數控穩壓電源電路的製作方法

2023-05-20 05:24:36

專利名稱：數控穩壓電源電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電路，尤其是一種數控穩壓電源電路。
背景技術：
隨著社會飛速前進，用電設備與日俱增。但電力輸配設施的老化和發展滯後，以及設計不良和供電不足等原因造成末端用戶電壓的過低，而線頭用戶則經常電壓偏高。不穩定的電壓會給設備造成致命傷害或誤動作，影響生產，造成交貨期延誤、質量不穩定等多方面損失。同時加速設備的老化、影響使用壽命甚至燒毀配件，使業主面臨需要維修的困擾或短期內就要更新設備，浪費資源；嚴重者甚至發生安全事故，造成不可估量的損失。現實的生活和實驗中，常常要用到各種各樣的電源，電壓要求多樣。如何設計一個電壓穩定，輸出電壓精度高，並且調節範圍大的電源電路，成了電子技術應用的熱點。穩壓電源是能為負載提供穩定交流電源或直流電源的電子裝置。在市面上，穩壓電源產品各式各樣，有可調節的和固定的。但是普遍存在一些問題，如轉換效率低，功耗大，輸出精度不高，可調節範圍過小，不能滿足特定電壓的要求，輸出不夠穩定，紋波電流過大，並且普遍採用可調電阻器調節，操作難度大，易磨損老化。

實用新型內容本實用新型是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種數控穩壓電源電路，以提高電源的輸出精度和效率並方便使用者操作。本實用新型為解決技術問題採用以下技術方案。數控穩壓電源電路，其結構特點是，包括全波整流濾波電路、直流-直流變換電路、全橋逆變電路、LC濾波電路、電流互感器、濾波整流電路、模數轉換器、單片機、電源電路和輸入輸出設備；所述全波整流濾波電路和電源電路均與220V交流電源相連接；所述全波整流濾波電路、直流-直流變換電路、全橋逆變電路和LC濾波電路依次相連接，並由所述LC濾波電路的輸出端輸出O 180V交流電壓；所述LC濾波電路的輸出端還依次通過電流互感器、濾波整流電路和模數轉換器與所述單片機相連接；所述電源電路與所述單片機相連接並為所述單片機提供電源，所述單片機的PWM輸出端與所述直流-直流變換電路相連接，所述單片機的SPWM輸出端與所述全橋逆變電路相連接；所述單片機還與所述輸入輸出設備相連接。本實用新型的數控穩壓電源電路還具有以下技術特點。所述輸入輸出設備包括鍵盤和顯示器。所述顯示器為IXD顯示器。與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在:本實用新型的數控穩壓電源電路，利用單片機實現對穩壓電源的輸出電壓設定、輸出電壓步進調整、輸出電壓數字控制，該數控穩壓電源由全波整流、DC/DC轉換、全橋逆變(DC/AC)、LC濾波整流、A/D轉換和單片機控制單元組成。穩壓電源部分採用基於PWM控制和SPWM控制的對稱全橋功率變換器。數控部分採用A/D輸出對FGA25N120的誤差比較器的參考端進行數字給定，實現對輸出電壓的設定、步進調整和顯示等功能。文中給出了系統設計框圖，對各部分電路進行了分析，並給出了必要的實驗波形，經測試證實設計方法是可行的。本實用新型的數控穩壓電源電路，採用基於FGA25N120對稱半橋式功率變換器，並採用8位單片機AT89S52作為數控核心，通過外部A/D轉換和單片機輸出調製PWM，提高了電源的輸出精度和效率，並且方便使用者操作，實現了基於單片機的數控穩壓電源。

圖1為本實用新型的數控穩壓電源電路的結構框圖。圖2為圖1中電源電路的電路圖。圖3為圖1中的直流-直流變換電路的電路圖。圖4為圖1中全橋逆變電路的電路圖。圖5為圖1中模數轉換器的電路圖。圖6為圖1中單片機、鍵盤和顯示器的電路圖。以下通過具體實施方式
，並結合附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
參見圖1，數控穩壓電源電路，包括全波整流濾波電路、直流-直流變換電路、全橋逆變電路、LC濾波電路、電流互感器、濾波整流電路、模數轉換器、單片機、電源電路和輸入輸出設備；所述全波整流濾波電路和電源電路均與220V交流電源相連接；所述全波整流濾波電路、直流-直流變換電路、全橋逆變電路和LC濾波電路依次相連接，並由所述LC濾波電路的輸出端輸出O 180V交流電壓；所述LC濾波電路的輸出端還依次通過電流互感器、濾波整流電路和模數轉換器與所述單片機相連接；所述電源電路與所述單片機相連接並為所述單片機提供電源，所述單片機的PWM輸出端與所述直流-直流變換電路相連接，所述單片機的SPWM輸出端與所述全橋逆變電路相連接；所述單片機還與所述輸入輸出設備相連接。所述輸入輸出設備包括鍵盤和顯示器。所述顯示器為IXD顯示器。本實用新型的數控穩壓電源電路，採用AT89S52單片機實現對基於PWM控制的對稱半橋式功率變換器的數字控制，實現直流輸出電壓OV 180V設定和步進值為0.5V連續調整，最大輸出電流為200mA，同時實現了對輸出電壓和輸出電流的顯示等功能。將輸入220V的電壓進過全波整流、濾波變成直流220V的電壓，經過DC-DC變換和全橋逆變變成0-180V的可調交流電壓，經過LC濾波，濾除高次諧波後輸出。並為了測量輸出電壓的大小，將輸出電壓通過電流互感器、濾波整流、TLC1549A/D轉換後輸入單片機中進行測量比較。220V的電壓經過自製的電源電路(5V和15V)為單片機供電，為DC-DC變換和全橋逆變做啟動電路，通過鍵盤和12864顯示器實現了對輸出電壓和輸出電流的顯示。如圖2的電路為所述電源電路。由於該系統電路中需要+15V和+5V的直流供電，故我們必須設計輔助電源。輔助電源輸出採用三端穩壓器7815、7915和7805實現+15V和+5V的直流電壓。如圖3的電路為所述直流-直流變換電路。此電路使用一個全控型器件V，圖中為IGBT (絕緣柵雙極型電晶體)，並設置了續流二極體VD，在V關斷時給負載中電感電流提供通道；主要用於電子電路的供電電源，也可拖動直流電動機或帶蓄電池負載等，後兩種情況下負載中均會出現反電動勢，如圖3中Em所示。該直流-直流變換電路與單片機的PWM輸出端相連接，由單片機對其進行控制。脈衝寬度調製(PWM):保持開關周期T不變，調節開關導通時間。如圖4的電路為所述全橋逆變電路，為採用全橋逆變的(T180V的正弦波逆變輸出電路。逆變橋電路由VMl VM4等四個MOS管組成。採用雙極性的調製方式，由單片機ST89S52發出SPWM脈衝波經過硬體延時互鎖隔離電路後加在隔離驅動光耦TIL117的輸入端。光耦電源由自製電源提供。光耦的輸出脈衝為VMl和VM3的門極與VM2和VM4的門極提供驅動電流。為防止VMl與VM3或VM2與VM4組成的橋臂直通造成短路，互補的驅動脈衝之間有約2us的死區時間，並且分別以軟體編程和硬體互鎖兩種方式設定最小的安全工作死區時間。與主開關管反向並聯的快速恢復二極體VDfVD6為輸出向直流環回饋能量提供通路。單片機ST89S52輸出逆變橋SPWM驅動脈衝。單片機的I/O 口通過光耦與場效應管的門極相連，利用光耦的隔離、快速性對場效應管的門極進行控制，實現強電控制弱電。如圖5的電路為所述模數轉換器的電路圖。在此部分中使用TLC1549 10位AD轉換器對時實數據進行採集，將模擬信號轉換成數位訊號，通過單片機顯示出來並對外部輸出電路進行控制。TLC1549是一個10位開關電容器，逐次逼近型的AD轉換器。該晶片有2個數據輸入端，一個三態輸出口(CS)，I個I/O CLOCK埠和一個數字輸出埠(DATAOUT),可以實現一個三總線控制埠到總控制器的串行口的數據傳輸。內部具有自動採樣保持，可按比例量程校準轉換範圍，抗噪聲幹擾功能，而且開關電容在設計時在滿刻度時總誤差最大為4.8mV,因此可廣泛用於模擬和數字轉換電路。在輸出電路的兩端接一個2mA的電流互感器和相應的匹配電阻相接，然後通過濾波整流轉換成O 5V的直流電，以便AD能更好的採集。如圖6的電路為單片機控制電路。該控制電路由單片機AT89S52、IXD12864顯示器和按鍵等三部分組 。採用液晶顯示模塊msl2864KlXD)。串口控制，控制複雜，但可以顯示漢字和簡單圖形等，功能強大，很容易就能實現所需功能。本實用新型的數控穩壓電源電路，通過單片機輸出PWM脈衝控制晶閘管的通斷進而對DC/DC轉換電路和全橋逆變電路進行控制，來實現從220V交流電到輸出(T180V可控交流電，該電路在測試過程中輸出交流電壓範圍為(Γ180V正常，單片機輸出PWM和SPWM波形正常，DC/DC模塊和逆變模塊對於外部輸入利用自製穩壓電源供電也可正常工作。
權利要求1.數控穩壓電源電路，其特徵是，包括全波整流濾波電路、直流-直流變換電路、全橋逆變電路、LC濾波電路、電流互感器、濾波整流電路、模數轉換器、單片機、電源電路和輸入輸出設備；所述全波整流濾波電路和電源電路均與220V交流電源相連接；所述全波整流濾波電路、直流-直流變換電路、全橋逆變電路和LC濾波電路依次相連接，並由所述LC濾波電路的輸出端輸出O 180V交流電壓；所述LC濾波電路的輸出端還依次通過電流互感器、濾波整流電路和模數轉換器與所述單片機相連接；所述電源電路與所述單片機相連接並為所述單片機提供電源，所述單片機的PWM輸出端與所述直流-直流變換電路相連接，所述單片機的SPWM輸出端與所述全橋逆變電路相連接；所述單片機還與所述輸入輸出設備相連接。
2.根據權利要求1所述的數控穩壓電源電路，其特徵是，所述輸入輸出設備包括鍵盤和顯不器。
3.根據權利要求2所述的數控穩壓電源電路，其特徵是，所述顯示器為IXD顯示器。
專利摘要本實用新型公開了一種數控穩壓電源電路，全波整流濾波電路和電源電路均與220V交流電源相連接；所述全波整流濾波電路、直流-直流變換電路、全橋逆變電路和LC濾波電路依次相連接，並由所述LC濾波電路的輸出端輸出0～180V交流電壓；所述濾波器的輸出端還依次通過電流互感器、濾波整流電路和模數轉換器與所述單片機相連接；所述電源電路與所述單片機相連接並為所述單片機提供電源，所述單片機的PWM輸出端、SPWM輸出端分別與所述直流-直流變換電路、所述全橋逆變電路相連接。本實用新型的數控穩壓電源電路，具有可提高電源的輸出精度和效率並且方便使用者操作等優點。
文檔編號H02M5/42GK202978723SQ20122063709
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者丁健 申請人:滁州學院