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TL431可调电压基准的接法

TL431可调电压基准的接法
TL431可调电压基准的接法

TL431可调电压基准的接法

时间:2007-02-27 来源: 作者:林水潮点击:846 字体大小:【大中小】

TL431是一个小个头(如同普通小三极管封装)而又便宜的可调电压基准芯片。具体的参数大家可以参考其pdf文档说明,这里给出其两种最常用的接法。

1.这种接法提供

2.5V基准电压,简单适用。

2.该接法可以提供一个可以调节的基准电压。电压输出为2.5×(1+R2/R1)。

TL431特性与应用

时间:2006-08-10 来源: 作者: 点击:1479 字体大小:【大中小】

德州仪器公司(TI)生产的TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref (2.5V)到36V的任何值(如图2)。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω,在很多应用中可以用它代替齐纳二极管,例如,数字电压表,运放电路、可调压电源,开关电源等等。

下图是该器件的符号。3个引脚分别为:阴极(CATHODE)、阳极(ANODE)和参考端(REF)。

TL431的具体功能可以用下图的功能模块示意。

图1:TL431的器件符号和功能示意图

由图可以看到,VI是一个内部的2.5V基准源,接在运放的反相输入端。由运放的特性可知,只有当REF端(同相端)的电压非常接近VI(2.5V)时,三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过,而且随着REF端电压的微小变化,通过三极管的电流将从1到100mA

变化。当然,该图绝不是TL431的实际内部结构,所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时,这个模块图对开启思路,理解电路都是很有帮组的,本文的一些分析也将基于此模块展开。

1、恒压电路应用

图2:恒压电路

前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压,所以当在REF端引入输出反馈时,器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流,控制输出电压。如上图所示,当R1和R2的阻值确定后,两者对Vo的分压引入反馈,若Vo增大,反馈量增大,TL431的分流也就增加,从而又导致Vo下降。显见,这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定,此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意范围电压输出,特别地,当R1=R2时,Vo=5V。需要注意的是,在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于1mA。

当然,这个电路并不太实用,但它很清晰地展示了该器件的工作原理在应用中的方法。将这个电路稍加改动,就可以得到在很多实用的电源电路,如图3,4

图3:大电流的分流稳压电路

图5:精密5V稳压器

由前面的例子我们可以看到,器件作为分流反馈后,REF端的电压始终稳定在2.5V,那么接在REF端和地间的电阻中流过的电流就应是恒定的。利用这个特点,可以将TL431应用很多恒流电路中。

图5:精密恒流源

如图5是一个实用的精密恒流源电路。原理很简单,不在聱述。但值得注意的是,TL431的温度系数为300ppm/℃,所以输出恒流的温度特性要比普通镜象恒流源或恒流二极管好的多,因而在应用中无需附加温度补偿电路。

下面就介绍一个用该器件为传感器电桥提供恒定偏流的电路,如图6

图6:恒定偏流电路

这是一个已连成桥路的传感器的前级处理电路。Vref/R2的值应设为电桥工作所必要的恒定电流,该电流值通常会由传感器制造商提供。流经TL431阴极的电流由R1和电源电压Vs决定,在应用中通常让它等于桥路电流,但一定要注意大于1mA。

由于TL431非常易于实现恒压或恒流,而且有很好的温度稳定性,因此很适合于仪表电路、传感器电路等设计应用。在此方面的应用例子很多,设计原理并不复杂,本文不再一一介绍。

2、可控分流特性的应用

由第1节介绍的功能模块图,当REF端的电压有微小变化时,从阴极到阳极的分流将随之在1~100mA内变化。利用这种可控分流的特性,可以用小的电压变化控制继电器、指示

灯等,甚至可直接驱动音频电流负载。如图7是此应用的一个简单400mW单声道功率放大电路。

图7:音频功率放大电路

3、关电源上的应用

在过去的普通开关电源设计中,通常采用将输出电压经过误差放大后直接反馈到输入端的模式。这种电压控制的模式在某些应用中也能较好地发挥作用,但随着技术的发展,当今世界的电源制造业大多已采用一种有类似拓扑结构的方案。此类结构的开关电源有以下特点:输出经过TL431(可控分流基准)反馈并将误差放大,TL431的恒流端驱动一个光耦的发光部分,而处在电源高压这边的光耦感光部分得到的反馈电压,用来调整一个电流模式的PWM控制器的开关时间,从而得到一个稳定的直流电压输出。下图是一个实用的4W开关型5V直流稳压电源的电路。该电路采用了此种拓扑结构并同时使用了TOPSwitch技术。图中C1、L1、C8和C9构成EMI滤波器,BR1和C2对输入交流电压整流滤波,D1和D2用于消除因变压器漏感引起的尖峰电压,U1是一个内置MOSFET的电流模式PWM控制器芯片,它接受反馈并控制整个电路的工作。D3、C3是次级整流滤波电路,L2和C4组成低通

滤波以降低输出纹波电压。R2和R3是输出取样电阻,两者对输出的分压通过TL431的REF端来控制该器件从阴极到阳极的分流。这个电流又是直接驱动光耦U2的发光部分的。那么当输出电压有变化趋势时,Vref随之增大导致流过TL431的电流增大,于是光耦发光增强,感光端得到的反馈电压也就越大。U1在接受这个变化反馈电压后将改变MOSFET的开关时间,输出电压随改变而回落。事实上,上面讲述的过程在极短的时间内就会达到平衡,平衡时Vref=2.5V,又有R2= R3,所以输出为稳定的5V。这里要注意的是,不再能通过简单地改变取样电阻R2、R3的值来改变输出电压,因为在开关电源中每个元件的参数对整个电路工作状态的影响都会很大。按图中所示参数时,电路可在90VAC~264VAC(50/60Hz)输入范围内,输出+5V,精度优于±3%,输出功率为4W,最大输出电流可达0.8A,典型变换效率为70%。

图8:开关电源电路

Tags:TL431

TL431的几种基本用法

时间:2007-01-08 来源: 作者:Panic 点击:1687 字体大小:【大中小】

TL431作为一个高性价比的常用分流式电压基准,有很广泛的用途。这里简单介绍一下TL431常见的和不常见的几种接法。

图(1)是TL431的典型接法,输出一个固定电压值,计算公式是:Vout =

(R1+R2)*2.5/R2,

同时R3的数值应该满足1mA < (Vcc-Vout)/R3 < 500mA

当R1取值为0的时候,R2可以省略,这时候电路变成图(2)的形式,TL431在这里相当于一个2.5V稳压管。

利用TL431还可以组成鉴幅器,如图(3),这个电路在输入电压Vin < (R1+R2)*2.5/R2 的时候输出Vout为高电平,反之输出接近2V的电平。需要注意的是当Vin在

(R1+R2)*2.5/R2附近以微小幅度波动的时候,电路会输出不稳定的值。

TL431可以用来提升一个近地电压,并且将其反相。如图(4),输出计算公式为:Vout = ( (R1+R2)*2.5 - R1*Vin )/R2

特别的,当R1 = R2的时候,Vout = 5 - Vin。这个电路可以用来把一个接近地的电压提升到一个可以预先设定的范围内,唯一需要注意的是TL431的输出范围不是满幅的。

TL431自身有相当高的增益(我在仿真中粗略测试,有大概46db),所以可以用作放大器。

图(5)显示了一个用TL431组成的直流电压放大器,这个电路的放大倍数由R1和Rin决定,相当于运放的负反馈回路,而其静态输出电压由R1和R2决定。

这个电路的优点在于,它结构简单,精度也不错,能够提供稳定的静态特性。缺点是输入阻抗较小,Vout的摆幅有限。

图(6)是交流放大器,这个结构和直流放大器很相似,而且具有同样的优缺点。我正在尝试用这个放大器代替次级运放来放大热释红外传感器的输出信号。

数控恒压恒流电源设计

直流稳压电源是任何电子电路试验中不可缺少的基础仪器设备,基本在所有的跟电有关的实验室都可以见到。对于一个电子爱好者来说,直流稳压电源也是必不可少的。要得到一个电源,一般有两种方法:一是购买一台成品电源,这样最为省事:二是自己制作一台电源(因为你是电子爱好者),当然相比于第一种方法会麻烦很多。很显然这篇文章不是教你如何去选购一台直流稳压电源…… 基本的恒压恒流电源结构框图如图1所示。由电压基准源、调整管、误差放大、电压取样以及电流取样组成。电压基准源的作用是为误差放大器提供一个参考电压,要求电压准确且长时间稳定并且受温度影响要小。取样电路、误差放大和调整管三者组成了闭环回路以稳定输出电压。这样的结构中电压基准源是固定的,电压和电流的取样电路也是固定的,所以输出电压和最高的输出电流就是固定的。而一般的可变恒压恒流电源是采用改变取样电路的分压比例来实现输出电压以及最高限制电流的调节。 图1 基本恒压恒流电源框图 图2 基本稳压电源简图

图2中所示的是一个基本输出电压可变的稳压电源简图,可以很明显地看出这个电路就是一个由运算放大器构成的同相放大器,输出端加上了一个由三极管组成的射极跟随器以提高输出能力,因为射极跟随器的放大倍数趋近于1,所以计算放大倍数时不予考虑。输入电压V+通过R1和稳压二极管VD产生基准电压Vref,然后将Vref放大1+R3/R2倍,即在负载RL上的得到的电压为Vref(1+R3/R2),因为R3可调范围是0~R3max,所以输出电压范围为Vref~Vref(1+R3max/R2)。这不就和我们常用的LM317之类的可调稳压芯片一样了,只是像LM317之类的芯片内部还集成了过热保护等功能,功能更加完善,但是也有它的弊端,主要因为它是将电压基准、调整管、误差放大电路都集成在了一个芯片上,因此在负载变化较大时芯片的温度也会有很大的变化,而影响半导体特性的主要因素之一就是温度,所以使用这种集成的稳压芯片不太容易得到稳定的电压输出,这也正是高性能的电压基准都是采用恒温措施的原因,比如LM399、LTZ1000等。 图3 一只正在FLUKE 8808A 五位半数字万用表中“服役”的LM399H 图3是我从FLUKE 8808A五位半数字万用表中拍的恒温电压基准LM399H。扯远了,言归正传(欲了解更多关于电压基准源的知识,请参看以前《无线电》杂志2008年第7期中张利民老师有关电压基准的文章)。这种以改变取样电阻阻值来改变输出电压的稳压电源应用是比较普遍的,图4照片中是我们实验室中大量使用的稳压电源,就是使用调节取样电阻阻值来调节输出电压的,电压电流的显示是使用一片专用的电压测量芯片ICL7107实现的,这种电源价格低廉易于普及,但也有显而易见的缺点,因为进行电压调节的可变电阻经过长时间使用会出现接触不良的情况,这导致的后果是相当严重的,假设你正在将电压从5V慢慢地向6V调整,因为某个点电位器接触不良,相当于电位器开路,从图2可以看出,R3开路的话,输出电压就是能输出的最高电压,那么你心爱的电路板就可能会回到文明以前了。

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数控直流电流源 摘要:本文设计了一种数控直流电流源的方案,给出了硬件组成和软件流程及源程序。以STC89C52单片机为核心控制电路,利用12位D/A模块产生稳定的控制电压,12位A/D模块完成电流测量。输出电流范围为20~2000mA,具有“+”“-”步进调整功能,步进为1mA,纹波电流小,LCD同时显示预置电流值和实测电流值,便于操作和进行误差分析。 关键词:STC89C52数控电流源 Numerical Control DCCurrent Source Abstract:This paper introduces a design scheme of numerical control DC current source ,and gives the hardware composition and software flow as well as the source program. UseSTC89C52MCU as the core control circuit. 12 D/A module generates A steady the control voltage and 12 A/D module completes current measurements.The current-output ranges 20 to 2000mA,with "+" and "-" steppingfor 1mA adjustment function and small ripple current. LCD could show presets current value and the measured resultat the same time,for easy operation and error analysis. Keywords:STC89C52 Numerical controlCurrent source 1设计方案的选择 1.1电路综合设计流程

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5)可编程的32根I/O口线(P0~P3); 6)2个可编程16位定时器; 7)一个数据指针DPTR; 8)1个可编程的全双工串行通信口; 9)具有“空闲”和“掉电”两种低功 耗工作方式; 10)可编程的3级程序锁定位; 11)工作电源的电压为5(1±0.2)V; 12)振荡器最高频率为24MHz; 13)编程频率3 ~24 MHz,编程电流 1mA,编程电压为5V。 1.3芯片引脚排列与名称 DIP封装形式的AT89S51的芯片引脚排 列与名称如图1所示。 VCC:供电电压。 GND:接地。 P0口:P0口为一个8位,并行,图1 AT89S51的芯片引脚排列与名称 漏极开路双向I/O口,作为输出时可驱动8个TTL负载。该口内无上拉电阻,在设计中作为D/A,A/D及液晶显示器的数据口。 P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,该口在设计中低四位作为键盘输入口,高四位与RST作为在线编程下载口。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收/输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,可作为输入。在作为输出时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。该口在设计中作为D/A,A/D及液晶显示器的控制口。 P3口:P3口管脚是带内部上拉电阻的8位双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流,这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89S51的一些特殊功能口,如下表1所示: 表1 各端口引脚与复用功能表

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数控直流稳压电源实验报告 学院:信息学院 专业:电气工程与自动化 班级:12自动化班 姓名:陈志强 学号: 3 指导老师:胡乾苗 2014年7月8日 数控直流稳压电源 一、系统初步设计 直流稳压电源框图: 我们只对稳压电路部分进行设计,前三部分利用现成的实验室稳压电源。即 U=实验室稳压电源的输出电压 I 1.1.1 设计任务 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。 1.1.2 基本要求 (1)输出直流电压调节范围0-15V,纹波小于20mV。 (2)输出电流0-500mA。 (3)稳压系数小于0.2。 (4)输出直流电压能步进调节,步进值为1V。 (5)由“+”、“-”两键控制输出电压步进值的增或减。 (6)用数码管显示输出电压值,当输出电压为15V时,数码管显示为“15”。 1.2基本工作原理 1.2.1 串联型稳压电路

稳压电路较常用的串联型线性稳压电路具有结构简单、调节方便、输出电压稳定性强、纹波电压小等优点,其原理图如图1所示。输入电压为整流滤波电路的输出电压。稳压电路的输出电压为: (1-1) 由式(1-1)可知输出电压与基准电压为线性关系,当改变UZ 的大小,则输出电压也将发生变化。如果此基准电压时一个数控基准电压,则此稳压电路就可以构成一个数控的稳压电源。 图1 串联稳压电路原理图 1.2.2 数控基准电压源 数控基准电压源的原理框图如图2所示。数控基准电压源的电压大小可以通过可逆计数器预置数据,计数器的内容对应于稳压电源的输出电压,同时该计数值经译码显示电路,显示当前稳压电源的输出电压。计数器的输出送至D/A 转换器,转换成相应的电压,此电压去控制稳压电源的输出,使稳压电源的输出 电压以1V 的步进值增或减。 图2 数控基准电压源框图 1.2.3 数字直流稳压电源总框图 图3 数字直流稳压电源总框图 二.单元电路设计系统 单脉冲通常可以用按键产生,实际的电路有多种形式,可以由门电路构成,也可以由集成单脉冲触发器构成。 按键闭合:C 充电,τ充=R 1C ,按键断开:C 放电,τ放=R 2C ,G :施密特触 1 2 2()N O U U R R R =+1 2 2 ()P U R R R =+ U 'O

电子设计大赛—简易数控直流稳压电源

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3.直流稳压电源国内外状况 在我国,以电子学为核心技术的电源产业,从二十世纪60年代中期到了90年代以来,电源产业进入快速发展时期,电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业向更高灵活性和智能化方向发展。如今国内已经出现了一款全新电路DPS-305C全数字化直流电源,开发编程直流电源并不算高科技,但是要想保证同样的功能前提下大大降生产成本却是很艰难的技术难题,而深圳宏盛电源运用低巧妙的电路结构大大降低了数字电源的成本,在实现同样的功能下,价格比通常的编程直流电源低了很多,是替代普通旋钮直流电源的理想直流电源。 但是我国直流稳压电源产业与发达国家相比,存在着很大的差距和不足,在电源产品的可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、持续创新能力等方面有很大差距,尤其在实现直流稳压电源的智能化、网络化方面的研究不是很多。国内厂家生产的直流稳压电源虽然也在向数字化方向发展,但多限于对输出显示实现数码显示,或实现多组数值预置。总体说来,国内直流稳压电源制造技术在实现智能化等方面相对落后,面对激烈的国际竞争,是个严重的挑战。 4.稳压电源的设计方案 方案1:采用模拟的分立元件,利用纯硬件来实现功能,通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路,实现稳压电源稳定输出电压并能可调输出电压[5]。但由于模拟分立元件的分散性较大,各电阻电容之间的影响较大,因此所设计的指标不高、不符合设计要求、且使用的器件较多、连接复杂、灵活性差、功耗也大,同时焊点和线路较多,使成品的稳定性和精度受到影响。 方案2:此方案采用传统的调整管方案,主要特点在于使用一套双计数器完成系统的控制功能,其中二进制计数器的输出经过D/A变换后去控制误差放大的基准电压,以控制输出步进。十进制计数器通过译码后驱动数码管显示输出电压值,为了使系统工作正常,必须保证双计数器同步工作[6]。 方案3:此方案不同于方案2之处在于使用一套十进制计数器,一方面完成电压的译码显示,另一方面其输出作为EPROM的地址输入,而由EPROM的输出经D/A变换后控制误差放大同步的问题,但由于控制数据烧录在EPROM中,使系统设计灵活性降低[7]。 方案4:此方案采用51系列单片机作为整机的控制单元,通过改变输入数字量来改变输出电压值,从而使开关控制电源输出电压发生变化,间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小,经过ADC0809进行模数转换,间接用单片机实时对电压进行采样,然后进行数据处理[8]。利用单片机程控输出数字信号,经过D/A转换器输出模拟量,再经开关电源控制电路,使得输出电压达到稳压的目的。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控,输出电压经过电流/电压转变后,通过A/D转换芯片,实时把模拟量转化为数据量,经单片机分析处理,经过数据形式的反馈环节,使电压更加稳定,构成稳定的压控电压源[9]。

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⑵用集成运放实现功率扩展或用三端集成稳压电源; ⑶可用电压比较器实现过流控制; 二、方案设计与论证 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如上图1所示。主要包括这几部分:自制稳压电源、数控部分电路、显示电路、模拟/数字转换电路(D/A变换器)、过流保护及输出电路部分。数字控制部分用“+”、“-”按键控制可逆计数器,计数器的输出输入到D/A变换器,经D/A器转换成相应的电压,此电压经过放大到合适的电压值后,去控制稳压电源的输出,使稳压电源的输出电压以0.1V的步进值增减。 方案一:采用7805构成直流电源 采用7805构成直流电源的电路如图2所示,改变RP阻值使7805的公共端的电压在-5V到10V之间可调,则7805的输出端电压就可实现0-15V之间可调了。这种方案是利用了7805的输出端与公共端的电压固定为+5的特性来设计的。但存在不好数控的问题。 图2 方案二:采用串联型稳压电路 采用串联型稳压电路的原理图如图3所示,数控基准电压源的电压大小可以通过可逆计数器进行数据设置,计数器的内容对应于稳压电源的输出电压,同

数控电压源的设计仿真与制作

课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位: 题目: 数控电压源的设计仿真与制作 初始条件: 运用所学的数电和模电知识,利用集成可逆计数器、D/A转换器、显示译码器、数码管、运算放大器等器件实现系统设计。系统结构如下图所示。(也可以利用FPGA或单片机系统设计实现) 要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及技术要求,以及说明书撰写等具体要求) 1、课程设计工作量:1周内完成对数控电压源的设计、仿真、装配与调试。 2、技术要求:输出电压0~9.9V,步进电压值0.1V,输出纹波电压≤10mv,输出电流5A。 ①用两按钮开关作为电压调整键,与可逆计数器的加计数CPU 时钟输入端和减计数CPD 时钟输入 端相连,可逆计数器采用两片十进制同步加/减计数器如74LS192 级联而成。 ②数字显示电路采用两片二~十进制BCD码译码驱动器如74LS248和2个七段数码管组成。 ③ D/A转换电路可采用DAC0832和集成运算放大器构成。 ④调整输出级采用运放作射极跟随器,使调整管的输出电压精确地与D/A转换器输出电压保持一致。 调整管可采用大功率达林顿管,确保电路的输出电流值达到设计要求。 ⑤稳压电源部分利用7815、7915、和7805设计实现15V、±5V工作电源和调整管所需输入电压,要 求能提供5A 的电流。 ⑥确定设计方案,按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路,设计分电路,画出总体 电路原理图,阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用 A4纸打印,图纸应符合绘图规范。 时间安排: 1) 2010 年 6 月 26~27 日,查阅相关资料,学习设计原理。 2) 2010 年 6 月 28~30 日,方案选择和电路设计仿真。 3) 2010 年 7 月 1~3 日,电路调试和设计说明书撰写。 4) 2010 年 7 月 4 日上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

数控直流电压源的设计

数控直流电压源的设计、制作与调试 范小虎 一、引言: 数控直流电压源是与普通直流电压源相比,具有输出电压不连续变化的特点并且能由数码管显示,可以由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减输出电压。本例设计的电压源输出电压的范围:0~+9.9V,步进0.1V,纹波不大于10mV,除具有以上显示控制功能外还能实现输出电压可预置在0~9.9V之间的任意一个值;用自动扫描代替人工按键,实现输出电压变化(步进0.1V不变),以及通过接入单稳态电路,可以克服按键抖动引起的误动作,运用计数器的反馈清零接法,起到防止误操作的作用。 二、设计任务及要求: 基本原理框图: 1、基本要求: (1)输出电压:范围0~+9.9V,步进0.1V,纹波不大于10mV; (2)输出电流:500mA; (3)输出电压值由数码管显示; (4)由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减; (5)为实现上述几部件工作,自制一稳压直流电源,输出±15V,+ 5V。

2.发挥部分: (1)输出电压可预置在0~9.9V之间的任意一个值; (2)用自动扫描代替人工按键,实现输出电压变化(步进0.1V不变)三、方案的设计与选择 数控部分的设计: 将“+”、“-”信号接入CD4013单稳态电路,克服按键抖动引起的误操作,方波信号可用CD4060产生,利用CD4011及4069实现对 CD192“+”、“-”计数的选通,然后通过CD4511译码后送入数码管显示。(数控部分也可用单片机实现) D/A转换的设计: 方案一:采用7805构成直流电源 采用7805构成直流电源的电路如图所示,改变RP阻值使7805的公共端的电压在-5V到4.9V之间可调,则7805的输出端电压就可实现-0V-+9.9V之间可调了。这种方案是利用了7805的输出端与公共端的电压固定为+5的特性来设计的。但存在不好数控的问题。 方案二:采用7805与运放结合构成直流电源 将2位BCD码的数字信号变换为模拟电压,可以采用集成D/A转换器(如DAC0832),也可采用分立的变形权电阻及运算放大器构成D/A。其基本原理是运放的求和运算,其电阻值按8421比例选取,高位电流与低位电流成10倍关系,利用了7805的输出端与公共端的电压固定为+5的特性来设计的。这种电路结构简单,成本低输出精度高,并且易于控制,还能由单片机对其操作实现功能扩展。

简易数控直流电压源

数 控 电 压 源 实 习 报 告 班级:测控12-1 31号 设计人: 王秋桦 指导老师:庄严 设计时间:2015-12-01

摘要 本设计采用数字电位器MCP41010和功率放大电路LM324构成输出电压在0.1-9.9V的直流稳压电源,整个电路由 D/A转换模块、电压放大模块、精密电压源模块和过流保护模块组成。数字控制部分采用+/-按键来调整预设电压值,调整步进0.1V,当按下+/-按键超过1秒时进入快速调整状态,每秒步进为0.4V。最后再将放大后的输出电压值和输出电流值,经过PIC16F877A的内部A/D转换并在数码管上实时显示。 关键词:数字电位器、D/A转换、电压源、过流保护

目录 1 系统设计 (4) 1.1设计要求 (4) 1.1.1 设计任务 (4) 1.1.2、基本要求 (4) 1.1.3、发挥部分 (4) 1.1.4 测试要求 (4) 1.1.5 系统框图 (4) 1.2方案论证与比较 (5) 1.2.1电压采样模块 (5) 1.2.2 稳压模块 (5) 1.2.3 过载保护模块 (6) 1.2.4 最终方案 (7) 2.单元电路分析 (7) 2.1D/A转换模块 (7) 2.1.1工作原理 (7) 2.1.2 参数选择 (8) 2.2电压放大模块 (8) 2.2.1 工作原理 (8) 2.2.2 参数选择 (8) 2.3稳定电压源及电压采样模块 (9) 2.3.1 工作原理 (9) 2.3.2 参数选择 (9) 2.4过载保护模块 (10) 2.4.1工作原理 (10) 2.4.2 参数选择 (10) 3.软件设计 (11) 3.1实现功能.............................................. 错误!未定义书签。 3.2软件平台及开发工具 (11) 3.3 软件流程图 (11) 4.系统测试 (13) 4.1电路测试步骤: (13) 5. 结论 (14) 6. 参考文献 (15) 7.附录 (15)

简易数控直流电压源(1)

1.题目:简易数控直流电压源 2.原理: 2.1 系统框图及说明 本系统由单片机输出经数模转换后得到错误!未找到引用源。=0~4.095V的电压控制信号,此电压信号经LM358集成运放放大为0~10V后作为开关电源PWM电路的基准信号。改变单片机输出信号,使错误!未找到引用源。在0~30V之间变化(错误!未找到引用源。)。PWM电路是由TL494组及一些外围器件组成,它由2脚输入基准信号,其最终电压输出将随基准电压同步变化,从而达到输出电压由单片机控制的目的。此外电路中还用采样电路将输出电压值通过模数转换返回到单片机,电压预设值和实际输出值都会通过液晶12864显示出来。键盘采用4*4矩阵键盘,设置了0到9十个数字。系统框图如图1所示。 图1 系统框图 2.2系统的硬件设计 2.2.1 开关稳压电源原理 电路可以直接从电网整流供电,其自身功耗小、体积小、重量轻,适用于大功率且负载固定的场合。开关控制方式采用PWM,基准电压电路输出稳定的电压,取样电压与基准电压之差经放大器放大后,作为电压比较器的阈值电压,三角波发生电路的输出电压与之相比得到控制信号,控制开关管的工作状态。此电路中开关管工作在非线性区,当PWM控制信号为高电平时,开关管饱和导通,续流二极管D因承受反压而截止,整流滤波后的电压直接通过蓄能电感作用在后级电路,此时电感L存储能量,电容C充电。当开关管截止时,蓄能电感放电起续流作用,与此同时C放电,负载电流方向不变。当电压降低到设定值时通过与基准比较后把差值放大与494内部锯齿波比较,当锯齿波幅比差值信号大时开关管开通,如此循环。开关电源通过改变PWM占空比来使输出电压稳定。电路原理图如图2所示。

数控电压源系统设计

(数控电压源系统设计) 学号: 1 姓名: 学院:电子与电气工程学院 专业:电子信息工程 班级11电子 学期:2014~2015学年第一学期

摘要:目前所使用的直流可调电源中,几乎都为旋钮开关调节电压,调节精度不高,而且经常跳变,使用麻烦。数控电压源具有操作方便,电压稳定度高的特点。本文以AT89S51为控制芯片,通过键盘输入给定值,以数模转换器DAC0832将数字量转换成模拟量,输出参考电压,通过运放LM324将DAC0832输出的模拟电压值放大,以该参考电压控制功率放大模块ULN2008的输出电压。此设计输出电压范围为0-9.9V,可以达到每步0.1V的精度,电流可以达到2A,并可由数码管显示实际输出电压值。该电路硬件具有设计简单,应用广泛,精度较高,使用方便等特点。 关键词:AT89S51 D/A转换器数控电源 数控电压源 一、技术指标及要求: 1.运用所学的数字电子知识,和模拟电子知识进行电路设计。 2.设计出的直流电源要求输出精度高,步进电压在1V左右,并且调整方便。 3、使用通用器件 4、要求输出电压在0-3V 5、工作电压:5~12V 6、工作电流:20mA(5V时)15mA(3V时) 7、稳压输出值:0-10V 8、步进电压值:0.02V 9、输出纹波电压:≤1mV 10、输出电流:1.5A 二、硬件系统设计 2.1总体设计 总框图

图 2-1 系统硬件框图 电路组成及工作原理: 系统硬件原理图 2.2单元电路及元器件说明 AT89C51单片机 AT89C51单片机是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机,有4KB 可编程可擦除只读存储器(FPEROM ),该器件与工业标准的MCS-51相兼容。内部除CPU 外,还包括128字节RAM ,4个8位并行I/O 口,5个中断优先级,2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,片内集成4K 字节可改变程序Flash 存储器,具有低功耗,速度快,程序擦写方便等优点,满足本系统设计需要。

数控稳压电源的设计

电子技术课程设计说明书题目:数控直流稳压电源B 学生姓名:李涛 学号: 201206010219 院(系):电气与信息工程学院 专业:电气工程及其自动化 指导教师:侯勇严 2014 年 12 月 26日

数控直流稳压电源 (1) 1 选题背景 (1) 1.1 指导思想 (1) 1.2 方案论证 (1) 1.3 基本设计任务 (2) 1.4 发挥设计任务 (2) 1.5电路特点 (2) 2 电路设计 (3) 3 各主要电路及部件工作原理 (3) 3.1 74LS192 (3) 3.2 D/A 转换电路(数模转换器)的设计 (4) 3.3 555电路 (6) 3.4 调整输出电路的设计 (6) 4 原理总图 (7) 5 元器件清单 (7) 6 调试过程及测试数据(或者仿真结果) (8) 6.1 开关防抖电路 (8) 6.2 计数显示 (8) 6.3控制电路的仿真实现 (9) 6.4 调整输出 (10) 7 小结 (11) 8 设计体会及今后的改进意见 (11) 8.1设计体会 (11) 8.2 本方案特点及存在的问题 (12) 8.3 改进意见 (13) 参考文献 (14)

数控直流稳压电源 1 选题背景 直流电源的应用在生活中非常广泛。它为许多用电器直接提供能量。特别是电子产品,大多为36V以下的低压。然而生活中电压多为220V交流,不能为这些用电器直接供电。数控直流电源解决了这些问题,且能够不同电压等级的电压,给我们带来了极大的方便。 1.1 指导思想 首先将220V交流电通过变压器变为25V左右的低压,再通整流桥把交流变为直流,再经过大容量的滤波电容加到稳压管的输入端,稳压管输出端接一与定值电阻串联的电位器,使输出电压可调。这为数控部分和运放提供稳定的直流电压。数控直流电源的主要部分是控制,用按动开关为加减计数器提供脉冲,再用数码管做显示部分,显示计数器的当前值,(即输出电压的大小)再将计数器连接到DAC0832上把数字量变为模拟量,控制功放管的基极来控制输出电压,最后调整输出,达到所需要求。 1.2 方案论证 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如上图1所示。主要包括这几部分:自制稳压电源、数控部分电路、显示电路、模拟/数字转换电路(D/A变换器)、过流保护及输出电路部分。数字控制部分用“+”、“-”按键控制可逆计数器,计数器的输出输入到D/A变换器,经D/A器转换成相应的电压,此电压经过放大到合适的电压值后,去控制稳压电源的输出,使稳压电源的输出电压以0.1V的步进值增减。 方案一:此电源也主要有两部分组成,一部分直流电源供电部分,另一部分为数字控制部分,而它的主要功能由单片机来实现,数字控制部分简单易行,但需要编程。且不符合此次课程实际的要求。 方案二:采用串联型稳压电路,数控基准电压源的电压大小可以通过可逆计数器进行数据设置,计数器的内容对应于稳压电源的输出电压,同时该计数器值经过译码显示电

数控恒流源.

数控恒流源 1.任务 (2) 2. 单元电路设计 (5) 2.1 稳压电源电路 (5) 2.2.1 单片机最小系统设计 (5) 2.2.2 A/D、D/A电路设计 (6) 2.3 键盘电路设计 (7) 2.4 显示器电路设计 (8) 3. 软件设计 (9) 3.1 软件设计流程图 (10) 3.2 软件功能、算法及源程序: (11) 4. 系统测试 (18) 4.1 测试使用的仪器 (18) 4.2 指标测试和测试结果 (18) 4.2.1 输出电流范围测试 (18) 4.2.2 步进调整测试 (18) 4.2.3 输出电流测试 (18) 4.2.4 结论 (19) 参考文献 (19) 附录1原理图 (19) 单片机最小系统原理图: (19) 矩阵键盘原理图: (20) 附录2 PCB图 (22) 单片机最小系统PCB (22) 4*4矩阵PCB图: (23) 电源模块PCB图: (23) DA转换PCB图: (24) AD转换模块原理图: (24)

1.任务 设计并制作数控直流电流源。输入交流200~240V,50Hz;输出直流电压≤10V。其原理示意图如下所示。 1.1、要求 1.1.1基本要求 (1)输出电流范围:200mA~2000mA; (2)可设置并显示输出电流给定值,要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1%+10 mA; (3)具有“+”、“-”步进调整功能,步进≤10mA; (4)改变负载电阻,输出电压在10V以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1%+10 mA; (5)纹波电流≤2mA; (6)自制电源。 1.1.2发挥部分 (1)输出电流范围为20mA~2000mA,步进1mA; (2)设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测值),测量误差的绝对值≤测量值的0.1%+3个字; (3)改变负载电阻,输出电压在10V以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1%+1 mA; (4)纹波电流≤0.2mA; (5)其他。 1.2 总体设计方案 经初步分析设计要求,得出总体电路由以下几部分组成:电源模块,控制模块(包括AD、DA

数控直流电流源 (2)

数控直流电流源 (2) 摘要: 本设计由三个部分组成,键盘与显示,基于单片机的控制器,稳流电源。以89C52为主控单元,以数模转换器DAC0832输出参考电压,以该参考电压控制电压转换模块LM350K的输出电压大小,设计实用,精度高。A bstract: This design is consisted of three elements, The controller based on microintrollers89C52,Keyboard and display,Stable electric current source. The51 synthesized with HD7279,achieve the aim to control the output current. 一.方案论证与比较 1.电源部分(1)开关电源采用单极开关电源,由220V交流整流后,经开关电源稳压输出。该方案的优点是电路的效率较高,可以达到70%37V时可以提供 1.5A的电流,本产品要求的最大电流为2A,所以必须用两个LM317并联,但是由于并联后两个LM317工作电流负载不均衡,使电路稳定性降低。 鉴于以上原因,本设计采用了单片LM350K。LM350K可以提供最大为5A电流,满足本设计要求,而且不存在两片芯片同时运行中所产生的不同步问题,故性能比较优良,且电路稳定性提高。本主电路的原理是通过MCU控制D/A的输出电压大小,通过放大器放大,给电压模块作为最终输出的参考电压,真正的电压,电

流还是由电压模块LM350K输出。为了达到2A的输出电流, LM350K必须选用金属外壳封装,并且带稍大面积的散热片 3.DAC0832 为了实现对输出电流的数字控制,该设计选用了DAC0832。DAC0832是一款常用的数模有两种连接模式,一种是电压输出模式,另外一种是电流输出模式,为了设计的方便,选用电压输出模式,引脚Iout1和Iout2之间接一参考电压。它有三种工作方式:不带缓冲工作方式,单缓冲工作方式,双缓冲工作方式。电路采用双缓冲模式,由于/WR2=/XFER=0,DAC寄存处于直通状态。又由于ILE=1,故只要在选中该片(/CS=0)的地址时,写入(/WR=0)数字量,则该数字信号立即传送到输入寄存器,并直通至DAC寄存器,经过短暂的建立时间,即可以获得相应的模拟电压,一旦写入操作结束,/WR1和/CS立即变为高电平,则写入的数据被输入寄存器锁存,直到再次写入刷新。 三.电路设计 1.键盘与显示部分本部分选用HD7279A,该芯片单片就可以完成LED显示,实现键盘接口的全部功能。通过键盘输入电流给定值(程序设定最小值20mA,最大值2000mA),运行程序后,液晶显示器前四位显示实际输出值(此功能通过ADC0809转换实现),后四位显示给定值。 本部分电路图如图4 所示:图4 键盘显示部分电路 2.控制部分采用常用的89C52芯片作为控制器,P0口和DAC0832的数据口直接相连,D/A的/CS接P

数控直流稳压电源

第1章方案的比较与选择 本文设计的是一个数控直流稳压电源,利用C8051F330D 单片机及其集成的D/A和A/D转换模块来控制电压的输出和电压值的显示,利用8个数码管显示及键盘控制芯片CH425来驱动4个数码管显示电源输出电压值,能输出0~24V 电压,步进值为0.1V的直流电压,最大可以输出2A的电流,并且设计的电源具有过流保护功能。根据以上的这些设计要求,提出了以下三种方案,并进行了比较。 1.1三种方案 1.1.1 方案1 此方案采用传统的调整管方案,主要特点在于使用一套双计数器完成系统的控制功能,其中二进制计数器的输出经过D/A转换后去控制误差放大的基准电压,以控制输出的步进。十进制计数器通过译码后驱动数码管显示输出电压值。 1.1.2 方案2 此方案不同于方案1之处在于使用一套十进制计数器,一方面完成电压的译码显示,令一面其输出作为EPROM的地址输入,而由EPROM的输出经D/A 变换后控制误差放大的基准电压来实现输出步进。由于只使用一套计数器,回避了方案一中必须保证双计数器同步的问题,但由于控制器烧录在EPROM中,使系统设计的灵活性降低。 1.1.3 方案3 此方案的控制部分采用C8051F330D单片机,该单片机集成了D/A和A/D 模块,有单片机内部的D/A输出控制基准电压,从而改变输出电压,使设计大大简化,采用单片机可以编程,使系统地方灵活性大大提高。 1.2 三种方案比较 1.2.1 数控部分 方案1、2中采用中、小规模器件实现系统数控部分,使用芯片很多,造成控制电路内部接口信号繁琐,中间相互关联多,抗干扰能力差(例如方案一中的双计数器一但出现计数不同步,会导致显示电压与输出电压不同步)。方案3中

数控基准电压源实验报告

设计题目数控基准电压源 课程名字电子电路课程设计 班级B090609 学生姓名罗鹏飞 学号B09060929 指导老师李旭平 开课日期2011年8月29日至9月9日

目录 第一章课程概述············································ 1.1 整机功能要求·········································· 1.2 电气指标··········································· 1.3 结构要求··········································· 1.4 基本电气框图······································· 1.5 扩展指标·········································· 1.6 设计条件········································· 第二章系统设计············································ 2.1 可逆计数器的选择与设

计··························· 2.1.1 工作原理······································ 2.2 数字显示电路设计··································· 2.2.1 工作原理······································ 2.3 28C64B码制转换的电路设计·························· 2.3 工作原理······································· 2.4 D\A转换电路(数模转换器)的设计··················· 2.4.1 DAC0832工作原理······························ 2.4.2 DAC0832芯片主要引脚的名称和作用··············· 2.4.3 DAC0832芯片的特点····························· 2.5 功放输出电路设计······································· 2.6 整机电路

数控恒流源

数控恒流源

1.任务 设计并制作数控直流电流源。输入交流200~240V,50Hz;输出直流电压≤10V。其原理示意图如下所示。 、要求 基本要求 (1)输出电流范围:200mA~2000mA; (2)可设置并显示输出电流给定值,要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1%+10 mA; (3)具有“+”、“-”步进调整功能,步进≤10mA; (4)改变负载电阻,输出电压在10V以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1%+10 mA; (5)纹波电流≤2mA; (6)自制电源。 发挥部分 (1)输出电流范围为20mA~2000mA,步进1mA; (2)设计、制作测量并显示输出电流的装置 (可同时或交替显示电流的给定值和实测值),测量误差的绝对值≤测量值的%+3个字; (3)改变负载电阻,输出电压在10V以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的%+1 mA; (4)纹波电流≤; (5)其他。 总体设计方案 经初步分析设计要求,得出总体电路由以下几部分组成:电源模块,控制模块(包括AD、DA

转换)恒流源模块,键盘模块,显示模块。以下就各电路模块给出设计方案。 控制部分方案 方案一:采用FPGA作为系统的控制模块。FPGA可以实现复杂的逻辑功能,规模大,稳定性强,易于调试和进行功能扩展。FPGA采用并行输入输出方式,处理速度高,适合作为大规模实时系统的核心。但由于FPGA集成度高,成本偏高,且由于其引脚较多,加大了硬件设计和实物制作的难度。 方案二:采用单片机作为控制模块核心。单片机最小系统简单,容易制作PCB,算术功能强,软件编程灵活、可以通过ISP方式将程序快速下载到芯片,方便的实现程序的更新,自由度大,较好的发挥C语言的灵活性,可用编程实现各种算法和逻辑控制,同时其具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。 基于以上分析,选择方案二,利用STC89C52单片机将电流步进值或设定值通过换算由D/A转换,驱动恒流源电路实现电流输出。输出电流经处理电路作A/D转换反馈到单片机系统,通过补偿算法调整电流的输出,以此提高输出的精度和稳定性。在器件的选取中,D/A转换器选用12位优质D/A转换芯片 TLV5618,直接输出电压值,且其输出电压能达到参考电压的两倍,A/D转换器选用高精度12数转换芯片AD7896。. 恒流源模块设计方案 方案一:由三端可调式集成稳压器构成的恒流源。 其典型恒流源电路图如图所示。一旦稳压器选定,则U 0 是定值。若R固定不变,则I 不变, 因此可获得恒流输出。若改变R值,可使输出 I 改变。因此将R设为数控电位器,则输出电流可 以以某个步长进行改变。此电路结构简单,调试方便,价格便宜,但是精密的大功率数控电位器难购买。 图三端集成稳压器构成的恒流源框图 方案二:由数控稳压器构成的恒流源 方案一是在U 不变的情况下,通过改变R的数值获得输出电流的变化。如果固定R不变,若 能改变U 的数值,同样也可以构成恒流源,也就是说将上图中的三端可调式集成稳压源改为数控电压源,其工作原理和上图类似。此方案原理清楚,若赛前培训过数控电压源的设计的话,知识、器件有储备,方案容易实现。但是,由图可知,数控稳压源的地是浮地,与系统不共地线,对于系统而言,地线不便处理。 图数控电压源构成的恒流源框图

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