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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(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(mén)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。