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信控電子淺談可編程直流電源原理
可編程直流電源原理指通過外部控制來設(shè)定輸出電壓、輸出電流的穩(wěn)壓、穩(wěn)流或穩(wěn)壓／穩(wěn)流的電源。
（1）可編程直流電源的編程方式程控電源的編程方式一般有無源和有源兩種。以圖1示出的穩(wěn)壓電源為例，因?yàn)?/p>
式中Ur——電流通路中放大器的基準(zhǔn)電壓。
所以，改變反饋電阻Rf或輸人電阻Ra，或者同時(shí)改變Rf和Ra都可改變輸出值，此即所謂的無源編程法。若這種電源通過改變基準(zhǔn)電壓Ur或基準(zhǔn)電流的方式改變輸出值，就是有源編程法。
圖1用外部電阻對穩(wěn)壓電源實(shí)施有源編程的電路
控制系數(shù)N是程控電源的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)。對用Rf制系數(shù)N是產(chǎn)生單位電壓變化所要求的電阻變化，單位為Ω／v。因此，電源的輸出電壓為
式中Rf——編程電阻。
可編程直流電源原理為了獲得比較高的輸出電壓分辨率，控制系數(shù)常選用1kΩ／v或10kΩ／v。程控電源的另一項(xiàng)主要指標(biāo)是編程速度。這是控制元件改變后，Uout（或Iout）達(dá)到要求的標(biāo)稱值所需要的時(shí)間。
圖2是用外部電壓Ur對穩(wěn)壓電源實(shí)施有源編程的電路圖。通常，根據(jù)穩(wěn)壓電源所要求的輸出特性，可以控制電壓嘰為步進(jìn)電壓或斜坡電壓等不同形式，產(chǎn)生額定輸出電壓的外部控制電壓為±10V或±1V。因?yàn)閁r在電源的外面，所以，可在遠(yuǎn)地對電源進(jìn)行編程。為了獲得高分辨率的輸出設(shè)定值，Ur也可用數(shù)字方式來控制。
圖2用外部電壓Ur對穩(wěn)壓電源實(shí)施有源編程的電路圖
（2）數(shù)字式程控電源在自動(dòng)測試系統(tǒng)中，常要求以很高的編程速度來設(shè)定高分辨率的輸出值，數(shù)字式程控電源能滿足該要求，圖3是數(shù)字式穩(wěn)壓電源和穩(wěn)流電源的原理電路圖。D／A轉(zhuǎn)換器把輸入的數(shù)字式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)端的模擬電壓Ur，它的分辨率由輸人的數(shù)據(jù)位數(shù)決定。例如，如果Ur的量程為0～10V，輸入12位BCD碼（3位十進(jìn)制數(shù)），則數(shù)據(jù)的zui低位增量為10mV。Ur分為1000步，每步10mV。如果輸人12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，則分辨率達(dá)0.0244％。因?yàn)閳D3（a）中的Uout和圖3（b）中的Iout都正比于Ur，故按此方式，可以設(shè)定任意高的分辨率的輸出值Uout和Iout。
圖3數(shù)字式穩(wěn)壓電源和穩(wěn)流電源的原理電路
①數(shù)字式程控電源的一般結(jié)構(gòu)。圖4所示為比較完整的數(shù)字式程控電源結(jié)構(gòu)框圖。其數(shù)字電路部分由數(shù)據(jù)輸人緩沖器、光電隔離器、鎖存器和D／A轉(zhuǎn)換器組成。
圖4數(shù)字式程控電源結(jié)構(gòu)框圖
數(shù)據(jù)輸人緩沖器：電源用并行形式的數(shù)字式數(shù)據(jù)輸入。通常，數(shù)據(jù)的電平與數(shù)字電路中經(jīng)常使用的TTL硬件相兼容，即邏輯0為0～＋0.4V，邏輯1為＋2.4～5.5V。若輸人的數(shù)據(jù)（如來自MOS、CMOS或其他硬仵的數(shù)據(jù)）不符合上述規(guī)定，則可通過數(shù)據(jù)輸入緩沖器轉(zhuǎn)換為與TTL兼容的標(biāo)準(zhǔn)形式，數(shù)據(jù)輸人緩沖器的輸出接光電隔離器。
可編程直流電源原理光電隔離器：光電耦合器由于具有轉(zhuǎn)換速度快、可靠性高以及隔離性能好等特點(diǎn)，所以，數(shù)字式程控電源中常用它來作為輸人和輸出之間的隔離。圖5是電源中實(shí)際使用的光電隔離纛器的連接圖（傳遞延遲約為60ns）。每當(dāng)輸人數(shù)據(jù)為邏篚輯1態(tài)時(shí)，發(fā)光二極管LED就在外殼內(nèi)發(fā)光。只要“允許"端為高電平（地址緩沖器輸出為高），與非門的輸出就響應(yīng)輸人狀態(tài)的變化。一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送脈沖，這些數(shù)據(jù)就傳送到鎖存器內(nèi)。這里所述的傳送脈沖由選通脈沖經(jīng)過合適的延遲產(chǎn)生，因此，能夠同時(shí)鎖存所有需要寄存的數(shù)據(jù)位，而不必考慮輸人電路和數(shù)據(jù)線上的不同延遲。