可调数显直流稳压电源创新研究型实验

1于乐2鲍宇3李建冬

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1,2,3中国矿业大学信电学院，江苏徐州221116

中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）07-0000-01

摘要：电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的技术，服务于各行各业。相比与传统的稳压电源电路，其具有操作方便，电压稳定度高的特点，目前数字式直流稳压电源是电子技术的常用的设备之一，广泛应用于教学、科研等领域。

关键字：直流稳压；电源

本设计主要是利用了计数器和D/A转换器相结合的方式，其原理框图如下：

该电源包括可控计数模块、数码显示模块、数模转换模块、输出电路模块等部分组成，可通过按键对其输出电压值进一步控制（±0.1V），数码管显示电源的输出电压。

1.1控制电路的设计

控制电路是整个电路的核心部分，主要用来产生电压控制码。输出电压从0～9.9V以0.1V步进调节,至少需要100个状态。电路采用两片74LS192十进制计数器构成,若要实现三角波的输出，还需要用于记忆递增或递减的控制位。

出于电源安全供电要求，计数器不允许有从0V到9.9V的跳变和从9.9V到0V的跳变。因而设置了9.9V和0V的锁定，即状态9.9V只能进行减法计数，状态0V只能进行加法计数，以确保安全。

用两片74LS192构成2位十进制加法计数器，电路采用串行进位方式级联。当个位计数器由9复位到0时，其发出一个负脉冲作十位计数器加计数的时钟信号，使十位计数器加1计数。若将图二的个位74LS192的CPU和CPD互换，则构成2位十进制减法计数器。

1.2数显电路的设计

这里采用数码显示输出电压大小，用74LS47、74LS248为段译码/驱动器。其中，74LS47可用来驱动共阳极的发光二极管显示器；而74LS248则用来驱动共阴极的发光二极管显示器。74LS47为集电极开路输出，使用时要外接电阻；而74LS248的内部有升压电阻，可以直接与显示器相连接。

由于电路采用了两级BCD码计数器，而且计数器输出仅仅代表电压值的代码，而不代表具体电压，因此不必考虑与D/A接口的问题。直接采用两片74LS248作为静态显示，小数点接电源而使其常亮。

1.3数模转换电路和输出电路的设计

数模转换电路由转换器DAC0832和运放NE5534构成,输出调整管采用大功率达林顿管TIP132，其额定电压为100V，额定电流为8A。低位DAC输出模拟量经9：1的分流器分流后与高位DAC输出模拟量相加后送入运放，运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压

2.1数显电路的仿真实现

如下图所示，74LS47是驱动共阳数码管的译码驱动器，用逻辑电平开关来代替BCD码；调整开关J1、J2、J3、J4的状态，可以得到不同的BCD码组合；运行仿真，“拨动开关”数码管的显示结果会随之变化，R1在实际应用电路中是一个较为有用的器件，如果没有这只电阻，数码管极易受损坏。在实际电路中，采用74LS248，分别改变各个开关的状态，观察显示值的变化并记录。

2.2输出电路的仿真实现

输出仿真电路由运放NE5534和调整管Q1构成，调整管采用大功率达林顿管2N6038，运放和调整管组成射极跟随器，如图六所示，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。用表对仿真电路进行分析，单击“电压

档”按钮，测试电路的输出电压值，如下表所示。

电阻R

1K

2K

3K

4K

5K

8.9mA

4.5mA

3.3mA

2.47mA

1.97mA

测量数据

本设计要求输出电压能在0～9.9V内以0.1V的步进电压连续可调。

根据实测数据可知，输出电压的仿真测定值和万用表实际测量值基本保持一致，相对误差约为1.73%。所测的100个电压值中生成的变化曲线（如下图所示）上可以看出，设定电压变化时，其误差也波动。

当精确度不够时，运放部分可以采用精密电阻，反复调试以减小误差。若需进一步提高输出电压，在不改变调节精度（即步进值）的前提下，增加计数器的级联数和相应D/A转换器的个数，扩大数显指示范围，配合选用高电压输出运放，即能满足所需要求。

实验总结

本设计介绍的数字显示直流稳压电源，其有机地将数字电路技术和模拟电路技术结合起来，它主要由十进制计数器、LED显示、DAC0832转换芯片、运放等所组成，实现功能为通过按键使输出电压在0～9.9V内以0.1V可调。该电路具有精度高、操作方便、成本低、制作方便，性能可靠、实用性强等优点，适用于教学、科研等领域。

参考文献：

[1]任德齐,陈松.电子设计自动化技术

[2]数字电子技术