可视化直流稳压电源的开发
时间:10-27
来源:21IC
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几乎所有的电子电路都需要稳定的直流电源,特别是在检定检修指示仪表时,除了要有合适的标准仪器外,还必须要有合适的直流电源及调节装置。传统的直流稳压电源已经具备了上述功能,且在稳压方面已经达到了很高的标准,能满足各种场合的需求。
在实际的产品开发设过程中,为了检测产品的相关功能参数,通常需要了解电流的变化情况,而传统的电源不能提供实时电流参数,此时必须使用万用表等仪器来测量电流值,其过程繁琐,影响工程进度。因此,迫切需要一种具备传统稳压电源的功能,同时能显示电压、电流参数的电源设备。本文将以此为出发点介绍一种可以观察电压、电流值实时变化的稳压电源。
本文介绍一种可视化直流稳压电源系统,系统以STC89C52RC单片机监测电压值,采用输出端压降方式计算电源输出电流,并将电源电压、电流值通过LCD液晶显示器实时显示。电源部分采用开关型稳压电路和线性稳压电路相结合的方法设计。
设计要求
可视化直流稳压电源主要给实验室等小功率电子设备提供工作电压,在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下应具备以下功能:
①输出电压可调范围为5V~12V;
②最大输出电流为1.5A;
③电压调整率≤0.2%;
④负载调整率≤0.1%;
⑤效率≥40%;
⑥具有过流及短路保护功能;
⑦实时显示电压、电流值。
可视化直流稳压电源设计的关键在于稳压以及电流、电压的精确显示。
设计方案
本系统以STC89C52RC为显示模块,主电路采用DC/DC变换器与线性调节器相结合的结构,既减小了输出纹波电流,又降低了系统的功耗。系统采用双积分A/D转换器ICL7135实现输出显示,单片机系统通过对输出电压的检测来读取显示电压和电流值,并通过用LCD液晶显示输出电压电流值。
在实际的产品开发设过程中,为了检测产品的相关功能参数,通常需要了解电流的变化情况,而传统的电源不能提供实时电流参数,此时必须使用万用表等仪器来测量电流值,其过程繁琐,影响工程进度。因此,迫切需要一种具备传统稳压电源的功能,同时能显示电压、电流参数的电源设备。本文将以此为出发点介绍一种可以观察电压、电流值实时变化的稳压电源。
本文介绍一种可视化直流稳压电源系统,系统以STC89C52RC单片机监测电压值,采用输出端压降方式计算电源输出电流,并将电源电压、电流值通过LCD液晶显示器实时显示。电源部分采用开关型稳压电路和线性稳压电路相结合的方法设计。
设计要求
可视化直流稳压电源主要给实验室等小功率电子设备提供工作电压,在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下应具备以下功能:
①输出电压可调范围为5V~12V;
②最大输出电流为1.5A;
③电压调整率≤0.2%;
④负载调整率≤0.1%;
⑤效率≥40%;
⑥具有过流及短路保护功能;
⑦实时显示电压、电流值。
可视化直流稳压电源设计的关键在于稳压以及电流、电压的精确显示。
设计方案
本系统以STC89C52RC为显示模块,主电路采用DC/DC变换器与线性调节器相结合的结构,既减小了输出纹波电流,又降低了系统的功耗。系统采用双积分A/D转换器ICL7135实现输出显示,单片机系统通过对输出电压的检测来读取显示电压和电流值,并通过用LCD液晶显示输出电压电流值。
图1 硬件主电路系统结构图 硬件主电路系统的结构如图1所示。220V、50Hz电压通过变压器降压及整流滤波后得到所需直流电压,该电压通过开关电源电路实现电压调节。电子滤波器进一步降低开关电源的输出纹波。从电子滤波出来的电压经过精密电阻后即是输出电压。在精密电阻前后分别进行两次电压采样,经过A/D转换后送入单片机。单片机将输出采样电压作为系统的输出电压送入LCD上显示。同时单片机还将输出采样电压与比较采样电压进行减法运算,将压降值通过精密电阻转换为电流值也送入LCD显示。 硬件系统 1电源主电路设计 主电路采用开关电源(DC/DC变换器)和线性调整晶体管相结合的结构,电路原理如图2所示。开关电源部分使用的是L4960芯片。该芯片最大输出电流为2.5A,输出电压范围为5.1~40V,具有较高的开关频率(典型应用为100kHz),效率可达90%,芯片内部具有过热保护、过流保护的功能,只需很少的外部元件就可构成大电流输出的开关电源。芯片的技术性能可以满足设计要求。
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