简易数控直流稳压电源设计 第2页
第二章 系统电路设计分析
一、数字控制部分
本设计的数字控制部分电路如图2（主电路原理图）所示。该电路的核心是两片级联的BCD加/减计数器CD40192，完成00~99的计数功能，CD40192的预置输入端D0~D3与BCD码拨盘开关相连，构成电压预置功能。预置输入由CD40192的（PE\）端控制。为此，在（PE\）端接入复位开关S4。设置输出电压时，只要把BCD拨盘的开关调置好，在按S4即完成设置功能。电路刚接通电源时（PE\）端出现低电平，此时自动地把拨盘开关的预置电压送入CD40192。需要更改时，重复上述的过程。数字输出的加/减控制是由“+”或“-”按键开关完成。按下“+”或“-”按键，则产生数字输入的脉冲输入到CD40192的CPU或CPD端，控制CD40192的输出是“+1”或是“-1”变化。为了消除按键的颤抖脉冲，引起输出的误动作，分别在控制口接入两只双D触发器（CD4103）。它们构成单稳态触发器。为了完成自动扫描，还加入CD4060，产生频率为8HZ的脉冲，以及由CD4011和CD4069构成的选通门。
下面具体分析是如何完成“+1”功能的。当“+”按键按下时，IC1A的CP1端（3脚）为高电平。Q1（1脚）为“0”。IC5的CPU端（5脚）为低电平。IC1AQ\1端则为高电平,通过Rt对Ct充电.设计时使充电常数RtCt≤1S。当 Ct的电平充电到“高”电平时（Ct接到IC1A的S1端）状态翻转。此时，IC1AQ1端是高电平。完成“+1”功能时，“+”按钮按下时间≤1S，此时+5V通过R4（100KΩ）对电容（10uF）充电，由于时间不够长，所以电容两端即IC2A 1脚为低电平，3脚为高电平，所以，IC5的CPU脚呈现高电平，实现了加“1”的功能。完成减“1”的功能是类似的，这里不再叙述。“自动电压步进（减）扫描”功能是如何完成的呢？CD4060与电子手表石英晶体（频率为32768HZ）构成振荡器及分频电路。经过2的12次方分频输出频率为8HZ的脉冲。若“+”按键按到1S后仍未释放，此时电容（10uF）充电到高电平，则CD4060来的脉冲串能通过选通门顺利加到IC5的CPU端，实现连续加“1”，即自动电压步进扫描。类似的，“-”键按住不放，则实现电压步减扫描。
IC4C，IC4D，IC4E，IC4F，IC9A，IC9B是用来防止减计数到“00”时一下翻到“99”所设置的逻辑电路。工作原理是利用减计数到“00”时IC5与IC6的借位端会输出一个低电平，并结合当减计数时，IC1A的Q1脚常“高”的特性，控制IC5与IC6的清零端，使其此时禁止减计数。只有重新按“+”键，才开始重新“+1”计数。或自动扫描步进。
二、D/A变换部分
为了降低成本，使分立的变形权电阻及运算放大器构成D/A变换。D/A变换是运放的求和运算。IC5、IC6（CD40192）输出的BCD码直接送到变形权电阻组成的输入端。D/A变换的电路原理图见图3。
Rf与R的具体取值影响输出电压的大小，他们的大小还与后面放大器的放大倍数有关。经实验及参照运放设计的实验，最后取值为：R=20KΩ，Rf=2.2KΩ Rb1≈1KΩ。
图3
三、可调稳压部分
为了获得大的负载电流，可调稳压部分使用了集成稳压块CW7805。CW7805原本是输出固定电压为5V的集成稳压块，但可以外接电路来改变输出电压值。
可调稳压的简化原理图见图4，有关它的分析很多书上都有介绍，现对其作简要分析。设运放理想，开环增益很大。这时，可认为运放输入电压Vi很小，即
Vo≈V1+V2=Vin*R/(R1+R2)+5R3/R3+R4
由上式可见，Vo与 Vin之间的线性关系，当Vin变化时，输出电压改变。Vin 电压的基准点是可调的，也就是说Vin 电压的变化范围可以从正电压变化到负电压。因而Vo的变化可从0.0～9.9V。经过实验证明：这种可调稳压输出具有良好的负载特性，输出最大电流达1.5A。电压的输出端接上500mV的负载（在输出电压为5V时测试）与未接负载（空载）之间输出电压仅差0.04V。
图4
四、电源部分
（1）±15V电源（0.7A） ±15电源电路图如图5（电源电路原理图）
对于滤波电容的选择，要考虑：①整流管的压降；②7815/7915最小允许压降Ud;③电网波动10%。从而
允许纹波的峰峰值△=18×1.414（1-10%）-0.7-Ud-15=4.9V
按近似电流放电计算，并设通角为零，则C=I×△t÷△u=0.7×1/100÷4.9=1430uF选取滤波电容C=2200uF/30V
(2) ±5V电源（1A） ±5V电源电路如图5
允许纹波的峰峰值△（max）= I×△t÷△u =9×1.414（1-10%）-1.4-2.3-5=2.76V
C=I×△t÷△u =1×1/100÷2.76=3600uF 选取滤波电容C=4700uF/16V