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1、 目錄 1. 摘要………………………………………………………3 2. 技術(shù)指標(biāo)與要求…………………………………………3 3. 正文………………………………………………………3 3.1基本思路………………………………………………3 3.2穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)…………………………………………4 3.3數(shù)控電路設(shè)計(jì)…………………………………………5 3.4輸出電壓值的數(shù)碼管顯示……………………………7 3.5自制穩(wěn)壓電源…………………………………………8 3.6部分主要電路仿真……………………………………8 4元器件明細(xì)表……………………………………………10 5參考文獻(xiàn)………………

2、…………………………………14 6收獲與體會(huì)………………………………………………15 7.鳴謝………………………………………………………16 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源 一．摘 要 隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控穩(wěn)壓電源成為電源研究的領(lǐng)域的熱門對象，其突出特點(diǎn)是數(shù)控特性，本文所述電路是在基本穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)上，附加電壓調(diào)節(jié)電路，數(shù)字顯示等電路，設(shè)計(jì)并制作了有一定輸出電壓調(diào)節(jié)范圍和功能的數(shù)控直流電源。本電路輸出電壓控制部分選用計(jì)數(shù)器控制繼電器切換輸出電壓檢測電阻的方式，此方法不僅大大簡化了電路，并且避免了使用單片機(jī)造成的對穩(wěn)壓電源的電磁干擾。

3、關(guān)鍵詞：整流；濾波；穩(wěn)壓；數(shù)字控制；輔助電源 二. 主要技術(shù)指標(biāo)與要求 1.設(shè)計(jì)一可以通過數(shù)字量輸入來控制輸出直流電壓大小的直流穩(wěn)壓電源 2.能夠輸出0—+10V，步進(jìn)1V。 3.輸出電流500mA。 4.輸出電壓值由數(shù)碼管顯示。 三.正文 1. 基本思路 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓電源最簡單的方法就是采用集成穩(wěn)壓器，如果是輸出電壓可調(diào)的電壓精確控制，則選用輸出電壓可調(diào)的集成穩(wěn)壓器，如正電壓輸出的LM317和負(fù)電壓輸出的LM337。在選用LM317為基本穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)上，附加電壓調(diào)節(jié)電路、數(shù)字電壓顯示電路。輸出電壓部分選用計(jì)數(shù)器控制繼電器切換輸出電壓檢測電阻的方式，原理如圖1.1所示。

4、 按鍵 過流保護(hù) 輸出電路 數(shù)控部分 電路 自制穩(wěn)壓 電源 顯示電路 圖1.1 數(shù)控電源原理示意圖 2. 穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì) （1）穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì) 根據(jù)輸出電壓、電流的要求，可以選用輸出電壓可調(diào)的通用集成穩(wěn)壓器LM317，LM317的主要技術(shù)指標(biāo)見表1.1 表1.1 LM317的主要技術(shù)指標(biāo) 1 參數(shù) 最大輸入電壓(V) 靜態(tài)電壓抑制比（dB） 紋波電壓抑制比（dB） 源效應(yīng)（V） 輸出電壓隨結(jié)溫變化（V） 典型值 ------ 50 66 0.01% 0.00

5、5 最大值 40 100 80 0.04% 采用LM317構(gòu)成的步進(jìn)為1V,輸出電壓范圍為0～10V的穩(wěn)壓電源部分電路如圖1.2所示。 圖1.2 輸出電壓范圍為0～10V的穩(wěn)壓電源部分電路 1 為了實(shí)現(xiàn)輸出電壓從0～10V以1V步進(jìn)調(diào)節(jié)，輸出電壓調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)可以用8組電阻實(shí)現(xiàn)，分別是0.1V、0.2V、0.4V、0.8V、1V、2V、4V、8V。當(dāng)集成穩(wěn)壓器的輸出端與調(diào)節(jié)端所連接的電阻值選625Ω（對應(yīng)500Ω/V）時(shí)，0.1V、0.2V、0.4V、0.8V、1V、2V、4V、8V的調(diào)節(jié)電阻分別為50Ω、100Ω、200Ω、400Ω、500Ω、1kΩ、2kΩ、4k

6、Ω。每組電阻兩端并接小型繼電器或微型繼電器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、k8(要求繼電器的接觸電阻小于1Ω)，繼電器的常閉觸點(diǎn)將各輸出電阻短接，也就是說，所有繼電器的電磁線圈均不得電時(shí)，輸出電壓為零。隨著不同繼電器電磁線圈的得點(diǎn) 電，將得到對應(yīng)的輸出電壓。 如果輸出電壓檢測電阻的參考端接GND，LM317的最低輸出電壓則為1.25V（這時(shí)LM317的調(diào)節(jié)端接GND，正常工作狀態(tài)下，輸出端對參考端的電壓為1.25V，也就是輸出端電壓對GND的電壓為1.25V），不能滿足電壓在0～10V的要求。因此，為了獲得0V的輸出電壓，輸出電壓檢測電路的參考端應(yīng)接在-1.25V的電壓基準(zhǔn)上，以抵

7、消LM317的輸出端與基準(zhǔn)端的1.25V的影響。 需要注意的是，當(dāng)整流濾波電容器遠(yuǎn)離穩(wěn)壓電路時(shí)，需要在靠近穩(wěn)壓電路特別是集成穩(wěn)壓器的地方，在輸入端和GND端接旁路電容器。 （2）輸入整流濾波電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)濾波二極管的額定電流應(yīng)為輸出平均電流的3～10倍的規(guī)則，整流器可以選擇額定電流為3A的1N5402系列整流二極管，為了簡化整流變壓器，可以選用橋式整流電路。 整流濾波電容可以選擇25V/2200uF或25V/3300uF，這樣可以獲得比較低的整流輸出紋波電壓。 整流變壓器可以選擇黑白電視機(jī)的電源變壓器，容量為30VA，次級(jí)輸出電壓約15V。輸入整流濾波電路如圖1.3所示。

8、 圖1.3輸入整流濾波電路 3.數(shù)控電路設(shè)計(jì) 為了降低難度，采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)輸出電壓的控制?；舅悸肥牵翰捎眉訙p計(jì)數(shù)器，通過加減鍵實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)。將計(jì)數(shù)器的輸出通過開關(guān)管通過驅(qū)動(dòng)繼電器的電磁線圈，通過繼電器的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)檢測電阻的切換，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的控制。 計(jì)數(shù)器應(yīng)選擇十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器，可以選擇74LS192。采用兩個(gè)74LS192級(jí)聯(lián)構(gòu)成兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)0—10v的切換，低位計(jì)數(shù)器輸出Q0、Q1、Q2、Q3分別提供1V、2V、4V、8V的控制信號(hào)；高位計(jì)數(shù)器輸出Q0、Q1、Q2、Q3分別提供1V、2V、4V、8

9、V的控制信號(hào)。采用按鍵作為步進(jìn)加、步進(jìn)減的控制按鈕；為了防止按鍵過程中出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象，在計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)脈沖端與加、減計(jì)數(shù)按鈕之間接入施密特觸發(fā)器74LS14，可以消除振鈴現(xiàn)象。 采用兩個(gè)74LS192級(jí)聯(lián)構(gòu)成的兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路如圖1.4所示。 圖1.4 采用兩個(gè)74LS192級(jí)聯(lián)構(gòu)成的兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路 1 圖1.4中1V以下計(jì)數(shù)器74LS192的時(shí)鐘可以由“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓步進(jìn)增減，1V以上計(jì)數(shù)器74LS192的加、減計(jì)數(shù)時(shí)鐘則由低位的進(jìn)、借位輸出提供。 為了防止加、減計(jì)數(shù)溢出，需要設(shè)置防止加、減計(jì)數(shù)溢出電路?；舅悸肥且坏┯?jì)數(shù)器輸

10、出為1010 0000，應(yīng)禁止繼續(xù)加計(jì)數(shù)；同樣，一旦出現(xiàn)0000 0000，應(yīng)禁止繼續(xù)減計(jì)數(shù)。按這個(gè)思路可以利用“與門”也可以是“與非門”檢測1010 0000 和0000 0000。如果感覺找不到8輸入的“與門”、“與非門”由于要實(shí)現(xiàn)的電路不是高速電路，可以用最基礎(chǔ)的二極管邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，其電路如圖1.5所示。 1.5二極管邏輯電路 圖1.5（a）為防止減計(jì)數(shù)溢出控制電路。當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為0000 0000時(shí)，防止減計(jì)數(shù)溢出控制電路的全部輸出為為0000 0000。經(jīng)過反相器后，在二極管邏輯電路的二極管輸入端為高電位，8個(gè)二極

11、管全部“關(guān)斷”。為了提高輸出驅(qū)動(dòng)能力，降低對的負(fù)載效應(yīng)，二極管邏輯輸出接晶體管射極跟隨器。當(dāng)跟隨器輸出高電位時(shí)，經(jīng)過反相器轉(zhuǎn)換為低電位送到減計(jì)數(shù)控制的“與非門”，封鎖減計(jì)數(shù)控制邏輯控制的“與非門”，實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)溢出的防止。圖1.5（b）為防止加計(jì)數(shù)溢出控制電路。當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為0000 1000時(shí)，防止加計(jì)數(shù)溢出的控制電路的全部輸入為0000 1000。為了提高輸出驅(qū)動(dòng)能力，降低對前級(jí)的負(fù)載效應(yīng)，二極管邏輯輸出接晶體管射極跟隨器。當(dāng)跟隨器輸出高電位時(shí)，經(jīng)過反相器轉(zhuǎn)換為低電位送到加計(jì)數(shù)控制邏輯的“與非門”，封鎖加計(jì)數(shù)控制邏輯控制的“與非門”，實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)溢出的防止。將圖1.5電路移植到圖1.4電路中，

12、將防止加計(jì)數(shù)溢出控制電路替代圖1.4的加計(jì)數(shù)按鍵，將防止減計(jì)數(shù)溢出控制電路替代圖1.4的減計(jì)數(shù)按鍵，就可以得到完整的穩(wěn)壓電源步進(jìn)加、減控制電路。如圖1.6所示。 圖1.6 具有限制加、減溢出功能的兩位十進(jìn)制加、減計(jì)數(shù)器 4.輸出電壓值的數(shù)碼管顯示 圖1.9 數(shù)碼管的連接電路 5．為實(shí)現(xiàn)上述各部分電路穩(wěn)定工作，自制一個(gè)穩(wěn)壓直流電源 穩(wěn)壓直流電源，輸出電壓為15V，+5V?？梢杂秒娫醋儔浩鳌⒄髌?、LM7815、LM7915、LM7805構(gòu)成，其電路如圖1.10所示。 1.10 穩(wěn)壓直流電源電路 1．?dāng)?shù)字電路仿真實(shí)現(xiàn) 2 控制電路的仿真實(shí)

13、現(xiàn) 如圖所示，采用了兩個(gè)按鍵，分別為"+"和"一"，用來調(diào)節(jié)設(shè)定電壓，可以以1V的步進(jìn)增加或減少。按下"+"和"一"鍵，產(chǎn)生的脈沖輸入到74LSl92N的CP的UP或DOWN端來控制74LSl92N的輸出是作加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)。 4. 總體電路圖仿真實(shí)現(xiàn)。 不明原因使得該電路未能仿真成功 四．元件選擇 74LS47（圖1） 74LS192（圖2） 74LS14 LM317 LM337 圖1 74LS47功能表 圖2 74LS1

14、92功能表 五.收集和閱讀的資料及參考文獻(xiàn) [1] 《全國大學(xué)生設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)作品匯編》全國大學(xué)生設(shè)計(jì)競賽組委會(huì)編.第一版北京理工大學(xué)出版社.2004 [2] 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》林濤.第一版.清華大學(xué)出版社.2006 六．收獲與體會(huì) 在本次設(shè)計(jì)過程中，電路中采用了模擬器件和數(shù)字器件，所以需要+5V和-15V電源供電。本設(shè)計(jì)輸出的電壓穩(wěn)壓精度高，可以用在對直流電壓要求較高的設(shè)別上，或在科研實(shí)驗(yàn)室中當(dāng)做試驗(yàn)電源使用。 在本次設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多問題，給我的感覺感覺很簡單，但實(shí)際上很難 ，看似很簡單的電路，要?jiǎng)邮职阉o設(shè)計(jì)出來，是很難的一件事，主要原因是我

15、沒有經(jīng)常動(dòng)手設(shè)計(jì)過電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求在以后的學(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點(diǎn)，更重要的是我們要學(xué)會(huì)把從書本上學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際的電路聯(lián)系起來，這不論是對我以后的學(xué)習(xí)就業(yè)還是學(xué)習(xí)來說，都會(huì)有幫助的。我相信，通過這次的課程設(shè)計(jì)，對我另外的兩個(gè)目的有益處的。 同時(shí)，通過本次課程設(shè)計(jì)，鞏固了我的學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識(shí)，也是得我把理論與實(shí)踐從真正意義上結(jié)合起來；考驗(yàn)了我借助互聯(lián)網(wǎng)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和組織材料的綜合能力；從中可以自我檢測，認(rèn)識(shí)到自己的欠缺與不足，以便于在日后的學(xué)習(xí)工作中得以改進(jìn)和提高。通過使用multisim電子設(shè)計(jì)軟件，也讓我了解到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方便與快捷。 七 . 鳴謝 感謝老師能給予這次機(jī)會(huì)來鍛煉我們實(shí)際的操作能力，讓理論知識(shí)和實(shí)踐更好的結(jié)合，以此達(dá)到相輔相成的目的。感謝和我同組的兩位同學(xué)，正是有了你們本著互助的原則和鍥而不舍的精神，課設(shè)才得以的完成。 謝謝！ 評(píng)語 17