可编程直流电源原理

可编程直流电源指通过外部控制来设定输出电压、输出电流的稳压、稳流或稳压／稳流的电源。

（1）可编程直流电源的编程方式程控电源的编程方式一般有无源和有源两种。以图1示出的稳压电源为例，因为

式中Ur——电流通路中放大器的基准电压。

所以，改变反馈电阻Rf或输人电阻Ra，或者同时改变Rf和Ra都可改变输出值，此即所谓的无源编程法。若这种电源通过改变基准电压Ur或基准电流的方式改变输出值，就是有源编程法。

图1用外部电阻对稳压电源实施有源编程的电路

控制系数N是程控电源的一项主要技术指标。对用Rf制系数N是产生单位电压变化所要求的电阻变化，单位为Ω／v。因此，电源的输出电压为

式中Rf——编程电阻。

为了获得比较高的输出电压分辨率，控制系数常选用1kΩ／v或10kΩ／v。程控电源的另一项主要指标是编程速度。这是控制元件改变后，Uout（或Iout）达到要求的标称值所需要的时间。

图2是用外部电压Ur对稳压电源实施有源编程的电路图。通常，根据稳压电源所要求的输出特性，可以控制电压叽为步进电压或斜坡电压等不同形式，产生额定输出电压的外部控制电压为±10V或±1V。因为Ur在电源的外面，所以，可在远地对电源进行编程。为了获得高分辨率的输出设定值，Ur也可用数字方式来控制。

图2用外部电压Ur对稳压电源实施有源编程的电路图

（2）数字式程控电源在自动测试系统中，常要求以很高的编程速度来设定高分辨率的输出值，数字式程控电源能满足该要求，图3是数字式稳压电源和稳流电源的原理电路图。D／A转换器把输入的数字式数据转换为基准端的模拟电压Ur，它的分辨率由输人的数据位数决定。例如，如果Ur的量程为0～10V，输入12位BCD码（3位十进制数），则数据的zui低位增量为10mV。Ur分为1000步，每步10mV。如果输人12位二进制数据，则分辨率达0.0244％。因为图3（a）中的Uout和图3（b）中的Iout都正比于Ur，故按此方式，可以设定任意高的分辨率的输出值Uout和Iout。

图3数字式稳压电源和稳流电源的原理电路

①数字式程控电源的一般结构。图4所示为比较完整的数字式程控电源结构框图。其数字电路部分由数据输人缓冲器、光电隔离器、锁存器和D／A转换器组成。

图4数字式程控电源结构框图

数据输人缓冲器：电源用并行形式的数字式数据输入。通常，数据的电平与数字电路中经常使用的TTL硬件相兼容，即逻辑0为0～＋0.4V，逻辑1为＋2.4～5.5V。若输人的数据（如来自MOS、CMOS或其他硬仵的数据）不符合上述规定，则可通过数据输入缓冲器转换为与TTL兼容的标准形式，数据输人缓冲器的输出接光电隔离器。

光电隔离器：光电耦合器由于具有转换速度快、可靠性高以及隔离性能好等特点，所以，数字式程控电源中常用它来作为输人和输出之间的隔离。图5是电源中实际使用的光电隔离纛器的连接图（传递延迟约为60ns）。每当输人数据为逻篚辑1态时，发光二极管LED就在外壳内发光。只要“允许"端为高电平（地址缓冲器输出为高），与非门的输出就响应输人状态的变化。一旦出现数据传送脉冲，这些数据就传送到锁存器内。这里所述的传送脉冲由选通脉冲经过合适的延迟产生，因此，能够同时锁存所有需要寄存的数据位，而不必考虑输人电路和数据线上的不同延迟。