位二进制代码并从P0口输出, 可以通过按键来调整单片机输出二进制代码的加1和减1。8位二进制范围在00000000～11111111有效, 再用此组二进制码送到DAC0832的数据输入端 (DI0～DI7) , 本系统是因D/A转换简单, 故采用直通方式工作[1]。与单片机电路连接如图3所示。
在电流/电压转换之后用运算放大电路进行了4倍的电压放大电路。电路连接如图4所示。
(2) 常用正负双电源组工作原理
该电源组输出正负对称的直流电压, 电压值为8组实验最为常用的电源:0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V。为了确保用电安全, 电路在开机状态下必须能有0V的输出功能。电路原理图如图5所示。
图中二极管D1、D3的作用是输入开路时, 防止C13、C23通过LM317、LM337放电。D2、D4的作用是输出端短路时, 防止C12、C22向稳压器的调整端放电。在LM317稳压电路中, 它的基准电压为+1.25V, 输出电流可达1.5A。图中R1、R2为泄放电阻[2], 其输出电压的改变通变换调整端的电阻予以实现。
(3) 保护电路工作原理
保护环节的硬件电路主要由取样电路、A/D转换电路、单片机、保护控制与报警电路四部分构成。构成框图如图6所示。
它能在输出端短路或是负载过重导致的过流现象存在时动作, 以切断输出回路保护电源本身不致损坏。其取样电路采用阻值极小的大功率电阻, 这里取值为0.1Ω, 如图7所示。
串联电阻R2、R3的作用为了防止输出端短路是的高电压反馈到A/D转换器的模拟量输入端而导致其损坏[3]。当输出端连接上负载时, 在取样电阻就会有电流流过, 并产生一定的压降, 并作为取样信号送到A/D转换电路进行模数转换。
(4) 显示电路工作原理
显示电路运用了最为常用的1/3位A/D转换集成电路ICL7107, 由于该芯片要求正负双电源供电。以ICL7107本身38脚产生振荡信号作为资源, 用一个六非门集成电路CD4069 (或74LS04) 与电阻电容构成负压产生电路[4]。而芯片参考电压 (36脚) 仍用TL431提供。如图8所示。
本系统的软件用C语言编写而成。包含主程序、D/A转换程序、A/D转换程序、保护动作程序几个模块组成。主程序流程图如图9所示。
(1) 由于选择A/D与D/A转换器精度远高过指标要求的精度, 且电路中所用的电阻均采用精密电阻, 所以可以保证设定值和实际测量值的精度要求经过测试, 误差最大为0.06V。
(2) 输出端并联大容量的电容滤波与优质高频吸收电容 (突波电容) , 进一步降低输出电压的纹波系数。
本文介绍的电源以AT89S52单片机为核心控制器件, 此电源不仅拥有完善的过流保护功能、直观的电压显示、良好的稳定性和较大的输出电流, 而且能同时输出常用正负双电源和以0.1V步进递增或递减电压, 足以满足众多实验场合的需求。
摘要：该电源由步进式电压输出电源组和正负双电源组两组稳压电源构成。以AT89S52单片机为核心控制器件, 采用DAC0832将数字量转换成模拟量, 通过I/U转换以电压形式输出;采用LM317和LM337作为稳压器, 用CD4051作为输出电压的变换。此电源拥有完善的保护功能、直观的电压显示, 每次以0.1V步进递增或递减电压, 足以满足众多实验场合的需求。
关键词：单片机,D/A转换器,过流保护,A/D转换器,ICL7107
[1] 顾滨, 赵伟军, 王泰, 鲍可进, 李铁香.单片机微计算机原理、开发及应用[M].北京:高等教育出版社, 2000
[2] 童诗白, 华成英.模拟电子技术基础 (第三版) [M].北京:高等教育出版社, 2000
[3] 方大千, 鲍俏伟.实用电源及其保护电路[M].北京:人民邮电出版社, 2003
[4] 沙占友, 沙占为.新型数字成用表原理与维修[M].北京:电子工业出版社, 2001
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