数控直流稳压电源学习教案.pptx
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1、会计学1数控直流稳压电源数控直流稳压电源第一页,共58页。一、设计任务一、设计任务(rn wu)与要求与要求1、设计任务、设计任务 设计并制作设计并制作(zhzu)有一定输出电压调节范有一定输出电压调节范围围 和功能的数控直流稳压电源。和功能的数控直流稳压电源。第1页/共58页第二页,共58页。2、基本、基本(jbn)要求要求1、输出直流电压调节范围、输出直流电压调节范围015V,纹,纹波小于波小于20mV。2、输出电流、输出电流0500mA。一、设计一、设计(shj)任务与要求任务与要求第2页/共58页第三页,共58页。3、输出直流电压能步进调节、输出直流电压能步进调节(tioji),步,步
2、进值为进值为1V。4、由、由“+”、“-”两键控制输出电压步进值的两键控制输出电压步进值的增或减。增或减。5、用数码管显示输出电压值,当输出电压、用数码管显示输出电压值,当输出电压为为15V时,数码管显示为时,数码管显示为“15”。一、设计一、设计(shj)任务与要求任务与要求第3页/共58页第四页,共58页。1、直流稳压电源框图、直流稳压电源框图(kungt)电源电源(dinyun)变压器变压器整流整流(zhngli)电路电路滤波滤波电路电路稳压稳压电路电路+uO220V50Hz数控电源电路与普通直流电源电路区别在于稳数控电源电路与普通直流电源电路区别在于稳压电路部分!压电路部分!+uI二、
3、设计的基本原理二、设计的基本原理第4页/共58页第五页,共58页。2、稳压电路工作、稳压电路工作(gngzu)原理原理采用串联采用串联(chunlin)型稳压电路,其原理图为型稳压电路,其原理图为二、设计二、设计(shj)的基本原理的基本原理调调 整整 管管取取 样样 电电 路路比比 较较 放放 大大 器器基基 准准 电电 压压 电电 路路第5页/共58页第六页,共58页。输出输出(shch)电压为:电压为:二、设计二、设计(shj)的基本原理的基本原理 显然,显然,UO与与UZ成线性关系,若成线性关系,若UZ是数是数控的,则控的,则UO就可以是数控的。故基准就可以是数控的。故基准(jzhn)
4、电源电路可用数控基准电源电路可用数控基准(jzhn)电源电路代替。电源电路代替。第6页/共58页第七页,共58页。3、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源数控基准数控基准(jzhn)电源的原理框图电源的原理框图 二、设计二、设计(shj)的基本原理的基本原理此处,此处,UO代替稳压管电压代替稳压管电压UZ。第7页/共58页第八页,共58页。数控基准电源数控基准电源(dinyun)的的工作原理工作原理二、设计二、设计(shj)的基本原理的基本原理 产生产生(chnshng)记数记数的脉冲信号,实现的脉冲信号,实现电压步进值的增或电压步进值的增或减。减。“+”键控制步键控制步进增,进增,“”键控
5、制键控制步进减。步进减。对单脉冲产生电对单脉冲产生电路的信号进行路的信号进行“+”或或“”计计数,或从预置数,或从预置数端直接输入数端直接输入所需的数值。所需的数值。将计数器输出将计数器输出的数字量转换成模的数字量转换成模拟量拟量UO,控制,控制稳压电源的输出。稳压电源的输出。将计数器的将计数器的输出译码,显示输出译码,显示当前稳压电源的当前稳压电源的输出。输出。第8页/共58页第九页,共58页。三、具体三、具体(jt)设计、总框图设计、总框图第9页/共58页第十页,共58页。、单元、单元(dnyun)电电路设计路设计1、数控基准电源、数控基准电源(dinyun)1、单脉冲产生电路、单脉冲产生
6、电路 单脉冲通常可以用按键产生,实际的电路有多单脉冲通常可以用按键产生,实际的电路有多种形式,可以由门电路构成,也可以由集成单脉冲触种形式,可以由门电路构成,也可以由集成单脉冲触发器构成。发器构成。三、具体三、具体(jt)设计设计第10页/共58页第十一页,共58页。单脉冲产生电路单脉冲产生电路1(1)工作原理)工作原理(yunl)按键闭合:按键闭合:C充电,充电,充充=R1C按键断开:按键断开:C放电,放电,放放=R2CG:施密特触发器,有:施密特触发器,有VT+、VT-则则uC与与uO的波形为:的波形为:即按键一下,输出即按键一下,输出一个负脉冲。一个负脉冲。注意:注意:R1电阻电阻(di
7、nz)必须有,否则电容必须有,否则电容C容易容易损坏。损坏。、单元、单元(dnyun)电路设计电路设计 1、数控、数控基准电源基准电源第11页/共58页第十二页,共58页。(2)R、C及及VCC值估算值估算(sun)VCC估算估算(sun):必须必须UR2 VT+、单元电路设计、单元电路设计 1、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源VT+可根据选用可根据选用(xunyng)的施密特的施密特触发器型号,从手册上查得。其值与施触发器型号,从手册上查得。其值与施密特触发器的工作电源电压密特触发器的工作电源电压VDD有关。有关。一般一般VDD、VCC取自同一个电源,取自同一个电源,根据实验室提供的稳
8、压电源确定,如根据实验室提供的稳压电源确定,如5V、10V、12V、15V等。等。因因故故第12页/共58页第十三页,共58页。设:充电设:充电(chng din)开始到开始到uC=VT+所需所需时间为时间为tW。则:则:故:故:、单元、单元(dnyun)电路设计电路设计 1、数控、数控基准电源基准电源R、C估算:估算:按键闭合按键闭合(b h)后,必须后,必须能使电容能使电容C充电到充电到VT+以上,以上,从而使施密特触发器输出翻转。从而使施密特触发器输出翻转。tW必须小于手按键时间。必须小于手按键时间。其中其中第13页/共58页第十四页,共58页。R、C估算估算(sun):一般一般 取取C
9、=0.1F;查得查得VT+;由公式计算由公式计算R1、R2(可取(可取(kq)R1=R2););单脉冲产生电路单脉冲产生电路2可自己看指导书。可自己看指导书。设:手按键设:手按键(n jin)时间时间为为1ms;则则、单元电路设计、单元电路设计 1、数控基准电源、数控基准电源第14页/共58页第十五页,共58页。2、可逆计数器、可逆计数器 可逆计数器可直接可逆计数器可直接(zhji)用用74LS192/74LS193实现。为使实现。为使D/A转换方便转换方便起见,选用十六进制的起见,选用十六进制的 74LS193。、74LS193逻辑符号及引脚功能逻辑符号及引脚功能74LS193减计数减计数加
10、计数加计数异步置异步置0端端同步置数同步置数端端借借位位进进位位、单元电路设计、单元电路设计 1、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源第15页/共58页第十六页,共58页。、与前后与前后(qinhu)电路连接电路连接74LS193、单元、单元(dnyun)电路设计电路设计 1、数控、数控基准电源基准电源 单脉冲单脉冲 产产 生生 电电 路路 RD 接接双掷开关。双掷开关。RD=1时,直接清时,直接清0;RD=0时,正常工作。时,正常工作。单脉冲单脉冲 产产 生生 电电 路路“+”按键按键(n jin)产生步进产生步进“”按键按键产生步进产生步进分别接分别接4个个双掷开关双掷开关用于置数用于置
11、数分别接分别接D/A转换器的转换器的4个输入端。个输入端。LD接双掷开关。接双掷开关。LD=1时,计数,实现步进;时,计数,实现步进;LD=0时,时,CP上升沿时刻置数:上升沿时刻置数:Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0第16页/共58页第十七页,共58页。3、D/A转换电路转换电路 D/A转换电路有多种型号,我们转换电路有多种型号,我们(w men)选用最常用的选用最常用的DAC0832 D/A转换芯片转换芯片为例,说明为例,说明D/A转换电路的设计。转换电路的设计。、内部结构内部结构、单元电路设计、单元电路设计 1、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源第17页/共58页第十八页,共58页
12、。、单元、单元(dnyun)电路设计电路设计 1、数、数控基准电源控基准电源数据数据输入输入端端输入输入寄存寄存器选器选通端通端DAC寄存寄存器选通端器选通端模拟地模拟地电源电源515V数字地数字地?ILE:信号允许端,:信号允许端,高电平有效;高电平有效;CS:片选端,片选端,低电平有效;低电平有效;WR1:写输入端:写输入端1,低电平有效。低电平有效。XFER:信号传送控制端,:信号传送控制端,低电平有效;低电平有效;WR2:写输入端:写输入端2,低电平有效。低电平有效。第18页/共58页第十九页,共58页。、单元电路设计、单元电路设计 1、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源VREF:
13、参考电压输入端,电压范围为:参考电压输入端,电压范围为10V;Iout1:D/A转换器电流输出端,接外部运放的转换器电流输出端,接外部运放的反相输入端反相输入端;Iout2:D/A转换器电流输出端,接外部运放的转换器电流输出端,接外部运放的同相输入端;同相输入端;RF:反馈电阻端,内部已有与倒反馈电阻端,内部已有与倒T型网络型网络(wnglu)匹配的电阻匹配的电阻R。接外部运放的输出端。接外部运放的输出端。第19页/共58页第二十页,共58页。、DAC0832基本工作方式基本工作方式(fngsh)双缓冲方式双缓冲方式(fngsh):两级寄存器均工作在输入锁存状态,即两级寄存器均工作在输入锁存状
14、态,即 、单元、单元(dnyun)电路设计电路设计 1、数控、数控基准电源基准电源ILE=0 或或 CS=1 或或 WR1=1 WR2=1 或或 XFER=1第20页/共58页第二十一页,共58页。、DAC0832基本工作方式基本工作方式(fngsh)单缓冲方式单缓冲方式(fngsh):一级寄存器锁存,另一级直通一级寄存器锁存,另一级直通。、单元电路设计、单元电路设计 1、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源第21页/共58页第二十二页,共58页。、DAC0832基本基本(jbn)工作方式工作方式完全直通方式完全直通方式:两级寄存器均工作在直通状态,即两级寄存器均工作在直通状态,即 、单元电
15、路设计、单元电路设计 1、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源ILE=1 CS=WR1=WR2=XFER=0第22页/共58页第二十三页,共58页。、D/A转换电路的连接及参数设置转换电路的连接及参数设置连接方式连接方式(fngsh):采用完全直通方式:采用完全直通方式(fngsh)。、单元、单元(dnyun)电路设计电路设计 1、数控、数控基准电源基准电源也可自选反馈也可自选反馈(fnku)电阻,接在电阻,接在U O与与IOUT1之间。之间。第23页/共58页第二十四页,共58页。、D/A转换电路的连接转换电路的连接(linji)及参数设置及参数设置VREF设置设置:、单元电路设计、单元电
16、路设计 1、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源8位位 D/A转换器的输出转换器的输出(shch)电压为:电压为:因计数器输出只有因计数器输出只有4位,只能接位,只能接D/A转换器中转换器中D0D7的的4位,故位,故输出电输出电压与输入端的选择有关。压与输入端的选择有关。第24页/共58页第二十五页,共58页。、单元电路设计、单元电路设计 1、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源若若选低选低4位,则:位,则:步进值为:步进值为:若取步进值为:若取步进值为:应取合适应取合适(hsh)的的VREF及步进及步进值。值。考虑考虑(kol):则应取则应取若取步进值为:若取步进值为:则应取则应取若若选
17、高选高4位,则:位,则:步进值为:步进值为:若取步进值为:若取步进值为:则应取则应取若取步进值为:若取步进值为:则应取则应取第25页/共58页第二十六页,共58页。、D/A转换电路的连接及参数设置转换电路的连接及参数设置数控基准电源输出数控基准电源输出(shch)电压范围:电压范围:、单元、单元(dnyun)电路设计电路设计 1、数控、数控基准电源基准电源若若选低选低4位,则:位,则:D=0000000000001111因因故故若若选高选高4位,则:位,则:D=0000000011110000故故第26页/共58页第二十七页,共58页。、D/A转换电路的外接运放选取转换电路的外接运放选取根据运
18、放的最大输出根据运放的最大输出(shch)电压、输出电压、输出(shch)电电流选择流选择、单元电路设计、单元电路设计 1、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源若若选低选低4位位运放的最大输出运放的最大输出(shch)电电压为:压为:若若选高选高4位位第27页/共58页第二十八页,共58页。、单元电路设计、单元电路设计 1、数控基准、数控基准(jzhn)电源电源若若选低选低4位位若若选高选高4位位运放运放(yn fn)的最大输出电流为:的最大输出电流为:、D/A转换电路转换电路(dinl)的外接运放选取的外接运放选取第28页/共58页第二十九页,共58页。、输入电压输入电压(diny)UI的
19、确定的确定、单元、单元(dnyun)电路设计电路设计 2、稳压电、稳压电路路由模电知识由模电知识(zh shi):因设计指标:因设计指标:一般一般故故考虑电源电压波动考虑电源电压波动10%,则:,则:即即取取第29页/共58页第三十页,共58页。、调整调整(tiozhng)管参数选择(三个极限管参数选择(三个极限参数)参数)、单元电路设计、单元电路设计 2、稳压、稳压(wn y)电路电路由模电知识由模电知识(zh shi):设计指标:设计指标:选管子,使选管子,使注意管子类型,注意管子类型,PNP还是还是NPN。第30页/共58页第三十一页,共58页。、运放运放(yn fn)的选取的选取、单元
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