程控直流电源的设计

LM317是一款输出可变电压的三端稳压块，通过调节控制端电压，而改变输出端的电压，LM317的控制端电压与输出端电压的基准电压约为1.25V. 只要给输出端-1.25-13.75V的电压值，我们就可以得到0-15V的输出电压。控制端电压我们可以通过单片机最小系统实现智能控制，将DA信号运算放大调整到-1.25-13.75V。

一：设计方案

以稳压芯片LM317为主要的恒定电压输出，通过MSP-430153系列单片机作为控制系统，完成信号的采样和数值的显示，以实现恒定电压输出的动态调整。该方案制作简单，成本较低，适合于初学者学习和制作。本设计分为：①整流；②稳压输出；③单片机最小系统；④集成运算放大；⑤过流保护电路；⑥系统供电网络。该方案原理方框图如图1所示。

①整流电路

采用桥式整流，充分地利用了电源，提高了电源的利用率，比起半波整流输出电压提高了一倍。如图2：

②LM317稳压输出

LM317在没有容性的负载情况下能够稳定输出，但在有容性的负载时容易发生自激。为了，抑制自激，在输出端加一个1uF的电解电容C29。但当输出端短路时放电电流可能会损坏稳压块，因此，在输入输出极接一个二极管D16即可。C47为消除控制电压的纹波大小，但同样，在短路时会，放电电流会通过LM317的调整管和基准放大管而损坏稳压块，故在控制端好输出端加一个保护二极管D19。如图3

③单片机最小系统

单片机最小系统为整个系统的核心，包括信号的采集，输入输出的空制等。

④集成运算放大器

集成运算放大器采用LM324,利用差动放大电路，将DA输出信号（0-2.5v）放大到-1.25-13.75V反馈给LM317的控制端，是其输出电压在0-15V的变化范围之内。如图4

⑤过流保护电路

过流保护电路分软件保护和硬件保护两部分，软件保护为辅助保护，硬件保护为主要保护.

软件保护通过程序控制，不断查询采样到的信号看是否超过设定的最大值，如果超了

由单片机执行相应的中断服务程序，将信号发送给驱动电路，断开整个回路.

硬件保护电路利用继电器的工作原理，当电流过大时，将采集到的信号（采集到的信号为200mV）经过放大到使三级管导通（0.7v）,驱动继电器工作。此时继电器的常闭触点断开，整个电路停止供电。但带来了一个问题就是，整个回路一但停止供电，那么继电器也就不在工作而自动复位，如果，电路还处于功率过大或者电路状态的话，那么，驱动电路又将驱动继电器工作而形成恶性循环，不断的断开-复位-断开，如果，长期这样将会损坏继电器达不到保护电路的目的。在这种情况，可以利用继电器的自锁功能来解决这一难题，要想继电器一直工作就必须给它持续供电，这样，我们就这好通过常开触点另外供电，一但电路电流过大，继电器工作常闭触点断开，整个回路断开，但常开触点闭合另外给继电器供电而实现继电器的自锁功能。已达到真正保护电路的效果（继电器复位需加一个复位开关执行手动复位）如图5