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基于AVRVUSB技术的数控直流稳压电源设计

发布时间:2020-07-21 18:31:06 阅读: 来源:摩擦磨损试验机厂家

0 引 言数控直流稳压电源是电子技术中常用的设备之一,目前所使用的大多是通过旋钮开关调节电压值,调节精度不高,而且经常出现跳变,使用起来极不方便。本数控直流稳压电源通过上位机设置输入到DAC的数字量,输出步进可调的电压。上位机与下位机通过软件模拟的USB进行通信。传统的单片机与计算机进行USB通信,需要使用专用的接口芯片进行USB 协议转换,如CP2101、FT232、CH342、PDIUSBD12、SL811等。像CP2101、FT232这样的芯片使用起来虽然简单,但是功能比较单一;而PDIUSBD12、SL811功能较强,但是使用复杂。并且这些专用芯片的价格都相对较高,增加了系统的成本。而VUSB简单易用,成本低廉,只需要一个普通的低成本AVR单片机以及很少的几个外部元件,就可以组成一个USB系统。1 系统硬件设计系统组成框架如图1所示,主要由8路串行输入DACMAX522、稳压输出电路、VUSB接口电路、信号调理电路、单片机Atmega8及其他外围元件组成,可以输出0~12V的电压,步进精度为0.1V,电流可达2A.同时可以通过上位机设置输出的电压值。图1 数控直流稳压源组成 1.1 模数转换D/A 转换主要是利用MAX522 芯片来实现的。MAX522芯片内有2路8位电压缓冲输出D/A 转换器(DAC A和DAC B),8脚节省封装和DIP封装,DAC A端缓冲器工作电流可达5mA,DAC B端缓冲器工作电流可达500μA,MAX522工作在单向电压+2.7V~+X522具有3线串行接口,可直接与SPITM、QSPITM,MicrowireTM 兼容。它有一个16位输入移位寄存器,包含8位DAC输入数据和8位DAC选择和关断控制。在/CS的正边沿数据能够存入到DAC寄存器。模数转换模块电路如图2所示。单片机的PB0端口接串行数据输入口DIN、PB1接片选信号、PB2端口接时钟信号SCLK.选择DAC A作为输出,输出和参考电压输入端分别接上一个0.1μF的电容,提高电路输出稳定性。芯片的VDD与参考电压端均由5.12V稳压电路提供。图2 模数转换及稳压电路LM336集成电路是精密的5V稳压器,其工作相当于一个低温度系数的、动态电阻为0.2Ω的5V齐纳二极管,其中微调端(G)可以使基准电压和温度系数得到微调。通过调节可调电阻调节LM336的输出电压为5.12V.所以MAX522输出电压的分辨率为5.12/256=0.02V,也就是说MAX522数字输入量每增加1,电压就增加0.02V.由于电源输出电压范围为0~12V,步进精度为0.1V,则最大输入数据为120(二进制值为11110000),此时MAX522输出值为2.4V.即MAX522的输出电压在0~2.4V变化。1.2 电压电流放大由于MAX522输出的电压范围为0~2.4V,而要求的电压输出范围为0~12V,所以需要将MAX522输出放大5倍。同时,为了提高电源的驱动能力,在放大电路后面加入了一个射极输出器。电压电流放大电路如图3所示。主要包括2个μA741高增益运算放大器组成的放大部分及三极管ZTX453组成的射极输出部分。第一级μA741AN 为负反馈缓冲电路,用以减小输出电阻并使放大频率频宽增大。第二级μA741ANA构成电压正向比例放大电路。放大后的电压信号接入射极输出器ZTX453,放大输出信号的电流。注意,此部分电路发热量比较大,需要再扩接散热片进行散热。

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