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2009-12-16 10:05:50
摘 要：本文介绍了一种基于单片机控制的双极性跟踪精密稳压的设计方案，和传统的稳压电源相比该电源操作简单、显示直观、精度高、稳定性好，是教学、科研等领域的理想电源。
关键词：单片机；双极性；跟踪可调；稳压直流电源
随着科学技术(尤其是计算机技术)的发展，数字电子技术已经深入普及到我们生活和科研的各个领域。具有双极性输出、数字式、跟踪可调的稳压直流电源就是一个典型的例子。由于运用了单片计算机技术，使电压的设置（调节）及输出指示全部都数字化，和传统的稳压电源相比具有操作简单、显示直观、精度高、稳定性好，是对电源精度要求比较高的场合的理想电源。
1 总体设计
该稳压电源由七部分组成：单片机是电路的核心，它负责接受键盘的信息，并将得到的电压值送给显示器显示，同时根据显示的电压值将对应的代码送给D/A转换器。D/A转换器输出的模拟电压，一路直接加到调整输出V+的输入端，另一路通过运放倒相后（幅值不变）加到调整输出V-的输入端。两个调整输出用达林顿功率管通过运放的负反馈作用，实现精确的电压跟踪调整和功率输出。
具体如图1所示。
图1 系统结构框图
2 直流电源硬件电路设计
2.1单片机系统89C51
单片机系统采用89C51 为CPU，P1.0—P1.7作为键盘的输入口，通过上拉电阻的作用，没有按键按下的时候，读入的数据为高电平；有按键按下时，对应位为低电平。P3.3—P3.5为D/A转换器TLV5618的接口线，用以向其写入命令及输入待转换的数据。时钟选用11.059M晶体，复位采用上电自动复位电路。P0.0和P0.1为电源过载保护的输入端，内部采用查询的方式，平时读入的为高电平，不进行过载保护。当有过载发生时，读入为低电平，单片机给D/A转换器送“0”代码，及时关闭输出，保护电源的安全。
2.2键盘
键盘部分由8个按键组成，对应1V，100mV，10mV，1mV的 “增加”和“减少”功能，每按下一次，就在对应的位上增加或减少一个档。每个按键的一端都接地，另一端接到单片机P1口的对应端子上。
2.3可调直流电源显示器
显示器由4个0.5寸的数码管组成，显示范围从0.000V至3.999V，以及过零显示0.000。显示驱动分别由4个74LS164（串入———并出）串联而成，数据及时钟端接单片机的RXD及TXD。
2.4双极性输出电路
输出电压的调整是运用射极输出器发射极上接的5K电阻来完成的，此反馈电阻的主要作用是，把输出电压反馈到NE5534的输入级的反向输入端，当同向输入IN+和反向输入IN-有差别时，调整输出电压使之趋向于稳定，从而达到调整输出电压的目的。正极性输出电路，如图2所示，调整管用达林顿TIP122；负极性输出电路，如图3所示，调整管用达林顿TIP127。
图2 正极性输出电路
图3 负极性输出电路
2.5过载保护电路
如图2、3所示，在调整管的前端与±15V相连的位置上分别串接上一个1欧姆的电阻，当负载的电流过大时，流过此电阻的电流也增加，电压也就增大，从而使并接在其上面的光耦导通，输出低信号给CPU，以便使CPU能及时关断D/A输出，也就是使输出电压为0，防止电源烧毁；当过载解除以后，只要按下键盘上的任意键，就可恢复到过载以前的电压值。
3 软件设计
软件系统主要包括主程序和子程序。主程序是在调用各种子程序的情况下循环执行，子程序主要包括：显示子程序、键盘扫描处理子程序、D/A转换子程序、BCD码变16进制数子程序、过载保护子程序等。具体程序可根据系统要求自行编制，这里不再赘述。
4 结束语
基于单片机控制的双极性跟踪精密稳压大大地改善了传统的稳压电源的性能，稳压精度高，成本低廉，且工作稳定可靠。而且可以根据不同的应用要求很方便的扩展功能。
