บทนำโดยย่อของแหล่งจ่ายไฟ DC แบบปรับได้ที่ควบคุมด้วยตัวเลข
แหล่งจ่ายไฟ DC ที่เสถียรเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้กันทั่วไป ซึ่งสามารถรับประกันแรงดันเอาต์พุตที่เสถียรเมื่อแรงดันกริดผันผวนหรือโหลดเปลี่ยนแปลง เรกูเลเตอร์แรงดันไฟต่ำที่มีความเที่ยงตรงสูงมีค่าการใช้งานจริงที่สำคัญในด้านเครื่องมือวัด การควบคุมอุตสาหกรรม และการวัด ช่วงแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมที่กำหนดในการออกแบบนี้คือ 0-18 V, พิกัดกระแสไฟที่ใช้งานคือ 0.5 A, และมีฟังก์ชันปรับแรงดันบวก , - ขั้น, ขั้นต่ำสุดคือ 0.05 V และการกระเพื่อมไม่เกิน 10 mV นอกจากนี้ ยังสามารถใช้จอแสดงผลคริสตัลเหลว LCD เพื่อแสดงค่าแรงดันขาออกได้อีกด้วย
การแนะนำ
1 การออกแบบฮาร์ดแวร์ระบบ
ระบบประกอบด้วยโมดูลจ่ายไฟ โมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้า โมดูลแปลง D/A จอแสดงผลและโมดูลแป้นพิมพ์ และรูปที่ 1 แสดงบล็อกไดอะแกรมของโครงสร้างและหลักการของแหล่งจ่ายไฟ DC NC
1.1 โมดูลพลังงานของระบบ
แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 17.5V แบบคู่ที่ได้รับหลังจากแหล่งจ่ายไฟหลัก 220V ถูกลดระดับลงโดยหม้อแปลง 220V/17.5V สามารถแก้ไขได้โดยใช้ฟูลบริดจ์เพื่อรับแรงดันไฟฟ้า ±21V สองแรงดัน ซึ่งหนึ่งในนั้นบวกแรงดัน 21V จ่ายให้กับท่อเรกูเลเตอร์เป็น แหล่งจ่ายไฟสำหรับเอาต์พุตภายนอกและอื่น ๆ ไปจนถึงตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าสามขั้ว 7815 เพื่อรับบวก 15V และจากนั้นผ่าน 7805 เพื่อรับแรงดันบวก 5V -21แรงดันไฟฟ้า V ได้รับ -15แรงดันไฟฟ้า V ผ่านตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าสามขั้ว MC7915 ซึ่งใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟทำงานของระบบ
1.2 โมดูลปรับแรงดันไฟฟ้า
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) แน่นอนว่าสามารถใช้ 2N5832 ได้
การขยายเปรียบเทียบของวงจรได้รับการออกแบบด้วยแอมพลิฟายเออร์สำหรับการทำงาน NE5534 ซึ่งมีลักษณะเฉพาะของอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปสูง ความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว และอัตราการฆ่าที่สูง เมื่อออกแบบ วงจรสุ่มตัวอย่างแบบแบ่งแรงดันสามารถประกอบด้วย R10, R11A และ R12 และต้องใช้ R10/(R11A บวก R12)=1/4 นั่นคือ เมื่อเอาต์พุต
เมื่อมีแรงดันไฟฟ้า △UO{{0}}.05V, △Ua=0.04V ซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของเอาต์พุตของ DAC (10/{{5 }}.04V=1LSB) ในความเป็นจริง หลังจากการแปลง DAC เพื่อแปลงกระแสเป็นแรงดันและขยายแรงดัน แรงดัน 10V ที่ได้รับสามารถส่งไปยังขั้วที่ไม่กลับด้านของเครื่องเปรียบเทียบ NE54534 เป็นแรงดันอ้างอิงสำหรับการเปรียบเทียบ เนื่องจาก DAC0832 เป็น 8-ตัวแปลง D/A บิต จึงมี 255 สเต็ป ดังนั้น เมื่อ CpU ควบคุม DAC ให้แปรผันตาม 1LSB การเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันใน Va คือ 0.04V ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงที่ปรับได้ของ Uout คือ 0.05V (ขนาดสเต็ป) วงจรป้อนกลับเชิงลบประกอบด้วย NE5534, Q1, Q3 และวงจรสุ่มตัวอย่างสามารถบรรลุวัตถุประสงค์ของการปรับแรงดันเอาต์พุต (การปรับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่)
The overcurrent protection in the circuit is completed by R9 and 02. When Io>{{0}}.7A, VR9=R9Io มากกว่าหรือเท่ากับ 1×0.7=0.7V ในขณะนี้ Q2 เปิดอยู่ และปัดฐานของ ท่อปรับค่า Q3 เพื่อให้ค่าความต้านทานบนของ TIp41 เพิ่มขึ้นและแรงดันเอาต์พุตลดลง จึงบรรลุจุดประสงค์ของการป้องกันสตรีม หากจำเป็น สามารถต่อไดโอดเปล่งแสงสีแดงเป็นตัวบ่งชี้กระแสไฟเกินได้ การป้องกันการลัดวงจรของระบบทำได้โดยใช้ฟิวส์
โมดูลการแปลง 1.3D/A
วงจรแปลงสัญญาณดิจิทัลเป็นอะนาล็อกในระบบนี้แสดงในรูปที่ 3 ประกอบด้วย DAC0832, วงจรขยายเสียงแบบดริฟท์ต่ำแบบสองขั้นตอน μA714 และวงจร VREF DAC0832 และตัวขยายสัญญาณสำหรับการดำเนินงาน U3A แปลง 8-ข้อมูลไบนารีบิตที่ส่งโดย CpU เป็นแรงดันไฟฟ้า 0-5V แล้วย้อนกลับขยายสองครั้งผ่านตัวขยายการดำเนินงาน U3B เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้า 0-10V ดังนั้น ความละเอียดการแปลงของ DAC คือ 10/(28-1)=0.04V นั่นคือ การเปลี่ยนแปลงของเอาต์พุตข้อมูลโดย CpU ไปยัง DAC คือ 1 บิต และการเปลี่ยนแปลงของ DAC แรงดันขาออกคือ 0.04V วงจร VREF ให้แรงดันอ้างอิงสำหรับ DAC และการปรับ R5A จะคงแรงดันอ้างอิงไว้ที่ 5V
1.4 โมดูลจอแสดงผลและแป้นพิมพ์
การแสดงแรงดันไฟฟ้าและวงจรแป้นพิมพ์ในแหล่งจ่ายไฟนี้แสดงในรูปที่ 4 หลังจากจำกัดแรงดันเอาต์พุตด้วย R13 และสุ่มตัวอย่างด้วย R14 จะสามารถส่งไปยัง TLC2453-1 เพื่อแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลได้ TLC2453-1 ในรูปที่ 4 เป็น 11-channel, 12-bit serial A/D converter ที่มีความละเอียด {{10}}bit เวลาในการแปลง 1{ {29}} μs, ช่องอินพุตแบบอะนาล็อก 11 ช่อง, โหมดทดสอบในตัว 3 โหมด และอัตราการสุ่มตัวอย่าง 66 kbps , ข้อผิดพลาดเชิงเส้น ± 1LSBmax พร้อมเอาต์พุตผลลัพธ์การแปลง EOC ในเวลาเดียวกัน และสามารถเป็นเอาต์พุตแบบขั้วเดียวหรือสองขั้ว . ความยาวข้อมูลเอาต์พุตที่ตั้งโปรแกรมได้ผ่าน MSB หรือ LSB คำนำที่ตั้งโปรแกรมได้ ความถี่สัญญาณนาฬิกาของ TLC2453-1 คือ 4.1MHz สัญญาณสุ่มของแรงดันเอาต์พุต Uo ถูกป้อนจาก IN{{30}} ขั้วสัญญาณนาฬิกา I/O ขั้วอินพุตข้อมูล แปลง ขั้วต่อเอาต์พุตข้อมูลและขั้วต่อการเลือกชิปของชิปเชื่อมต่อกับ p2.3, P2.2, p2.1 และ p20 และจากนั้นจึงส่งออกเอาต์พุตจากพอร์ต p0 หลังจากประมวลผลแล้ว โดยไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว จากนั้นส่งไปยังจอแสดงผลคริสตัลเหลวอักขระ SMC1602A เพื่อแสดงแรงดันเอาต์พุตหลังจากถูกขับโดยการยกเว้น 9A472J ในวงจร ความถี่คริสตัลออสซิลเลเตอร์ของไมโครคอนโทรลเลอร์ AT89S51 คือ 12MHz และ p1.0~p1.3 เชื่อมต่อกับปุ่มควบคุมแรงดันไฟฟ้า เมื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้เรียกปุ่ม S1 อย่างหยาบด้วยขั้นตอน 1V เรียก S2 อย่างประณีตด้วยขั้นตอน 0.05V เมื่อลดแรงดันไฟฟ้า ให้เรียก S3 อย่างหยาบด้วยขั้นละ 1V และเรียก S4 อย่างละเอียดด้วยขั้นที่ 0.05V ด้วยวิธีนี้ แรงดันไฟขาออกสามารถปรับให้เป็นแรงดันไฟที่ต้องการได้ผ่านการผสมสารอินทรีย์
