专利名称：数控稳压电源电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电路，尤其是一种数控稳压电源电路。
背景技术：
随着社会飞速前进，用电设备与日俱增。但电力输配设施的老化和发展滞后，以及设计不良和供电不足等原因造成末端用户电压的过低，而线头用户则经常电压偏高。不稳定的电压会给设备造成致命伤害或误动作，影响生产，造成交货期延误、质量不稳定等多方面损失。同时加速设备的老化、影响使用寿命甚至烧毁配件，使业主面临需要维修的困扰或短期内就要更新设备，浪费资源；严重者甚至发生安全事故，造成不可估量的损失。现实的生活和实验中，常常要用到各种各样的电源，电压要求多样。如何设计一个电压稳定，输出电压精度高，并且调节范围大的电源电路，成了电子技术应用的热点。稳压电源是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置。在市面上，稳压电源产品各式各样，有可调节的和固定的。但是普遍存在一些问题，如转换效率低，功耗大，输出精度不高，可调节范围过小，不能满足特定电压的要求，输出不够稳定，纹波电流过大，并且普遍采用可调电阻器调节，操作难度大，易磨损老化。
实用新型内容本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种数控稳压电源电路，以提高电源的输出精度和效率并方便使用者操作。本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。数控稳压电源电路，其结构特点是，包括全波整流滤波电路、直流-直流变换电路、全桥逆变电路、LC滤波电路、电流互感器、滤波整流电路、模数转换器、单片机、电源电路和输入输出设备；所述全波整流滤波电路和电源电路均与220V交流电源相连接；所述全波整流滤波电路、直流-直流变换电路、全桥逆变电路和LC滤波电路依次相连接，并由所述LC滤波电路的输出端输出O 180V交流电压；所述LC滤波电路的输出端还依次通过电流互感器、滤波整流电路和模数转换器与所述单片机相连接；所述电源电路与所述单片机相连接并为所述单片机提供电源，所述单片机的PWM输出端与所述直流-直流变换电路相连接，所述单片机的SPWM输出端与所述全桥逆变电路相连接；所述单片机还与所述输入输出设备相连接。本实用新型的数控稳压电源电路还具有以下技术特点。所述输入输出设备包括键盘和显示器。所述显示器为IXD显示器。与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在:本实用新型的数控稳压电源电路，利用单片机实现对稳压电源的输出电压设定、输出电压步进调整、输出电压数字控制，该数控稳压电源由全波整流、DC/DC转换、全桥逆变(DC/AC)、LC滤波整流、A/D转换和单片机控制单元组成。稳压电源部分采用基于PWM控制和SPWM控制的对称全桥功率变换器。数控部分采用A/D输出对FGA25N120的误差比较器的参考端进行数字给定，实现对输出电压的设定、步进调整和显示等功能。文中给出了系统设计框图，对各部分电路进行了分析，并给出了必要的实验波形，经测试证实设计方法是可行的。本实用新型的数控稳压电源电路，采用基于FGA25N120对称半桥式功率变换器，并采用8位单片机AT89S52作为数控核心，通过外部A/D转换和单片机输出调制PWM，提高了电源的输出精度和效率，并且方便使用者操作，实现了基于单片机的数控稳压电源。
图1为本实用新型的数控稳压电源电路的结构框图。图2为图1中电源电路的电路图。图3为图1中的直流-直流变换电路的电路图。图4为图1中全桥逆变电路的电路图。图5为图1中模数转换器的电路图。图6为图1中单片机、键盘和显示器的电路图。以下通过具体实施方式
，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
参见图1，数控稳压电源电路，包括全波整流滤波电路、直流-直流变换电路、全桥逆变电路、LC滤波电路、电流互感器、滤波整流电路、模数转换器、单片机、电源电路和输入输出设备；所述全波整流滤波电路和电源电路均与220V交流电源相连接；所述全波整流滤波电路、直流-直流变换电路、全桥逆变电路和LC滤波电路依次相连接，并由所述LC滤波电路的输出端输出O 180V交流电压；所述LC滤波电路的输出端还依次通过电流互感器、滤波整流电路和模数转换器与所述单片机相连接；所述电源电路与所述单片机相连接并为所述单片机提供电源，所述单片机的PWM输出端与所述直流-直流变换电路相连接，所述单片机的SPWM输出端与所述全桥逆变电路相连接；所述单片机还与所述输入输出设备相连接。所述输入输出设备包括键盘和显示器。所述显示器为IXD显示器。本实用新型的数控稳压电源电路，采用AT89S52单片机实现对基于PWM控制的对称半桥式功率变换器的数字控制，实现直流输出电压OV 180V设定和步进值为0.5V连续调整，最大输出电流为200mA，同时实现了对输出电压和输出电流的显示等功能。将输入220V的电压进过全波整流、滤波变成直流220V的电压，经过DC-DC变换和全桥逆变变成0-180V的可调交流电压，经过LC滤波，滤除高次谐波后输出。并为了测量输出电压的大小，将输出电压通过电流互感器、滤波整流、TLC1549A/D转换后输入单片机中进行测量比较。220V的电压经过自制的电源电路(5V和15V)为单片机供电，为DC-DC变换和全桥逆变做启动电路，通过键盘和12864显示器实现了对输出电压和输出电流的显示。如图2的电路为所述电源电路。由于该系统电路中需要+15V和+5V的直流供电，故我们必须设计辅助电源。辅助电源输出采用三端稳压器7815、7915和7805实现+15V和+5V的直流电压。如图3的电路为所述直流-直流变换电路。此电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT (绝缘栅双极型晶体管)，并设置了续流二极管VD，在V关断时给负载中电感电流提供通道；主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图3中Em所示。该直流-直流变换电路与单片机的PWM输出端相连接，由单片机对其进行控制。脉冲宽度调制(PWM):保持开关周期T不变，调节开关导通时间。如图4的电路为所述全桥逆变电路，为采用全桥逆变的(T180V的正弦波逆变输出电路。逆变桥电路由VMl VM4等四个MOS管组成。采用双极性的调制方式，由单片机ST89S52发出SPWM脉冲波经过硬件延时互锁隔离电路后加在隔离驱动光耦TIL117的输入端。光耦电源由自制电源提供。光耦的输出脉冲为VMl和VM3的门极与VM2和VM4的门极提供驱动电流。为防止VMl与VM3或VM2与VM4组成的桥臂直通造成短路，互补的驱动脉冲之间有约2us的死区时间，并且分别以软件编程和硬件互锁两种方式设定最小的安全工作死区时间。与主开关管反向并联的快速恢复二极管VDfVD6为输出向直流环回馈能量提供通路。单片机ST89S52输出逆变桥SPWM驱动脉冲。单片机的I/O 口通过光耦与场效应管的门极相连，利用光耦的隔离、快速性对场效应管的门极进行控制，实现强电控制弱电。如图5的电路为所述模数转换器的电路图。在此部分中使用TLC1549 10位AD转换器对时实数据进行采集，将模拟信号转换成数字信号，通过单片机显示出来并对外部输出电路进行控制。TLC1549是一个10位开关电容器，逐次逼近型的AD转换器。该芯片有2个数据输入端，一个三态输出口(CS)，I个I/O CLOCK端口和一个数字输出端口(DATAOUT),可以实现一个三总线控制端口到总控制器的串行口的数据传输。内部具有自动采样保持，可按比例量程校准转换范围，抗噪声干扰功能，而且开关电容在设计时在满刻度时总误差最大为4.8mV,因此可广泛用于模拟和数字转换电路。在输出电路的两端接一个2mA的电流互感器和相应的匹配电阻相接，然后通过滤波整流转换成O 5V的直流电，以便AD能更好的采集。如图6的电路为单片机控制电路。该控制电路由单片机AT89S52、IXD12864显示器和按键等三部分组 。采用液晶显示模块msl2864KlXD)。串口控制，控制复杂，但可以显示汉字和简单图形等，功能强大，很容易就能实现所需功能。本实用新型的数控稳压电源电路，通过单片机输出PWM脉冲控制晶闸管的通断进而对DC/DC转换电路和全桥逆变电路进行控制，来实现从220V交流电到输出(T180V可控交流电，该电路在测试过程中输出交流电压范围为(Γ180V正常，单片机输出PWM和SPWM波形正常，DC/DC模块和逆变模块对于外部输入利用自制稳压电源供电也可正常工作。
权利要求1.数控稳压电源电路，其特征是，包括全波整流滤波电路、直流-直流变换电路、全桥逆变电路、LC滤波电路、电流互感器、滤波整流电路、模数转换器、单片机、电源电路和输入输出设备；所述全波整流滤波电路和电源电路均与220V交流电源相连接；所述全波整流滤波电路、直流-直流变换电路、全桥逆变电路和LC滤波电路依次相连接，并由所述LC滤波电路的输出端输出O 180V交流电压；所述LC滤波电路的输出端还依次通过电流互感器、滤波整流电路和模数转换器与所述单片机相连接；所述电源电路与所述单片机相连接并为所述单片机提供电源，所述单片机的PWM输出端与所述直流-直流变换电路相连接，所述单片机的SPWM输出端与所述全桥逆变电路相连接；所述单片机还与所述输入输出设备相连接。
2.根据权利要求1所述的数控稳压电源电路，其特征是，所述输入输出设备包括键盘和显不器。
3.根据权利要求2所述的数控稳压电源电路，其特征是，所述显示器为IXD显示器。
专利摘要本实用新型公开了一种数控稳压电源电路，全波整流滤波电路和电源电路均与220V交流电源相连接；所述全波整流滤波电路、直流-直流变换电路、全桥逆变电路和LC滤波电路依次相连接，并由所述LC滤波电路的输出端输出0～180V交流电压；所述滤波器的输出端还依次通过电流互感器、滤波整流电路和模数转换器与所述单片机相连接；所述电源电路与所述单片机相连接并为所述单片机提供电源，所述单片机的PWM输出端、SPWM输出端分别与所述直流-直流变换电路、所述全桥逆变电路相连接。本实用新型的数控稳压电源电路，具有可提高电源的输出精度和效率并且方便使用者操作等优点。
文档编号H02M5/42GK202978723SQ20122063709
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者丁健 申请人:滁州学院