直流稳压是常用的电子设备,用以保证在电网波动或改变时,输出稳定的电压。低纹波、高精度的稳压在仪器仪表、工业控制及测量领域都有重要的实际应用价值。这里设计的稳压电源输出电压范围为0~18 V,额定工作为500 mA,并具有“+”、“-”步进电压调节功能,最小步进电压为0.05 V.纹波不大于10 mV,并用LCD显示其输出电压值。
2 系统设计
系统硬件设计主要由AT89C51、稳压输出模块、按键处理模块、显示模块和供电模块5部分组成。如图1所示。
2.1 供电模块
供电部分输入220 V、50 交流电,输出系统所需的3种电压:+5 v,+15 V和-15 V。其中+5 V供AT89C51、D/A和A/D转换器使用;+15 V作为运放的正电源,同时也是稳压输出的主电源,{zd0}电流约650 mA;而-15 V作为运放的负电源,同时也为基准电压源LM339供电,该电流较小,不超过50 mA。供电模块的电路如图2所示。
2.2 稳压输出模块
图3为稳压输出模块原理图,该模块将控制部分的电压数据转换稳压输出。它由D/A转换器(0832)、集成运放OP07、LF356、VT1、VT2、VT7、VT8基准电压源LM336-5组成。
由于实际用到的{zd0}电压控制字为200,因此D/A转换部分{zd0}输出电压为:
D/A转换输出电压Ui作为电源级的输入电压。功放级由3和VT1、VT2构成闭环推挽输出电路。该电路属于典型的电压串联负反馈电路。于是输出电压Uo与输入电压Ui的关系式为:
将Ui代入得:
当Ui=3.922 V,R2=10 kΩ,R3=9.1 kΩ,Uo=18 V,由式(4)可求得Rp1=10 kΩ。实取Rp1为47 kΩ的精密多圈电位器。当CPU输入电压控制字(11001000)2=(200)10时,Uimax=3.922 V,调节Rp1使Uo=18 V。
2.2.2 过流保护电路
图3中VT7、VT8构成过流保护电路。正常工作时,VT7截止,VT7集电极为 -15 V,使VT8截止,输出高电平,不触发中断。当输出电流过大时,取样R16上的压降大于0.75 V。调节Rp3,VT7的UBE大于0.6 V时,VT7导通,VT7的集电极电平升高,VT8导通,输出低电平,触发AT89C51中断,执行中断保护程序。