直流数控可调稳压电源的设计

　　

0 引言

　　直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变
化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测
量领域中有着重要的实际应用价值。本设计给出的稳压电源的输出电压范围为

0

～

18 V，额定工作电流为 0.5 A，并具有"+"、"-"步进电压调节功能，其最小步进

为

0.05 V，纹波不大于 10 mV，此外，还可用 LCD 液晶显示器显示其输出电压

值。
　　

1 系统硬件设计

　　本系统由电源模块、调压模块、

D／A 转换模块、显示与键盘模块组成，图 1

所示是该直流数控稳压电源的结构原理框图。
　　

1.1 系统电源模块

　　在图

1 中，220 V 市电经 220 V／17.5 V 变压器降压后得到的双 17.5 V 交流

电压，经过一个全桥整流后可得到

±21 V 两路电压，其中一路+21 V 电压供给调

整管，作为电源对外输出，另一路经三端稳压器

7815 得到+15 V，再经过 7805

得到

+5 V 的电压。-21 V 的电压则经三端稳压器 MC7915  得到-15 V 电压，以作

为系统本身的工作电源。
　　

1.2 电压调整模块

　　该稳压电源中的电压调整模块电路如图

2 所示。其中调整管采用复合管形式

(由 Q1、Q3 组成)，以实现大电流输出，由于该设计要求 Iomax=0.5 A，Iomin=0 
A，Pm=(Vimax-Vomin)Iomax=(18-0)×0.5=9 W，因此，本电路中的调整管可选
TIP41(其 Icmax=6 A>Iomax=0.5 A；Pcw=65 W>9 W，VCEOmax=100 V>18 V)，
当然，也可以选用

2N5832。

　　电路的比较放大采用运放

NE5534  来设计，该器件具有共模抑制比高，响

应速度快和压摆率高的特点。设计时可由

R10、R11A、R12 组成分压取样电路，并

要求

R10／(R11A+R12)=1／4，即当输出电压存在

△UO=0.05 V 时，△Ua=0.04 

V，这与 DAC 的输出(10／255=0.04V=1LSB)变化一致。事实上，经过 DAC 转换
以将电流转换为电压并进行电压放大后，即可将得到的

10 V 电压送比较器

NE54534 的同相端作为比较的基准电压。由于 DAC0832 是 8 位的 D／A 转换器，
故有

255 步进。由此，当 CPU 控制 DAC 变化 1LSB 时，其对应 Va 的变化为 0.04 

V，故 Uout 的可调变化量为 0.05 V(步长)。NE5534 和 Q1、Q3 及取样电路构成的
负反馈电路可实现调节输出电压的目的

(稳压)。

　　电路中的过流保护由

R9 与 02 完成。当 Io>0.7A 时，VR9=R9Io

≥1×0.7=0.7 

V，此时 Q2 导通，并对调整管 Q3 的基极分流，使 TIP41 的导通电阻增大，输
出电压降低，从而达到过流保护的目的。必要时，也可接入一红色发光二极管作
为过流指示。该系统的短路保护采用保险管来完成。
　　

1.3 D／A 转换模块

　　本系统中的数模转换电路如图

3 所示。它由 DAC0832、两级低漂移的运放

μA714 及 VREF 电路组成。DAC0832 和运放 U3A 将 CPU 发出的 8 位二进制数据
转换成

0～-5 V 的电压，然后经运放 U3B 反向放大 2 倍，以得到 0～10 V 电压。

因此，该

DAC 的转换分辨率为 10／(28-1)=0.04 V，即 CPU 输出给 DAC 的数据