專利名稱：一種普及型數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字式可調(diào)壓的直流穩(wěn)壓電源。
目前，數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源大多數(shù)都采用微處理器和專用的數(shù)－模轉(zhuǎn)換器，這種數(shù)－模器件的分辨率一般不小于八位二進(jìn)制。雖然其精度高、分檔細(xì)，但其價(jià)格也較高，在一般的電子實(shí)驗(yàn)室、教學(xué)、維修、日常生活等一般場(chǎng)合顯得大材小用，其優(yōu)良的性能也不能得到很好的發(fā)揮。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種普及型的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，它采用普通的數(shù)字電路，能滿足一般應(yīng)用場(chǎng)合的需要。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它由電壓調(diào)整電路、比較放大電路、數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼顯示電路、輸出通斷控制電路、過電流檢測(cè)電路等組成。由計(jì)數(shù)電路設(shè)定的電壓數(shù)據(jù)，一路送至譯碼顯示電路，另一路送至數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路，產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，送至比較放大電路，與電壓調(diào)整電路的輸出電壓作比較、放大，控制電壓調(diào)整電路，完成穩(wěn)壓過程。數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路由加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和互補(bǔ)模擬開關(guān)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其實(shí)質(zhì)是一模擬電子電位器，它受控于計(jì)數(shù)電路，根據(jù)計(jì)數(shù)電路送來的數(shù)據(jù)產(chǎn)生不同的分壓比，對(duì)固定參考電壓進(jìn)行分壓，產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓供比較放大電路使用。輸出通斷控制電路對(duì)輸出電壓進(jìn)行通、斷控制。過電流檢測(cè)電路對(duì)輸出電流進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)電流過大時(shí)，使輸出通斷控制電路關(guān)閉輸出，保護(hù)電路免受損壞。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于(1)采用普通的數(shù)字電路，生產(chǎn)、維修都較方便；(2)省去了專用的、昂貴的數(shù)－模轉(zhuǎn)換器，使整機(jī)價(jià)格降低，便于普及；(3)其輸出電壓的誤差與一般應(yīng)用場(chǎng)合的要求相適應(yīng)。
附圖1是本實(shí)用新型的原理框圖，它包括電壓調(diào)整電路(1)、比較放大電路(2)、數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路(3)、計(jì)數(shù)電路(4)、譯碼顯示電路(5)、輸出通斷控制電路(6)、過電流檢測(cè)電路(7)、供電電路(8)。
附圖2(a.b)是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
附圖3(a.b.c)是本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
以下結(jié)合
本實(shí)用新型的兩個(gè)實(shí)施例。
附圖2a中，數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路由加權(quán)電阻R1－R10和模擬開關(guān)K1－K10組成，R1－R10相串聯(lián)，K1－K10并聯(lián)在每個(gè)電阻上，當(dāng)某一開關(guān)閉合時(shí)，與之并聯(lián)的電阻就被短路掉，電阻是按8421碼加權(quán)的。模擬開關(guān)K1－K5與K6－K10呈互補(bǔ)關(guān)系，K1－K5受控于計(jì)數(shù)電路的輸出數(shù)據(jù)，K6－K10受控于計(jì)數(shù)電路輸出數(shù)據(jù)的反碼，這樣當(dāng)AC點(diǎn)間的阻值減小時(shí)，BC點(diǎn)間的阻值增大，反之亦然，而AB點(diǎn)間的總阻值則保持不變。該數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路相當(dāng)于一個(gè)電位器，C點(diǎn)是電位器的動(dòng)觸點(diǎn)，當(dāng)計(jì)數(shù)電路的輸出數(shù)據(jù)變化時(shí)，該電位器的分壓比發(fā)生變化，C點(diǎn)的輸出電壓Vo也隨之改變，Vo值與計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)值成線性比例關(guān)系，它為比較放大電路提供基準(zhǔn)電壓。加權(quán)電阻本身存在著的誤差和模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻是本實(shí)用新型產(chǎn)生輸出電壓誤差的主要因素，實(shí)驗(yàn)證明，若選用五色環(huán)碳膜電阻和普通的模擬開關(guān)，該誤差可控制在0.1伏左右。
電壓調(diào)整電路由晶體管Q1、Q2、Q3、電阻R16等組成，Q3受控于比較放大電路的輸出，它的C－E極間電阻的變化，通過Q2控制Q1的C－E極間電阻，使輸出電壓Vout得到控制。比較放大電路由電壓比較器IC1－a、微調(diào)電阻W2等組成，該電路以數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓Vo作為基準(zhǔn)電壓，對(duì)輸出電壓Vout進(jìn)行比較放大，去控制電壓調(diào)整電路。當(dāng)Vout升高時(shí)，IC1－a輸出電平升高，Q3的C－E極間電阻減小，Q1的C－E極間電阻增大，使Vout降低；當(dāng)Vout降低時(shí)，IC1－a輸出電平降低，Q3的C－E極間電阻增大，Q1的C－E極間電阻減小，使Vout升高。微調(diào)電阻W2用于確定輸出電壓Vout值與計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)值之間的比例系數(shù)，使輸出電壓Vout的值與計(jì)數(shù)電路的計(jì)器值相對(duì)應(yīng)。
計(jì)數(shù)電路由IC4、IC5－a、IC3－e、IC3－f、UP鍵、DOWN鍵等組成。計(jì)數(shù)值分為整數(shù)部分和小數(shù)部分，IC4為整數(shù)部分計(jì)數(shù)器，它是四位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，其數(shù)據(jù)輸出端QA、QB、QC、QD一路送至數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路，控制基準(zhǔn)電壓Vo的整數(shù)部分，另一路送往譯碼顯示電路的整數(shù)部分。IC5－a為小數(shù)部分0.5伏計(jì)數(shù)器，其輸出端Q.Q一路送往數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路，控制基準(zhǔn)電壓Vo的小數(shù)部分，使輸出電壓能夠以0.5伏為步長遞增或遞減，另一路送往譯碼顯示電路的小數(shù)部分。這樣，計(jì)數(shù)值的范圍為8421碼的0000.0～ 1111.1，相當(dāng)于十進(jìn)制的0～15.5，步長為0.5，相應(yīng)的輸出電壓Vout的范圍為0～15.5伏，步長為0.5伏。按鍵UP或DOWN分別控制計(jì)數(shù)電路作遞增或遞減計(jì)數(shù)，當(dāng)按住UP或DOWN鍵不放時(shí)，由IC3－e、IC3－f組成的振蕩電路起振，產(chǎn)生約2Hz的脈沖信號(hào)，使計(jì)數(shù)器自動(dòng)遞增或遞減。C1、R17組成初始化電路，在開機(jī)時(shí)，把計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)值予置成8421碼的1100.0，相當(dāng)于十進(jìn)制的12.0。
在附圖2b中，譯碼顯示電路由IC6、IC7－a、IC7－b、IC8、IC9－b、Q8、Q9、Q10和七段數(shù)碼管P1(十位)、P2(個(gè)位)、P3(小數(shù)位)等組成。本實(shí)施例的譯碼電路分為兩部分8421碼－BCD碼轉(zhuǎn)換電路和BCD碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)電路。IC7－a、IC7－b、IC8、IC9－b 為8421碼－BCD碼的轉(zhuǎn)換電路，該電路把計(jì)數(shù)電路整數(shù)部分IC4的輸出QA、QB、QC、QD譯成BCD碼，產(chǎn)生的BCD碼從QA′、QB′、QC′、QD′端輸出個(gè)位數(shù)據(jù)，從QH端輸出十位數(shù)據(jù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器IC4的輸出為8421碼的0000～1001時(shí)，QD′、QC′、QB′、QA′的輸出也為相應(yīng)的0000～1001，QH輸出為0；當(dāng)計(jì)數(shù)器IC4的輸出分別為8421碼的1010、1011、1100、1101、1110、1111時(shí)，對(duì)應(yīng)的QD′、QC′、QB′、QA′的輸出分別為0000、0001、0010、0011、0100、0101，QH輸出為1。IC6為BCD碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)電路，與個(gè)位數(shù)的數(shù)碼管P2相連；由于十位數(shù)的筆劃簡單，故不需譯碼，QH的輸出經(jīng)IC8－d構(gòu)成的非門進(jìn)行反相，由Q10驅(qū)動(dòng)十位數(shù)的數(shù)碼管P1；小數(shù)位只顯示“0”和“5”，故也不需譯碼，由小數(shù)位0.5伏計(jì)數(shù)器IC5－a輸出的Q.Q信號(hào)，經(jīng)Q8、Q9分別驅(qū)動(dòng)與小數(shù)位數(shù)碼管P3的“0”和“5”相關(guān)的筆劃。數(shù)碼管P1左上角的LED發(fā)光管作為輸出通斷指示，點(diǎn)亮?xí)r表示有輸出電壓Vout，熄滅時(shí)表示Vout被切斷。
附圖2a中，輸出通斷控制電路由IC5－b、IC9－a、允許輸出鍵ON、禁止輸出鍵OFF等組成，按OFF鍵時(shí)，IC5－b的Q端輸出高電平，通過D2使Q3導(dǎo)通，Q1截止，電壓調(diào)整電路不工作，輸出電壓Vout被切斷，按ON鍵時(shí)，IC5－b的Q端為低電平，D2截止，電壓調(diào)整電路正常工作，同時(shí)Q7導(dǎo)通，點(diǎn)亮輸出通斷指示燈，當(dāng)按UP鍵或DOWN鍵調(diào)節(jié)電壓時(shí)，通過或門IC9－a使IC5－b置位，其Q端輸出高電平，禁止Vout輸出；另外，開機(jī)時(shí)由C2、R18構(gòu)成的上電復(fù)位電路也能通過或門IC9－a使IC5－b置位，其Q端輸出高電平、禁止Vout輸出。
過電流檢測(cè)電路由電壓比較器IC1－b、電阻R11－R14、微調(diào)電阻W1等組成，R12、R13、R14、W1為IC1－b輸入端的耦合電阻，R11為電流取樣電阻，當(dāng)輸出電流增大到某一值時(shí)，R11上的壓降足以使IC1－b翻轉(zhuǎn)輸出高電平，通進(jìn)或門IC9－a使IC5－b的Q端輸出高電平，禁止Vout輸出。被檢測(cè)電流的最大值由微調(diào)電阻W1設(shè)定。
供電電路由三端穩(wěn)壓器IC2等組成，＋20～＋30伏的輸入電壓Vin經(jīng)IC2穩(wěn)壓供數(shù)字電路使用，同時(shí)作為數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路的固定參考電壓。
另一實(shí)施例的電路如附圖3所示。
在附圖3b中，電壓調(diào)整電路由Q1、Q2、Q3、L、D2、IC4－a、IC3－a、IC3－b及光電耦合器PC－A等組成，這是一個(gè)它激式開關(guān)電源電路，采用脈寬調(diào)制。IC3－a、IC3－b、C1、R19、PC－A等組成可調(diào)脈寬振蕩電路，脈沖寬度由PC－A的極間電阻給予調(diào)節(jié)，極間電阻越小，脈寬越窄，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)由IC4－a驅(qū)動(dòng)Q3，控制開關(guān)管Q1導(dǎo)通或截止。L為儲(chǔ)能電感，D2為續(xù)流二極管。電壓調(diào)整電路由L線的電平控制其輸出Vout的通斷，當(dāng)L線為高電平時(shí)，振蕩電路產(chǎn)生的脈沖能通過與非門IC4－a，輸出Vout為通狀態(tài)；當(dāng)L線為低電平時(shí)，IC4－a輸出高電平，使Q3導(dǎo)通，Q1截止，輸出Vout被切斷。
比較放大電路由電壓比較器IC1－a、電阻R20、W1、光電耦合器PC－B等組成，該電路將輸出電壓Vout與M線來的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較放大，當(dāng)Vout升高時(shí)，IC1－a輸出電平升高，使PC－B的電流增大，PC－A的極間電阻減小，導(dǎo)致振蕩電路的脈寬變窄，輸出電壓Vout降低。
過電流檢測(cè)電路由IC1－b、R15－R18、W2等組成，工作原理與上一實(shí)施例相同，N線為其輸出端。
供電電路由Q4、D1、IC2等組成，＋45～＋55伏的輸入電壓Vin經(jīng)Q4、D1進(jìn)行一級(jí)穩(wěn)壓，向電壓比較器IC1供電，再經(jīng)IC2進(jìn)行二級(jí)穩(wěn)壓，向數(shù)字電路供電。
在附圖3a中，數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路由加權(quán)電阻R1－R14、模擬開關(guān)K1－K14等組成，電阻是按BCD碼加權(quán)的、IC5－a－IC5－f構(gòu)成數(shù)據(jù)反碼電路，工作原理同上一實(shí)施例。
計(jì)數(shù)電路由IC6、IC7、IC8－a組成，IC6、IC7均為BCD碼雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器，IC6為十位數(shù)計(jì)數(shù)器，IC7為個(gè)位數(shù)計(jì)數(shù)器，IC8－a為小數(shù)位0.5伏計(jì)數(shù)器?？偟挠?jì)數(shù)范圍為BCD碼的000000.0～111001.1，相當(dāng)于十進(jìn)制的0～39.5，步長為0.5。IC4－b、IC4－c、IC12－b、IC3－c、IC3－d、K15及UP鍵、DOWN鍵等組成整數(shù)部分計(jì)數(shù)器的遞增、遞減控制電路，IC3－c、IC3－d組成約2Hz／5Hz振蕩電路，其振蕩與否受門IC12－b控制，當(dāng)門IC12－b輸出低電平時(shí)，振蕩電路停振。振蕩電路的輸出分別由IC4－b、IC4－c控制送向個(gè)位計(jì)器器IC7的加、減時(shí)鐘端，當(dāng)按下UP鍵、門IC4－c打開，同時(shí)振蕩電路起振，把脈沖送向計(jì)數(shù)器IC7的加法時(shí)鐘端CPu，計(jì)數(shù)電路作遞增計(jì)數(shù)；當(dāng)按下DOWN鍵，門IC4－b打開，同時(shí)振蕩電路起振，把脈沖送向計(jì)數(shù)器IC7的減法時(shí)鐘端cpd，計(jì)數(shù)電路作遞減計(jì)數(shù)。當(dāng)模擬開關(guān)K15斷開時(shí)，振蕩電路的頻率為2Hz，用于普通速度的調(diào)節(jié)，當(dāng)K15接通時(shí)，振蕩電路的頻率為5Hz，用于快速調(diào)節(jié)。K15受OFF鍵控制，按下OFF鍵K15導(dǎo)通。0.5伏鍵能觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的0.5伏計(jì)數(shù)器IC8－a作0伏、0.5伏的狀態(tài)變換，R22、C3構(gòu)成按鍵消抖動(dòng)電路。IC8－a的復(fù)位端受DOWN鍵或UP鍵的控制，在作遞增或遞減計(jì)數(shù)時(shí)，IC12－b輸出高電平，把IC8－a置成0伏狀態(tài)。C2、R21組成初始化電路，在開機(jī)時(shí)，計(jì)數(shù)電路的整數(shù)計(jì)數(shù)器IC6、IC7被予置成一個(gè)初始值，該初始值可以通過編碼開關(guān)B0～B5設(shè)置，小數(shù)計(jì)數(shù)器IC8－a則通過C4、R24復(fù)位。
輸出通斷控制電路由IC8－b、IC12－a、OFF鍵、ON鍵等構(gòu)成，其原理與上一實(shí)施例相同，在本實(shí)施例中，OFF鍵還兼作快調(diào)鍵，與DOWN鍵、ON鍵配合使用，能快速調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)值。
在附圖3c中，譯碼電路、顯示電路由IC10、IC11、Q6、Q7、七段數(shù)碼管P1(十位)、P2(個(gè)位)、P3(小數(shù)位)等組成，IC10、IC11為BCD碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)電路，IC10為十位數(shù)譯碼，其輸出驅(qū)動(dòng)十位數(shù)碼管P1，IC11為個(gè)位數(shù)譯碼，其輸出驅(qū)動(dòng)個(gè)位數(shù)碼管P2。其余原理與上一實(shí)施例相類似。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，它包括比較放大電路(2)電壓調(diào)整電路(1)、供電電路(8)，電壓調(diào)整電路(1)受控于比較放大電路(2)，用于完成穩(wěn)壓過程，其特征在于，它還包括計(jì)數(shù)電路(4)、數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路(3)、譯碼顯示電路(5)、輸出通斷控制電路(6)、過電流檢測(cè)電路(7)，計(jì)數(shù)電路(4)的輸出數(shù)據(jù)一路送往數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路(3)，另一路送往譯碼顯示電路(5)，數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路(3)由加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和互補(bǔ)模擬開關(guān)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其輸出端與比較放大電路(2)的一個(gè)輸入端相連，比較放大電路(2)的另一個(gè)輸入端與電壓調(diào)整電路(1)的輸出端相連，輸出通斷控制電路(6)的輸出端與電壓調(diào)整電路(1)的輸入端相連，控制輸出電壓的通斷，過電流檢測(cè)電路(7)對(duì)電壓調(diào)整電路(1)的輸出電流進(jìn)行檢測(cè)，其輸出端與輸出通斷控制電路(6)相連，以便在電流過大時(shí)，通過輸出通斷控制電路(6)切斷電壓調(diào)整電路(1)的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，其特征在于計(jì)數(shù)電路(4)為8421碼或BCD碼可逆計(jì)數(shù)電路，分為整數(shù)部分計(jì)數(shù)器和小數(shù)部分計(jì)數(shù)器，由UP鍵、DOWN鍵分別控制計(jì)數(shù)電路(4)作遞增、遞減計(jì)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，其特征在于數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路(3)中的加權(quán)電阻是按8421碼或BCD碼權(quán)位加權(quán)的，各加權(quán)電阻相串聯(lián)，模擬開關(guān)并聯(lián)在每個(gè)加權(quán)電阻上，該電路中有一數(shù)據(jù)反碼電路，用于對(duì)模擬開關(guān)進(jìn)行互補(bǔ)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，其特征在于譯碼顯示電路(5)中有一8421碼－BCD碼轉(zhuǎn)換電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，其特征在于譯碼顯示電路(5)中有BCD碼－七段譯碼驅(qū)動(dòng)電路和七段數(shù)碼管，七段數(shù)碼管包括十位數(shù)、個(gè)位數(shù)和小數(shù)位數(shù)碼管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，其特征在于輸出通斷控制電路(6)中有允許輸出鍵ON、禁止輸出鍵OFF，用于選擇該電路的工作狀態(tài)，該電路還受UP鍵、DOWN鍵的控制，在進(jìn)行遞增、遞減計(jì)數(shù)時(shí)能使輸出通斷控制電路(6)處于禁止?fàn)顟B(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，其特征在于比較放大電路(2)由電壓比較器構(gòu)成，該電路中有一可變電阻用于設(shè)定輸出電壓值與計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)值之間的比例系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，其特征在于電壓調(diào)整電路(1)中有一與負(fù)載相串聯(lián)的晶體管可變電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，其特征在于電源調(diào)整電路(1)是一它激式脈寬調(diào)制的串聯(lián)型開關(guān)電源電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，其特征在于過電流檢測(cè)電路(7)由電壓比較器和電流取樣電阻等組成，電流取樣電阻串聯(lián)在電壓調(diào)整電路(1)的輸出端，電壓比較器的兩個(gè)輸入端分別與取樣電阻的兩端相接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種普及型數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，它由電壓調(diào)整電路(1)、比較放大電路(2)、數(shù)—模轉(zhuǎn)換電路(3)、計(jì)數(shù)電路(4)、譯碼顯示電路(5)等組成。由計(jì)數(shù)電路(4)設(shè)定的電壓數(shù)據(jù)一路送至譯碼顯示電路(5)，另一路送至數(shù)—模轉(zhuǎn)換電路(3)產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓送至比較放大電路(2)，與輸出電壓作比較、放大，控制電壓調(diào)整電路(1)完成穩(wěn)壓過程。它采用普通數(shù)字電路，成本低，便于普及。
文檔編號(hào)G05F1/46GK2108955SQ9123320
公開日1992年7月1日 申請(qǐng)日期1991年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月30日
發(fā)明者王建華 申請(qǐng)人:王建華