一种简易数控直流稳压电源装置
阅读说明：本技术 一种简易数控直流稳压电源装置 (Simple numerical control direct current voltage stabilizing power supply device ) 是由 孙梦瑶 孙钢虎 兀鹏越 杨沛豪 高峰 寇水潮 柴琦 王小辉 赵俊博 仵欣 于 2021-01-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种简易数控直流稳压电源装置,包括整流滤波电路、开关调整电路、电压采样电路、A/D转换单元、单片机、按键单元以及显示单元；其中,市电输出端连接整流滤波电路的输入端,整流滤波电路的输出端连接开关调整电路的输入端,开关调整电路的输出端连接可调直流输出端和电压采样电路的输入端,电压采样电路的输出端连接A/D转换单元的输入端,A/D转换单元的输出端和按键单元的输出端连接单片机的输入端,单片机的输出端连接显示单元的输入端,并通过PWM连接开关调整电路的控制端。本发明解决了模拟可调稳压电源的数据不可读和电压不稳定等问题。(The invention discloses a simple numerical control direct current stabilized voltage power supply device which comprises a rectifying filter circuit, a switch adjusting circuit, a voltage sampling circuit, an A/D conversion unit, a single chip microcomputer, a key unit and a display unit, wherein the single chip microcomputer is connected with the switch adjusting circuit; the utility power output end is connected with the input end of the rectification filter circuit, the output end of the rectification filter circuit is connected with the input end of the switch adjusting circuit, the output end of the switch adjusting circuit is connected with the adjustable direct current output end and the input end of the voltage sampling circuit, the output end of the voltage sampling circuit is connected with the input end of the A/D conversion unit, the output end of the A/D conversion unit and the output end of the key unit are connected with the input end of the single chip microcomputer, and the output end of the single chip microcomputer is connected with the input end of the display unit and is connected with the control end of the switch. The invention solves the problems of unreadable data, unstable voltage and the like of the analog adjustable stabilized voltage power supply.)
技术领域
本发明属于电源设计领域，具体涉及一种简易数控直流稳压电源装置。
背景技术
稳压电源是保证数控技术稳定运行的关键器件之一，能保证系统的高效率低功耗运行，在人类各个领域的生产活动中有着重要的应用价值。
由于简易直流稳压电源是常用的仪器设备在科研和实验中应用也十分广泛，所以它的使用效率和可靠性也决定了实验数据的精确度。但是，现有技术中存在模拟可调稳压电源的数据不可读和电压不稳定等问题。
发明内容
本发明为解决模拟可调稳压电源的数据不可读和电压不稳定等问题，提供了一种简易数控直流稳压电源装置，来提高电源的可控制性。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种简易数控直流稳压电源装置，包括整流滤波电路、开关调整电路、电压采样电路、A/D转换单元、单片机、按键单元以及显示单元；其中，市电输出端连接整流滤波电路的输入端，整流滤波电路的输出端连接开关调整电路的输入端，开关调整电路的输出端连接可调直流输出端和电压采样电路的输入端，电压采样电路的输出端连接A/D转换单元的输入端，A/D转换单元的输出端和按键单元的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示单元的输入端，并通过PWM连接开关调整电路的控制端。
本发明进一步的改进在于，单片机采用AT89S52单片机。
本发明进一步的改进在于，显示单元采用数码管显示器。
本发明进一步的改进在于，市电为220V电压。
本发明进一步的改进在于，开关调整电路内部有脉冲变压器并串接了一个开关管。
本发明进一步的改进在于，整流滤波电路用于将交流电变成直流电，直流电则经过开关调整电路来控制一次侧开关管的通电或断开，最终在二次侧呈现一个比一次侧低的电压占空比，输出的可调直流电压经过电压采样电路。
本发明进一步的改进在于，A/D转换单元用于将电压采样电路送来的模拟电压转换成数字电压并送到单片机中，从A/D转换单元输出的电压信息与单片机中预置的电压值相比较，调整输出占空比即PWM信号送入开关调整电路中进行调节。
本发明进一步的改进在于，按键单元用于设置预置输出电压的给定值和步进控制；显示单元用于显示从原始电压到预置电压的过渡过程。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
(1)基于单片机的数字可调稳压电源，不但价格低廉而且采用普通的元件就能实现特定的功能，显示清晰直观；(2)电路简单，功能实用，精度高，易调节，工作效率高和可靠性好；(3)输出的电压值可由LED显示屏显示；(4)输出直流电压Uo＝+1V～+12V可调，纹波不大于10mV，步进值为0.1V，稳压系数小于0.003。
附图说明
图1为本发明系统完整原理框图。
图2为本发明PWM和开关调整电路原理图。
图3为本发明电压采样电路图。
图4为本发明电压采样电路和A/D转换电路原理图。
图5为本发明单片机AT89S52引脚连接图。
图6为本发明四位一体共阴极数码管引脚图。
图7为本发明单片机AT89S52和数码管显示器的原理图。
图8为本发明一种简易数控直流稳压电源装置的结构框图。
具体实施方式
下面通过附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图8所示，本发明提供的一种简易数控直流稳压电源装置，包括整流滤波电路、开关调整电路、电压采样电路、A/D转换单元、单片机、按键单元以及显示单元；其中，市电输出端连接整流滤波电路的输入端，整流滤波电路的输出端连接开关调整电路的输入端，开关调整电路的输出端连接可调直流输出端和电压采样电路的输入端，电压采样电路的输出端连接A/D转换单元的输入端，A/D转换单元的输出端和按键单元的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示单元的输入端，并通过PWM连接开关调整电路的控制端。其中，开关调整电路内部有脉冲变压器并串接了一个开关管。
按键单元用于设置预置输出电压的给定值和步进控制；显示单元用于显示从原始电压到预置电压的过渡过程；，整流滤波电路用于将交流电变成直流电，直流电则经过开关调整电路来控制一次侧开关管的通电或断开，最终在二次侧呈现一个比一次侧低的电压占空比，输出的可调直流电压经过电压采样电路；A/D转换单元用于将电压采样电路送来的模拟电压转换成数字电压并送到单片机中，从A/D转换单元输出的电压信息与单片机中预置的电压值相比较，调整输出占空比即PWM信号送入开关调整电路中进行调节。
所述输出电压控制部分：通过键盘的数字键和小数点直接设定输出电压，或者由+、-按键实现电压增加或减少。
所述稳定电压输出部分：由PWM信号驱动开关电源模块进行输出。
所述工作状态显示部分：由单品机驱动数码管显示器进行显示。
如图1所示，数控直流稳压电源原理包括主线和反馈两部分
主线为根据键盘设定的电压数值，使用PWM信号对开关电源模块进行驱动，输出稳定电压，将输出电压和电流等数据通过数码管显示器来显示。
反馈部分为使用ADC0832将模拟信号转换成数字信号输入到单片机系统内部，与最初程序中设定的参数进行比较，再通过PWM信号进行调整，多次循环对比，直至符合设定值，电压采样电路实现了过流，过压保护及判断的功能。
如图2所示，稳压开关电路是由脉冲变压器，放大器，二极管，光电耦合器，储能元件(电容)等五大主要部分所组成，以脉冲变压器为中心，左侧部分接高频开关管输入的是PWM1000HZ可调的占空比方波信号，电流通过发光二极管发光使得光电耦合器发生电子的变化使得光电耦合器导通，具有保护电路的作用；右侧部分则将电压控制在12V左右，所连接的快恢复二极管用于高频开关电路的整流，使之输出平稳的12V直流电压。
如图3所示，电压采样电路由7个电阻，其中并联两个可调电阻，电容和1/4的LM324组成。电压采样电路将采集到的电压信号经过A/D转换器转换成数字信号输入到单片机系统的内部进行处理，与最初在单片机程序中设定的基准值进行比较，如果采样电压高于额定值则返回上一步，即开关调整电路进行调整；直到采样电压小于或等于单片机程序所设定的基准值，电压方可输出，此时的电压为设定的标准电压。
如图4所示，电压采样电路中，ADC0832属于数字量部分电路，采用的是串行数据传送的方式，在模拟量部分中12V可调通过滑动变阻器将电压进行调节使得整个模块输入电压和输出电压相同，左边的1/4LM324的作用是减小阻抗，增大电流；而模块右下部分的1/4LM324起到的作用是当压降超过设计电流压降的时候起到过流保护的作用，电解电容稳定可调的12V输出。
如图5所示，选取AT89S52单片机，引脚连接为P1.0口-P1.7口控制4位的显示单元的输出；从P2.0直到P2.2连接按键电路；P2.5和P2.6连接A/D转换电路；P3.0连接采样电路；P3.1负责PWM的输出；P3.3到P3.7控制显示单元的输入；RST负责整个单片机系统的复位。
四位一体数码管的引脚与位选，段选的对应如图6中所示。其中段选中的A对应的是11号管脚；B对应的是7号管脚；C对应的是4号管脚；D对应的是2号管脚；E对应的是1号管脚；F对应的是10号管脚；G对应的是5号管脚。管脚6,8,9,12分别对应的是BIT1，BIT2，BIT3，BIT4。最后的管脚3则连接DP。
如图7所示，显示单元连接为A、B、C、D、E、F、G、DP分别和AT89S51芯片的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7连接，XTAL1、XTAL2和RST连接的单片机内部时钟系统。
以上所述，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
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