第4章 电源硬件电路设计
本文所研究的可调电源系统硬件部分按功能大致可以分为以下几个部分：电源硬件电路的设计，可以看出整个可调稳压电源系统的电路组成主要由数字电路和模拟电路两部分的结合，就可以实现对电压的步进调节。电源的硬件电路的设计，主要包括
4.1硬件电路的总体结构
以单片机为主控模块、输入通道、输出通道、保护电路、电源电路、电压调整电路、键盘电路、显示电路、A/D、D/A转换电路等。
图4.1 系统结构框图
硬件总体结构框图如图4.1所示。由结构框图可见，可调电源系统系统以单片机为核心，电源的输出电压由电压调整电路和键盘实现电压的步进可调。
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可调稳压电源硬件部分按模块化功能由电源模块、调压模块、D／A转换模块、A/D转换模块、显示与键盘模块、主机电路模块等组成，图4.1所示是该直流数控稳压电源的结构原理框图。
键盘输入的调节数字信号送给单片机处理，一方面将通过D/A转换控制输出的电压与取样电压经过NE5534比较放大，调节PWM脉宽，以实现电压的步进调节，得到所需的电压值。另一方面输出的电压在经过A/D转换成数字信号，由单片机处理，通过数码过显示出来，能直观的显现出来。
单片机快速、准确的进行电压取样采集、数据处理、显示和控制主要是时钟电路提供的时钟频率，使单片机正常的协调处理各项任务。各个器件工作的电源电压主要有电源电路提供。则电压的步进调节就通过键盘进行步进调节，可以实现“+”、“-”的步进调节，电压调节的范围为0V~18V，可以电压细调（即每步进为0.05V）和电压粗调（即步进为1V），A/D、D/A转换电路主要实现数字信号和模拟信号的转换而达到控制的要求。而输出的电压值要能直观的看到就要通过相应的显示电路显示到相应的界面上，如液晶、数码管、点阵等。其中保护电路就是保护被测物体避免被损坏。
4.2主机电路设计
主机选用INTEL公司的MCS-51系列单片机89C51来实现，利用单片机软件编程灵活、自由度大的特点，可擦除下载，力求用软件完善各种控制算法和逻辑控制。本系统选用的89C51芯片时时钟可达12MHZ，运算速度快，控制功能完善，完全能满足温度控制系统的要求。其内部具有128字节数据存储器RAM，还可以通过地址、数据线进行外围扩展。而且内部含有4KB的EPROM不需要外扩展存储器，也有数据通信接口，通过TXD、RXD与PC机连接，可以进行人机操作，使得操作更加简单、方便。具有五个中断源，两个中断优先级，两个外部中断、两个定时中断还用一个通信中断，可以对温度检测进行实时处理和分时操作，这样就可以对被测物体温度监测更加准确、延时性更小，同时也可使系统整体结构更为简单实用。
如图2.3所示：单片机和时钟电路、复位电路以及电源电路构成了单片机的最小系统，即温度控制系统的主机电路。用来处理可调电压源的数字信息并控制各部分的正常工作。其中单片机的I/O口，即P0、P1、P2和P3用来接相应的显示设备，键盘输入以及A/D、D/A转换电路等，这些I/O分别用来控制处理电压值的调节和模拟与数字信号的相互转换、电压值显示、电压步进调节等。
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图4.2 主机电路示意图
4.3 系统电源模块硬件电路设计
该直流稳压电源主要由四部分组成：电源变压及整流电路、模数转换电路、单片机控制电路和数码管显示电路。 4.3.1 系统供电模块电路设计
4.3中，220V市电经220V／17.5V变压器降压后得到的双17.5 V交流
电压，经过一个全桥整流滤波后可得到±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，其电路图如4.3所示。
另一路经三端稳压器LM7815得到+15 V，再经过LM7805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，再经过LM7905得到-5V电压，电路中采用发光二极管作为电源指示灯，方便检查和调试电路。以作为系统本身的工作电源，其电路图如4.4、4.5所示。
对于来自电源侧的高频干扰不能抑制，导致电流纹波很大，因此在整流电路
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在图
后加入高频电容改善纹波效果。给各器件提供电源，使其更好的工作。同时还采用了保护电路，在正、负电源两端分别串联了保险管起双重保险，当负载功率过大保险丝就会熔断，三端集成稳压管的输入、输出反接了二极管保护，避免反向电流过大击穿稳压管，起到了很好的保护作用，电源电路如图4.3和4.4所示。
图4.3 正负21V电源电路图
图4.4 正负15V电源电路图
LM7805和LM7905的连接方法都一样。变压器将的市电降压后再通过整流桥
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