高精度直流稳压电源的设计

赖冬文 赵娟

摘 要：直流稳压电源在生活应用比较广泛，但是现代科技的进步，使得各行业对它有了更高要求，即精度更高、调节范围更广、输出功率更大、性能更稳定。该设计主要采用单片机AT89S52为控制核心，利用数码管显示达到精准显示电压值，通过键盘设定和步进调整，同时具有过流和过压保护的作用。通过系统设计，可使最大输出电流、输出电压范围、电压调整率、纹波电压峰峰值、负载调整率、DC—DC变换器效率和动作电流的指标均能达到题目要求。

关键词：稳压电源 数码管 数模转换

中图分类号：TH811 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（b）-0084-02

直流电源在变电所、国家电网等领域应用广泛，技术也比较成熟。但随着日常生活的多元化，人们环保意思的加强，对于开关电源的频率和效率的要求越来越高，设计一款高精度、大功率、高效率、低功耗、范围广的直流电源是符合时代发展的。本设计既是基于这种情况下进行的，该设计包含降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分的设计。降压电路通过隔离变压器产生一个54V的电压，再经过整流、滤波电路成形一个直流电压，从而产生一个稳定的直流电压源。经过测试，系统最大输出电流、输出电压范围、电压调整率、纹波电压峰峰值、负载调整率、DC—DC变换器效率和动作电流的指标均能达到题目要求。

1 高精度稳压直流电源设计方案

直流稳压稳压电源具有，效率高，输出功率大，输入电压变化范围宽，节约能耗等特点，因而被广泛使用在各个邻域和行业中[1]。该设计为了保证小纹波、精准输出等特点，采用单片机数模转换转换芯片驱动数值控制部分，从而使得参考电压为线性稳压。这种方式下费用较低，但损耗比较大，数码管输出后必须经过补偿才能获得精确的输出[4]。系统设计框图如图1所示，通过键盘设定输入电压，由D/A转换器（DAC0832）进行模拟量的输出，再经运算放大器的隔离放大，最后通过控制输出功率管的基极变化，间接改变输出电压的大小，从而达到直流稳压电源的要求。

该设计采用的单片机为低功耗、高性能的AT89S52；键盘的开关矩阵由按键组成，用于向计算机输入指令、数据和地址。单片机系统采用非编码键盘，通过软件来识别闭合键，因其操作灵活、结构简单被广泛应用于单片机系统，矩阵式键盘如图2所示；LED数码管选用共阴连接方式的；D/A转换器选用的是DAC0832，其分辨率为8，与微处理器完全兼容，由于其接口简单、价格低廉、转换控制容易等特点使得在单片机应用系统中得到广泛应用。本次设计中，由于所需转换数据量不是很大，故采用直通方式的硬件接法。

2 高精度稳压直流电源硬件电路设计

本系统硬件电路设计采用的控制核心为AT89S52单片机，还包括直流稳压电源、两级放大电路、直流稳压的输出电路、反馈电路、模数转换器DAC0832、矩阵式键盘、显示数码管、保护电路等电路部分的设计。设计中必须考虑元器件间的干扰、接地的连接、布线的排列等问题。总体设计电路图如图3所示，键盘相当于输入设备，接收指令，传输到AT89S52单片机中进行扫描键盘，从而判断下一步指令，然后根据指令，将输出的电压值通过DAC0832将数字信号转换为模拟量输出，再通过两级放大电路进行放大，从而得到输出电压信号。

3 高精度稳压直流电源软件设计

该设计中软件主要实现的作用是通过键盘对单片机输入数据，单片机接受数据并处理，然后通过数码管显示，再送到8位数模转换器中进行数模转换，从而实现数字量对模拟电压的控制。实际中，系统输出量和显示值之间存在误差，因此需要使用软件算法进行相应的补偿运算以达到消除误差的目的。软件设计中主程序需要完成扫描、判断、运算、处理和显示等功能。首先對硬件进行初始化，然后进入键盘判断处理程序，通过键盘扫描判断是否有键盘按下：按下则进入键盘服务程序，否则继续读键盘状态。键盘服务程序是根据键盘的不同输入，通过设定键值方式转入相应的处理程序，然后再执行。

该设计采用C语言作为软件设计语言，采用4×4矩阵键盘作为输入模块，因此在编程中必须通过扫描键盘的行和列，读出其值，然后通过AT89S52单片机控制键盘值散转，给各个键盘编写相应的处理程序实现其相应的功能。

4 结语

软硬件设计完成之后，通过仿真调试得到的结果和预想的非常相似，说明该设计是满足满足市场需求的。但是如果能够采用更多的优化处理应该会得到更加理想的预想值。

参考文献

[1] 曲学基，王增福，曲敬铠.新编高频开关稳压电源[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2] 张宏.基于单片机的高精度程控稳压电源的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2014（22）：262-263.

[3] 田小泷，罗鑫，韩海峰.基于ATMEGA128单片机的直流电源控制系统[J].技术与市场，2018（6）：58-60.

[4] 周志敏，周纪海，纪爱华.现代开关电源控制电路设计及其应用[M].北京：人民邮电出版社，2005.