程控直流電源的設計

LM317是一款輸出可變電壓的三端穩壓塊，通過調節控制端電壓，而改變輸出端的電壓，LM317的控制端電壓與輸出端電壓的基準電壓約為1.25V. 只要給輸出端-1.25-13.75V的電壓值，我們就可以得到0-15V的輸出電壓。控制端電壓我們可以通過單片機最小系統實現智能控制，將DA信號運算放大調整到-1.25-13.75V。

一：設計方案

以穩壓芯片LM317為主要的恒定電壓輸出，通過MSP-430153系列單片機作為控制系統，完成信號的采樣和數值的顯示，以實現恒定電壓輸出的動態調整。該方案制作簡單，成本較低，適合于初學者學習和制作。本設計分為：①整流；②穩壓輸出；③單片機最小系統；④集成運算放大；⑤過流保護電路；⑥系統供電網絡。該方案原理方框圖如圖1所示。

①整流電路

采用橋式整流，充分地利用了電源，提高了電源的利用率，比起半波整流輸出電壓提高了一倍。如圖2：

②LM317穩壓輸出

LM317在沒有容性的負載情況下能夠穩定輸出，但在有容性的負載時容易發生自激。為了，抑制自激，在輸出端加一個1uF的電解電容C29。但當輸出端短路時放電電流可能會損壞穩壓塊，因此，在輸入輸出極接一個二極管D16即可。C47為消除控制電壓的紋波大小，但同樣，在短路時會，放電電流會通過LM317的調整管和基準放大管而損壞穩壓塊，故在控制端好輸出端加一個保護二極管D19。如圖3

③單片機最小系統

單片機最小系統為整個系統的核心，包括信號的采集，輸入輸出的空制等。

④集成運算放大器

集成運算放大器采用LM324,利用差動放大電路，將DA輸出信號（0-2.5v）放大到-1.25-13.75V反饋給LM317的控制端，是其輸出電壓在0-15V的變化范圍之內。如圖4

⑤過流保護電路

過流保護電路分軟件保護和硬件保護兩部分，軟件保護為輔助保護，硬件保護為主要保護.

軟件保護通過程序控制，不斷查詢采樣到的信號看是否超過設定的最大值，如果超了

由單片機執行相應的中斷服務程序，將信號發送給驅動電路，斷開整個回路.

硬件保護電路利用繼電器的工作原理，當電流過大時，將采集到的信號（采集到的信號為200mV）經過放大到使三級管導通（0.7v）,驅動繼電器工作。此時繼電器的常閉觸點斷開，整個電路停止供電。但帶來了一個問題就是，整個回路一但停止供電，那么繼電器也就不在工作而自動復位，如果，電路還處于功率過大或者電路狀態的話，那么，驅動電路又將驅動繼電器工作而形成惡性循環，不斷的斷開-復位-斷開，如果，長期這樣將會損壞繼電器達不到保護電路的目的。在這種情況，可以利用繼電器的自鎖功能來解決這一難題，要想繼電器一直工作就必須給它持續供電，這樣，我們就這好通過常開觸點另外供電，一但電路電流過大，繼電器工作常閉觸點斷開，整個回路斷開，但常開觸點閉合另外給繼電器供電而實現繼電器的自鎖功能。已達到真正保護電路的效果（繼電器復位需加一個復位開關執行手動復位）如圖5