穩(wěn)壓電源通常分為線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源是比較早使用的一類直流穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓直流電源的特點(diǎn)是：輸出電壓比輸入電壓低；反應(yīng)速度快，輸出紋波較小；工作產(chǎn)生的噪聲低：效率較低，產(chǎn)生的熱量大。本文將對(duì)現(xiàn)有線性穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)方法進(jìn)行總體的綜述，具體的跟隨小編一起來(lái)了解一下。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

采用51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。采用軟件方法來(lái)解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電流的控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)以直流電源為核心，利用51系列單片機(jī)為主控制器，通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電流，并可由數(shù)碼管顯示實(shí)際輸出電壓值和電壓設(shè)定值。

利用單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器（DA0832）輸出模擬量，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化而輸出不同的電壓。單片機(jī)系統(tǒng)還兼顧對(duì)恒壓源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，輸出電壓經(jīng)過(guò)電流/電壓轉(zhuǎn)變后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，經(jīng)單片機(jī)分析處理，通過(guò)數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電壓源。

1、數(shù)字控制部分

正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源的數(shù)控部分采用51單片機(jī)為主控制器，通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電壓值，并由數(shù)碼管進(jìn)行顯示實(shí)際輸出的電壓值和電壓設(shè)定值。

2、顯示及輸出部分

該數(shù)控電壓源的顯示部分采用六位數(shù)碼管顯示。通過(guò)鍵盤(pán)電路給定所要輸出的電壓值，在使用鍵盤(pán)完成輸出電壓調(diào)整后，輸出電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)被送入單片機(jī)，電壓值被經(jīng)過(guò)處理后送入數(shù)碼管顯示。該顯示電路既可以用來(lái)顯示所要輸出的電壓值，也可以用來(lái)顯示鍵盤(pán)電路的調(diào)整過(guò)程，使輸出的電壓值可以被直觀的觀察到。該雙路直流穩(wěn)壓電源的輸出部分由數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路，放大電路，穩(wěn)壓電路組成。由單片機(jī)控制輸入電源信號(hào)的產(chǎn)生，然后將輸出的數(shù)字電壓信號(hào)經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，再經(jīng)放大電路及相應(yīng)的穩(wěn)壓調(diào)整電路，最后輸出所需電壓值。

3、系統(tǒng)框圖

該穩(wěn)壓電源的整體系統(tǒng)電路由鍵盤(pán)電路，單片機(jī)電路，顯示電路，信號(hào)處理電路組成。其中信號(hào)處理電路包括數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路，模擬信號(hào)放大電路，輸出信號(hào)調(diào)整電路，最后經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓的電壓值經(jīng)負(fù)載輸出。系統(tǒng)框圖如下：

二、統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

1、主控制部分

1）AT89S52簡(jiǎn)述

AT89S52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。具有8K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，可擦除的的只讀存儲(chǔ)器（pEROM），ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器。AT89S52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定、32可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。AT89S51引腳圖如圖下圖所示：

電源引腳：電源引腳接入單片機(jī)的工作電源。VCC（40腳）：接+5V電源；VSS（20腳）：接地。

RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。

ALE/pROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。

時(shí)鐘引腳：兩個(gè)時(shí)鐘引腳XTAL1和XTAL2外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了一個(gè)振蕩器，它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。

XTAL1（19腳）：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸XTAL2（18腳）：來(lái)自反向振蕩器的輸出。

p0，p1，p2口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)I/O口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，p0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，p1口緩沖器能接收輸出4個(gè)LS型TTL負(fù)載。p1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL負(fù)載，當(dāng)p2口被寫(xiě)1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。

p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL負(fù)載。當(dāng)p3口寫(xiě)入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。p3.0RXD（串行輸入口）p3.1TXD（串行輸出口）p3.2/INT0（外部中斷0）p3.3/INT1（外部中斷1）p3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）.5T1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）p3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。2.2信號(hào)控制部分

信號(hào)處理部分是該系統(tǒng)電路的重要組成部分，其主要作用是處理由單片機(jī)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)，將其以模擬穩(wěn)壓的形式輸出。電路的組成主要包括D/A轉(zhuǎn)換電路，放大電路。

2）A/D轉(zhuǎn)換電路

DAC0832芯片介紹，DAC0832引腳圖如圖3-2所示：DAC0832是一種典型的8位轉(zhuǎn)換器，它能直接與MCS-51單片機(jī)相連接，其主要特性如下：

（1）電流輸出，穩(wěn)定時(shí)間為1us；

（2）可雙緩沖輸入，單緩沖輸入或直接數(shù)字輸入；

（3）單一電源供電（+5-+15V）；

DAC0832的各引腳及功能如下：

DI0-DI7：8位數(shù)字信號(hào)輸入端，與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連，用于接受單片機(jī)送來(lái)的待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，DI7為最高位。

Iout1:D/A轉(zhuǎn)換器電流輸出1端，輸入數(shù)字量全1時(shí)，Iout最大，輸入數(shù)字量全0時(shí)，Iout最小。

Iout2：D/A轉(zhuǎn)換器電流輸出2端，Iout1+Iout2=常數(shù)。VCC：電源輸入端，可在+5V-+15V范圍內(nèi)。DGND：數(shù)字信號(hào)地。

AGND：模擬信號(hào)地，最好與基準(zhǔn)電壓共地。一般情況下，這兩個(gè)地端均并聯(lián)接地。

2）信號(hào)放大電路

該電壓放大電路主要由放大器構(gòu)成，由電路圖可知運(yùn)算放大器的反饋來(lái)自數(shù)控電源的輸出端，下面是有關(guān)運(yùn)算放大器LM393的介紹：

1、單電源供電在030V；

2、雙電源供電；+15V-15V。

3、所有運(yùn)算放大器都沒(méi)有地引腳，所有正負(fù)電源對(duì)運(yùn)放來(lái)說(shuō)都是相對(duì)于腳VCC的單電源供電。

3）LED數(shù)碼管顯示電路

本雙路直流穩(wěn)壓電源的數(shù)據(jù)顯示采用數(shù)碼管電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常使用LED作為顯示器，在需多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，常將所有門(mén)的選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而共陽(yáng)I/O線受控制，實(shí)現(xiàn)各部分時(shí)選通。如圖3-3所示為6位LED動(dòng)態(tài)顯示接口電路。顯示部分電路圖如下圖所示：

由鍵盤(pán)電路將所要輸出電壓的數(shù)值送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后將該數(shù)值一方面送給信號(hào)處理電路，同時(shí)該數(shù)據(jù)被送給顯示電路去顯示。該顯示電路由數(shù)碼管和鎖存器組成。

數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)如圖3-4a）所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種類型，其結(jié)構(gòu)分別如圖3-4b）和圖3-4c）所示。

本系統(tǒng)電路采用動(dòng)態(tài)顯示，其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)，CpU要依次掃描，占用CpU較多時(shí)間，但采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，而且硬件電路也較靜態(tài)顯示簡(jiǎn)單。

4）顯示驅(qū)動(dòng)電路

MCS51單片機(jī)受引腳數(shù)的控制，p0口兼用數(shù)據(jù)線和低8位地址線，為了將它們分離出來(lái)，需要在單片機(jī)外部增加顯示驅(qū)動(dòng)電路。本設(shè)計(jì)選用驅(qū)動(dòng)芯片74HC573。

74HC573是一種帶有三態(tài)門(mén)的8D鎖存器，其引腳圖如圖3-5所示。對(duì)其引腳說(shuō)明如下：

D7D0：8位數(shù)據(jù)輸入線。Q0Q7：8位數(shù)據(jù)輸出線。

G：數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)，高電平有效。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。

OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，三態(tài)門(mén)打開(kāi)，鎖

存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。74HC573功能表如表3-6所示：

5）按鍵部分

按鍵接口具有的功能：

1、鍵掃描功能，即檢測(cè)是否有鍵按下；

2、鍵識(shí)別功能，確定被按下的鍵所在的行列的位置；3.產(chǎn)生相應(yīng)的鍵的代碼；

按鍵采用中斷方式與單片機(jī)相連，其中行和列占用了51單片機(jī)的p1口，四列除了分別使用5.1K的電阻上拉至VCC外，還和74HC573的輸入相連接，與門(mén)對(duì)應(yīng)輸出接單片機(jī)的外部中斷輸入引腳，用于在有鍵按下時(shí)申請(qǐng)中斷。

6）輸出部分

輸出電路主要由三端穩(wěn)壓器7815和7915構(gòu)成。這里介紹用一塊7815和一塊7915三端穩(wěn)壓器對(duì)稱連接，即可獲得一組正負(fù)對(duì)稱的穩(wěn)壓電源，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓處理的電壓值最后經(jīng)負(fù)載輸出

7）三端穩(wěn)壓芯片7815概述

如圖3-7所示，引腳號(hào)標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到底的順序標(biāo)注的。引腳①為最高電位，③腳為最低電位，②腳居中。從圖中可以看出，不論正壓還是負(fù)壓，②腳均為輸出端。對(duì)于7815正壓系列，輸入是最高電位，自然是①腳，地端為最低電位，即③腳。在7815系列中，散熱片和地相連接。

8）三端穩(wěn)壓芯片7915概述

對(duì)于7915負(fù)壓系列，輸入為最低電位，自然是③腳，而地端為最高電位，即①腳，如圖3-8所示。

此外，還應(yīng)注意，散熱片總是和最低電位的第③腳相連。在7915系列中，散熱片和輸入端相連接。

9）整機(jī)原理圖

技術(shù)專區(qū)汽車(chē)系統(tǒng)中的典型電壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用如何通過(guò)可調(diào)DC-DC改裝成可數(shù)控的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源三端穩(wěn)壓管怎么接線及方法說(shuō)明三端穩(wěn)壓管型號(hào)穩(wěn)壓值及詳細(xì)資料ADI推powerbyLinear?的LT8603能接受42V輸入電壓