周建國 彭志雄

摘 要：數字控制電源是根據普通電源的缺陷改進的，數字化的電源可降低產品應用中的非確定因素和人為影響的環(huán)節(jié)，能很好的滿足電源產品中的穩(wěn)定性、轉換效率和可靠性等技術性指標，大幅增強了產品效率和使用壽命。本設計以STC89C52RC單片機為控制核心，用數-模轉換器DAC0832輸出模擬參考電壓，以該參考電壓控制電壓轉換芯片LM350K的輸出電壓。設計可靠，精度高。

關鍵詞：數控電流源；STC89C52；DAC0832；電壓轉換

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.108

0 引言

電源技術，特別是數控電源技術是一門工程性很強的技術科學，該技術應用于各種行業(yè)。電力電子技術是數控電源的最佳應用場合之一?，F(xiàn)代電源技術融合了電氣工程、電子信息、控制工程、材料科學等諸多學科。以半導體和通信技術為先導發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術革命，為電力電子技術的發(fā)展打下了堅實的基礎，同時也對電源技術提出了更高的要求。數字化電源具有下列優(yōu)點：

（1）更加容易用高效的控制算法和智能化的控制策略，使數字電源的具有更高的智能化，擁有更強悍的性能。

（2）系統(tǒng)使用靈活，升級便捷，穩(wěn)定性更高，易于標準化；系統(tǒng)維護方便，一致性好，性價比高，設計生產方便。

（3）各系統(tǒng)間容易組合成高可靠性的多模并聯(lián)運行逆變電源系統(tǒng)。易于在各子系統(tǒng)之間更好地進行控制和通信。

1 系統(tǒng)主體方案設計

（1）系統(tǒng)供電電源部分。系統(tǒng)供電采用線性電源的供電方案。交流電壓經橋式電路整流濾波輸出，直接進入穩(wěn)流電路。這種方案的優(yōu)點是，電路簡單，容易實現(xiàn)，并且調試起來比較方便，只是功率損耗稍大，但是在這種小型非連續(xù)工作電源中這些功率損耗可以承受。

（2）穩(wěn)流部分。穩(wěn)流部分采用單閉環(huán)負反饋的方案，在穩(wěn)流部分加入一個負反饋，在DAC0832輸出電壓值之后與LM350K輸出電壓相比較，使其產生誤差信號，運用負反饋原理降低誤差，使輸出性能較理想。電路連接圖如圖1所示：

2 主要元器件選擇

（1）HD7279A與8279。鍵盤輸入控制和發(fā)光二極管顯示控制這兩種功能，僅依靠單塊8279芯片就能實現(xiàn)。但8279也有它的缺陷，對于LED顯示不具驅動能力，還要增加外部顯示驅動，這不僅使電路的復雜性增加，而且占用了許多寶貴的I/O口。

本設計采用HD7279A芯片來代替8279，產生了良好的反饋。8279的大部分功能都能由這款芯片實現(xiàn)，且解決了8297的缺陷。HD7279A的主要功能有：能同時驅動64只獨立的發(fā)光二極管，具有兩種譯碼方式，能控制多達64個按鍵的矩陣鍵盤，由于采用串行接法，大大節(jié)約了單片機的I/O口，尤其適合在不使用總線控制的內嵌ROM，僅使用單片機上的I/O接口的情況。這樣既能節(jié)約大量的布線區(qū)域，又使電路設計得以簡化，使儀表的微型化得到進一步的發(fā)展。

（2）LM317與LM350K。LM317在輸出電壓范圍為1.2～37V時可以提供1.5A的電流，本產品要求的最大電流為2A，所以必須用兩個LM317并聯(lián)，但是由于并聯(lián)后兩個LM317工作電流負載不均衡，使電路穩(wěn)定性降低。

鑒于以上原因，本設計采用了單片LM350K。LM350K可以提供最大為5A電流，滿足本設計要求，而且不存在兩片芯片同時運行中所產生的不同步問題，故性能比較優(yōu)良，并且電路的可靠性增強。主電路的原理是通過STC單片機控制D/A芯片的輸出模擬電壓幅值，然后經過放大器，為電壓轉換芯片提供最終輸出的參考電壓。實際的電壓、電流還是由電壓轉換芯片LM350K輸出，為了使輸出電流達到2A，LM350K必須選用金屬外殼封裝，并且安裝合適的散熱片。

3 電路設計

（1）鍵盤與顯示部分。本部分選用HD7279A，該芯片單片就可以完成LED顯示，實現(xiàn)鍵盤接口的全部功能。通過鍵盤輸入電流給定值（程序設定最小值20mA，最大值2000mA），運行程序后，液晶顯示器前四位顯示實際輸出值（此功能通過ADC0809轉換實現(xiàn)），后四位顯示給定值。

（2）控制部分。該部分采用宏晶科技的STC89C52單片機作為控制核心，控制器的P0口和數-模轉換芯片DAC0832的數據口連接，DAC0832的/CS端接P2^3，/WR1接P3^6，/WR2接地，讓DAC工作在雙緩沖方式下。通過調節(jié)滑動變阻器使LM350K的輸出電壓為5.12V，因此在DAC的8腳輸出電壓的分辨率為5.12V/256=2mV，也就是說D/A輸入數據端每增加1，輸出電壓增加2mV。

運算放大器OP07CP的輸入端接在DAC的電壓輸出端，設計放大器的放大倍數為10，輸出到電壓轉換芯片LM350K的電壓分辨率為2mV×10=20mV。所以，當單片機輸出數據增加1的時候，最終輸出電壓增加10mV，當調節(jié)電壓的時候，能夠以每次10mV的梯度增加或者降低電壓。

（3）電源部分。該部分輸入電壓為220V～240V，頻率為50Hz，經過變壓器降壓至15V，經過電橋整流為直流。電壓采樣用兩個0.5 Ω的采樣電阻，LM350K用于電壓的調節(jié)與輸出。給定值經過DAC0832數模轉換控制輸出電流，后經電流-電壓變換芯片控制電壓輸出，最終經過OP07CP的電壓比較反饋給LM350K進行調整。

4 結語

該數控直流電流源經過實踐檢驗證明，具有高精度，高可靠性，低成本等特點。只需要增加電流測量和顯示電路就是一個設計優(yōu)良的產品，這部分電路還請讀者閱讀相關參考文獻。在本文中主要是對如何控制輸出功率與電壓大小舉出典型示例，本電路可以拓展到測控技術以及電力拖動等領域使用。

參考文獻：

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作者簡介：周建國（1995-），男，在讀本科，研究方向：MCU應用系統(tǒng)設計。