作者： 发布日期：2016-08-18 10:40 信息来源：http://www.nenghua003.com/
几乎所有的电子电路都需要稳定的直流电源，特别是在检定检修指示仪表时，除了要有合适的标准仪器外，还必须要有合适的直流电源及调节装置。传统的直流稳压电源已经具备了上述功能，且在稳压方面已经达到了很高的标准，能满足各种场合的需求。
在实际的产品开发设过程中，为了检测产品的相关功能参数，通常需要了解电流的变化情况，而传统的电源不能提供实时电流参数，此时必须使用万用表等仪器来测量电流值，其过程繁琐，影响工程进度。因此，迫切需要一种具备传统稳压电源的功能，同时能显示电压、电流参数的电源设备。本文将以此为出发点介绍一种可以观察电压、电流值实时变化的稳压电源。
本文介绍一种可视化直流稳压电源系统，系统以STC89C52RC单片机监测电压值，采用输出端压降方式计算电源输出电流，并将电源电压、电流值通过LCD液晶显示器实时显示。电源部分采用开关型稳压电路和线性稳压电路相结合的方法设计。
设计要求
可视化直流稳压电源主要给实验室等小功率电子设备提供工作电压，在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%～-20%条件下应具备以下功能：
①输出电压可调范围为5V～12V；
②最大输出电流为1.5A；
③电压调整率≤0.2%；
④负载调整率≤0.1%；
⑤效率≥40%；
⑥具有过流及短路保护功能；
⑦实时显示电压、电流值。
可视化直流稳压电源设计的关键在于稳压以及电流、电压的精确显示。
设计方案
本系统以STC89C52RC为显示模块，主电路采用DC/DC变换器与线性调节器相结合的结构，既减小了输出纹波电流，又降低了系统的功耗。系统采用双积分A/D转换器ICL7135实现输出显示，单片机系统通过对输出电压的检测来读取显示电压和电流值，并通过用LCD液晶显示输出电压电流值。
图1 硬件主电路系统结构图
硬件主电路系统的结构如图1所示。220V、50Hz电压通过变压器降压及整流滤波后得到所需直流电压，该电压通过开关电源电路实现电压调节。电子滤波器进一步降低开关电源的输出纹波。从电子滤波出来的电压经过精密电阻后即是输出电压。在精密电阻前后分别进行两次电压采样，经过A/D转换后送入单片机。单片机将输出采样电压作为系统的输出电压送入LCD上显示。同时单片机还将输出采样电压与比较采样电压进行减法运算，将压降值通过精密电阻转换为电流值也送入LCD显示。
硬件系统
1电源主电路设计
主电路采用开关电源（DC/DC变换器）和线性调整晶体管相结合的结构，电路原理如图2所示。开关电源部分使用的是L4960芯片。该芯片最大输出电流为2.5A，输出电压范围为5.1～40V，具有较高的开关频率（典型应用为100kHz），效率可达90%，芯片内部具有过热保护、过流保护的功能，只需很少的外部元件就可构成大电流输出的开关电源。芯片的技术性能可以满足设计要求。
图2 电源主电路图
220V、50Hz的电经变压器降压及整流滤波后得到大约24的直流电压，该电压加到开关电源的输入端。L4960的输出电压由下式计算：
Uo=UREF(1+R4/R3)=5.1×(1+R4/R3) (1)
系统要求输出电压能达到12V，考虑到线性调节部分的压降，该电路的最高输出电压设计在15V左右。反馈引脚（2脚）引入到电子滤波器（线性调节器）回路，根据输出电流和负载电阻的大小，自动降低输出电压来减小线性调节器的功耗。R4采用10K电位器调节，由式（1）不难算出，当R3=1K时，U0 = 5.1～15V。
图2中的电子滤波器（即线性调节器）由R6、C7和VT1组成。仅由R4和C7组成的RC低通滤波器虽然能减小U0输出的纹波电压，但其带负载能力很差。为此增加了一级射随器VT1，它采用电流放大系数的达林顿晶体管TIP122，来提高低通滤波器带负载的能力。图2中C7的大小对滤波效果影响显著，该值为100μF时纹波电流很小，但小电流输出时的动态响应较慢，故本设计中的C7取值为10μF。
