可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

蔣樹

摘 要：電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，該技術(shù)服務(wù)于各行各業(yè)。其中直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。本文設(shè)計(jì)了一種可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，該電源由橋式整流、濾波、穩(wěn)壓等幾部分所組成，通過滑動變阻器，實(shí)現(xiàn)輸出電壓在1.25～25V內(nèi)可調(diào)。并且通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC 1543實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換，并通過STC89C52單片機(jī)，將輸出電壓和電流在液晶屏上顯示出來。測試結(jié)果表明，該電路具備操作便利、成本低、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，具備實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；AD轉(zhuǎn)換；液晶顯示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.158

1 設(shè)計(jì)思路

（1）變壓電路的設(shè)計(jì)思路：選取匹配本文設(shè)計(jì)的電源變壓器將電網(wǎng)電壓220V降低到本次合適的交流電壓值。

（2）整流電路和濾波電路的設(shè)計(jì)思路：在通過變壓器降壓后的交流電壓，再經(jīng)由整流電路整流將交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?。直流脈動電壓通過濾波電路變成脈動較小的直流電壓，即是過濾掉交流的部分，保留下直流的部分。

（3）穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)思路：穩(wěn)壓路整流將交流電路上某些非自身因素發(fā)生變動時(shí)，可以讓電路輸出不受其影響而保持相對持穩(wěn)定的直流電壓。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 主電路設(shè)計(jì)

直流穩(wěn)壓電源是一個可以把220V交流電轉(zhuǎn)變成為穩(wěn)壓輸出的直流電的設(shè)備，它通常由電源變壓器、整流濾波電路和穩(wěn)壓電路所構(gòu)成。

（1）電源變壓器：在本設(shè)計(jì)中主要起到降壓變壓器這一方面的功能，降壓變壓器的功能是把電網(wǎng)220V的交流電壓轉(zhuǎn)變成本設(shè)計(jì)中整流電路和電容濾波電路所必要交流電壓等級。

（2）整流電路：設(shè)計(jì)采用了四個整流二極管構(gòu)成的橋式整流電路，把50HZ的正弦交流電轉(zhuǎn)變成為脈動的直流電。

（3）濾波電路：可以把整流電路輸出電壓中的交流的那一部分過濾掉。常見的整流濾波電路有電容濾波、全波整流濾波、橋式整流濾波等等。

（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓一旦有所變化，就會引起發(fā)其電流有比較明顯的變動這一特點(diǎn)，進(jìn)過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目標(biāo)。[3]在本次課程設(shè)計(jì)中準(zhǔn)備采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，集成穩(wěn)壓器選用LM317。

集成穩(wěn)壓器有不少種類，而在小功率穩(wěn)壓電源之中，最常見使用的是三端穩(wěn)壓器。以輸出電壓的種類來可分類的話又可以分為固定式和可調(diào)式，另外又可以分為正電壓輸出或負(fù)電壓輸出這兩個種類。[4]而在本次設(shè)計(jì)中將采用三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317。

LM317調(diào)整端通過RZ接在第二級LM3I7的輸出端，就這限制了第二級LM317的輸入輸出壓差，該壓差為U=1.25+（1.25/R1+0.005）×R2=5V。調(diào)節(jié)RW1時(shí)，即改變輸出電壓值，經(jīng)過第一級的預(yù)調(diào)整，第二級又有固定的工作條件，穩(wěn)壓源可得到高的穩(wěn)壓精度以及小的波紋電壓。通過調(diào)節(jié)RW1后，輸出可以得到1.25～20V的電壓，通過調(diào)節(jié)RW后輸出可以達(dá)到0～25V的電壓。接上負(fù)載，調(diào)節(jié)RW1，用萬用表可以測得0.1～1.5A的電流。（D5、D6是保護(hù)三端穩(wěn)壓317的二極管）。

2.2 STC89C52的使用及程序編制

在開始編程之前，應(yīng)先按照說明書設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號，編程單元的地址加在P1口和P2口的P2.0～P2.4（八位地址范圍為0000H-0FFFH），數(shù)據(jù)從P0口輸入。把RST置為1并使之保持，把PSEN置為0并使之保持。EA/Vpp引腳是編程電源的輸入端，加上5V的工作電壓，ALE/PROG引腳輸入編程脈沖（負(fù)脈沖），編程時(shí)，將采用4-20MHZ的時(shí)鐘震蕩器。本次設(shè)計(jì)編程流程如下：

在地址線上加上要編程單元的地址信號。

在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。

激活相應(yīng)的控制信號。

當(dāng)每對FLASH儲存陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個ALE/PROG編程脈沖。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)。重復(fù)以上步驟直到全部物件編程結(jié)束。每個字節(jié)寫入周期通常約為1.5ms。

2.3 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

TLC1543的工作時(shí)序是AD轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)接口程序編寫的依據(jù)，應(yīng)完全依照前者來編寫。其AD轉(zhuǎn)換模塊的接口程序是由CONVETER的子程序構(gòu)成。由于本次設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)為8位，軟件編寫時(shí)將數(shù)據(jù)的高位字節(jié)存放在2EH單元中，低位字節(jié)存放在2FH單元中。本文設(shè)計(jì)的程序中STC89C52晶振為12.0381MHz。其中R4、R3寄存器分別存放TLC1543的通道地址和數(shù)量；R1、R2寄存器存放A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在編制程序的前期準(zhǔn)備；定義各引腳， 定義需要多處用到的全局變量，其中包括一些常用宏定義。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，首先進(jìn)行LCD的上電初始化。初始功能設(shè)置為雙行顯示，八位數(shù)據(jù)接口。開始顯示，關(guān)閉光標(biāo)和閃爍控制，初次顯示為兩行，表示體統(tǒng)啟動進(jìn)入等待階段。之后進(jìn)行延時(shí)操作（2μs）， 進(jìn)行清除操作。顯示設(shè)定的固定內(nèi)容電壓和電流，以及對應(yīng)的單位，該階段無具體數(shù)值。打開定時(shí)器，設(shè)置中斷，將TLC1543的通道地址和數(shù)量分別存放在R4、R3寄存器中；R1、R2寄存器存放A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。之后進(jìn)入循環(huán)，在循環(huán)會有一個延時(shí)操作中（時(shí)間在1μs）。讀取1543中0號通道以及2號通道的值，進(jìn)行數(shù)值的運(yùn)算，再將運(yùn)算結(jié)果顯示在液晶屏上。程序中會進(jìn)行多次循環(huán)實(shí)時(shí)顯示所測試的電壓電流值。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)以集成穩(wěn)壓器LM317來作為穩(wěn)壓電路的構(gòu)成核心。并使用與其串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達(dá)到本文設(shè)計(jì)的穩(wěn)定輸出電壓的目標(biāo)。具體地說是經(jīng)過第一級的LM317集成穩(wěn)壓器的調(diào)整端通過R Z接連在第二級的LM317的輸出端上來限制第二級LM317的輸入輸出壓差。并通過調(diào)節(jié)滑動變阻器來改變其輸出電壓的值，通過上一級的預(yù)調(diào)整再經(jīng)過次級擁有較為穩(wěn)定的工作條件，該穩(wěn)壓源可以得到一個較高的穩(wěn)壓精度以及出現(xiàn)較小的波紋電壓。

參考文獻(xiàn)：

[1]王大為.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京中國電力出版社，2010.

[2]李豐.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版[M].江蘇中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[3]金艷.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)[M].北京中國水利水電出版社，2008.

[4]周開玲.模擬電路實(shí)驗(yàn)[M].北京國防工業(yè)出版社，2009.endprint