Kurze Einführung in die numerisch gesteuerte, geregelte DC-Stromversorgung
Das DC-stabilisierte Netzteil ist ein häufig verwendetes elektronisches Gerät, das eine stabile Ausgangsspannung gewährleisten kann, wenn die Netzspannung schwankt oder sich die Last ändert. Ein hochpräziser Spannungsregler mit geringer Welligkeit hat einen wichtigen praktischen Anwendungswert in den Bereichen Instrumentierung, industrielle Steuerung und Messung. Der Ausgangsspannungsbereich des in diesem Design angegebenen geregelten Netzteils beträgt 0-18 V, der Nennbetriebsstrom beträgt 0,5 A und es verfügt über eine Plus-, - Stufen-Spannungsanpassungsfunktion, der minimale Schritt beträgt 0,05 V und die Welligkeit beträgt nicht mehr als 10 mV. Darüber hinaus kann eine LCD-Flüssigkristallanzeige auch zur Anzeige des Ausgangsspannungswerts verwendet werden.
Einführung
1 System-Hardware-Design
Das System besteht aus einem Stromversorgungsmodul, einem Spannungsregelungsmodul, einem D/A-Umwandlungsmodul, einem Anzeige- und einem Tastaturmodul. Abb. 1 zeigt ein Blockdiagramm der Struktur und des Prinzips der DC-NC-Stromversorgung.
1.1 Systemleistungsmodul
Die doppelte 17,5-V-Wechselspannung, die man erhält, nachdem das 220-V-Netz durch einen 220-V/17,5-V-Transformator heruntertransformiert wurde, kann durch eine Vollbrücke gleichgerichtet werden, um zwei Spannungen von ±21 V zu erhalten, von denen eine plus 21-V-Spannung als Spannungsquelle an die Reglerröhre angelegt wird Netzteil für den externen Ausgang, und der andere vollständig durch den dreipoligen Spannungsregler 7815, um plus 15 V zu erhalten, und dann durch den 7805, um plus 5 V Spannung zu erhalten. Die -21V-Spannung erhält eine -15V-Spannung durch den dreipoligen Spannungsregler MC7915, der als Arbeitsstromversorgung des Systems selbst dient.
1.2 Spannungsanpassungsmodul
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), natürlich kann auch 2N5832 verwendet werden.
Die Vergleichsverstärkung der Schaltung ist mit dem Operationsverstärker NE5534 ausgelegt, der sich durch ein hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis, eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und eine hohe Anstiegsgeschwindigkeit auszeichnet. Beim Entwurf kann eine spannungsteilende Abtastschaltung aus R10, R11A und R12 bestehen, und R10/(R11A plus R12)=1/4 ist erforderlich, wenn der Ausgang verwendet wird
Wenn die Spannung △UO{{0}}.05 V, △Ua=0.04 V beträgt, was mit der Änderung des Ausgangs des DAC (10/{{5 }}.04V=1LSB). Tatsächlich kann die erhaltene 10-V-Spannung nach der DAC-Umwandlung zur Umwandlung des Stroms in Spannung und zur Verstärkung der Spannung als Referenzspannung zum Vergleich an den nichtinvertierenden Anschluss des Komparators NE54534 gesendet werden. Da DAC0832 ein 8--Bit-D/A-Wandler ist, verfügt er über 255 Schritte. Wenn also die CPU den DAC so steuert, dass er um 1 LSB variiert, beträgt die entsprechende Änderung von Va 0,04 V, sodass die einstellbare Variation von Uout 0,05 V (Schrittgröße) beträgt. Die negative Rückkopplungsschaltung bestehend aus NE5534, Q1, Q3 und der Abtastschaltung kann den Zweck der Anpassung der Ausgangsspannung (Spannungsstabilisierung) realisieren.
The overcurrent protection in the circuit is completed by R9 and 02. When Io>{{0}}.7A, VR9=R9Io Größer als oder gleich 1×0.7=0.7V, zu diesem Zeitpunkt ist Q2 eingeschaltet und überbrückt die Basis von das Einstellrohr Q3, so dass der Einschaltwiderstand von TIp41 zunimmt und die Ausgangsspannung abnimmt, wodurch ein Überstromschutz erreicht wird. Bei Bedarf kann auch eine rote Leuchtdiode als Überstromanzeige angeschlossen werden. Der Kurzschlussschutz des Systems erfolgt durch eine Sicherung.
1.3D/A-Konvertierungsmodul
Die Digital-Analog-Umwandlungsschaltung in diesem System ist in Abbildung 3 dargestellt. Sie besteht aus DAC0832, einem zweistufigen Operationsverstärker mit geringer Drift μA714 und einer VREF-Schaltung. DAC0832 und Operationsverstärker U3A wandeln die von CpU gesendeten 8--Bit-Binärdaten in eine Spannung von 0-5V um und verstärken sie dann zweimal umgekehrt durch den Operationsverstärker U3B, um eine Spannung von 0-10V zu erhalten. Daher beträgt die Konvertierungsauflösung des DAC 10/(28-1)=0,04 V, dh die Änderung der von der CPU an den DAC ausgegebenen Daten beträgt 1 Bit und die Änderung des DAC Die Ausgangsspannung beträgt 0,04 V. Die VREF-Schaltung stellt die Referenzspannung für den DAC bereit und durch Anpassen von R5A bleibt die Referenzspannung bei 5 V.
1.4 Anzeige- und Tastaturmodul
Die Spannungsanzeige und die Tastaturschaltung in diesem Netzteil sind in Abbildung 4 dargestellt. Nachdem die Ausgangsspannung durch R13 begrenzt und durch R14 abgetastet wurde, kann sie zur Analog-Digital-Umwandlung an TLC2453-1 gesendet werden. Der TLC2453-1 in Abbildung 4 ist ein 11-Kanal, 12-Bit serieller A/D-Wandler mit {{10}}Bit Auflösung, einer Wandlungszeit von 1{ {29}} μs, 11 analoge Eingangskanäle, 3 integrierte Selbsttestmodi und eine Abtastrate von 66 kbps, Linearitätsfehler ± 1LSBmax, mit gleichzeitiger Ausgabe des Konvertierungsergebnisses EOC und kann unipolar oder bipolar ausgegeben werden . Programmierbare Ausgangsdatenlänge über die programmierbare MSB- oder LSB-Präambel. Die Taktfrequenz von TLC2453-1 beträgt 4,1 MHz, das Abtastsignal der Leistungsausgangsspannung Uo wird von IN{{30}} eingegeben, dem E/A-Taktanschluss, Dateneingangsanschluss, umgewandelt Der Datenausgabeanschluss und der Chipauswahlanschluss des Chips sind mit p2.3, P2.2, p2.1 und p2.0 verbunden und werden nach der Verarbeitung über den Port p0 ausgegeben durch den Einzelchip-Mikrocomputer und dann an die Zeichen-Flüssigkristallanzeige SMC1602A gesendet, um die Ausgangsspannung anzuzeigen, nachdem sie durch den Ausschluss 9A472J angesteuert wurde. In der Schaltung beträgt die Quarzoszillatorfrequenz des AT89S51-Mikrocontrollers 12 MHz, und p1.0~p1.3 sind mit dem Spannungsregelknopf verbunden. Rufen Sie beim Erhöhen der Spannung die Taste S1 grob in Schritten von 1 V auf, rufen Sie S2 fein in Schritten von 0,05 V auf; Wenn Sie die Spannung verringern, rufen Sie S3 grob in Schritten von 1 V und S4 fein in Schritten von 0,05 V auf. Auf diese Weise kann durch deren organische Kombination die Ausgangsspannung an die benötigte Spannung angepasst werden.
