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信控電子淺談可編程直流電源原理

閱讀:1244        發(fā)布時(shí)間:2018-8-4

可編程直流電源原理指通過(guò)外部控制來(lái)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(wú)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(wú)源編程法。若這種電源通過(guò)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(lái)控制。

圖2用外部電壓Ur對(duì)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(cè)試系統(tǒng)中,常要求以很高的編程速度來(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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(guò)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。

 

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