简易数控直流可变稳压电源的设计规划.doc

课程名称：电子课程设计 课题名称：简易数控直流可变稳压电源的设计 班级： 小组成员： 使用仪器：直流电源，万用表 学校： 课程设计时间： 数控直流可变稳压电源的设计 1.内容摘要：数控直流可变稳压电源由输入电路，稳压输出电路和显示电路组成。输入电路输入的电压直接由实验室直流电源提供，提供的直流电压经退耦、滤波后直接输入到三端可调式稳压器的输入端，通过改变三端可调式稳压器的电阻而得到不同的电压输出，在这里选用8通道数字模拟开关改变三端可调式稳压器可调端的电阻。通过按键计数状态来控制8通道数字模拟开关的开关状态，计数的状态与三端可调式稳压器的输出电压一致，同时将计数状态在数码管上同步显示输出的电压。 2.设计指标（要求）：(1)用集成芯片制作一个2～9V的直流电源。 (2)最大功率要求10W以上。 (3)电压的调整步进为1V并有相应的指示。 (4)具有过压、过流保护。 3.方案选择与系统框图： 方案一： 该数控直流可变稳压电源主要由滤波电路，稳压电路和计数显示电路组成。 方案采用LM317组成数字可调直流稳压电压源，采用7805构成固定输出电压源。 LM317是可调式三端稳压器，能够连续输出可调的稳定的直流电压。它只允许可调正电压，且该稳压器内部含有过流，过热保护电路；LM317通过一个电阻（R）和一个可变电位器（Rp）组成电压输出调节电路，它的输入电压Vi=15V，输出电压为 Vo=1.25（1+Rp/R），在该方案中，通过8通道数字控制模拟开关4051芯片改变Rp的值，从而改变输出的电压值。 7805是固定式三端稳压器，当其输入输出的压差达到要求时，其固定输出+5V，一般要求7805的输入输出的压差在大于2V的情况下，才能保证正常输出。 8通道数字控制模拟开关4051的开关的选通，通过其使能端与其选通状态代码控制，而其选通状态代码则通过74LS193加/减计数器的计数输出状态控制。该方案要求在稳定输出步进为1V的直流电压输出（2—9V）的同时，将输出电压在数码管上显示。在这里，选用驱动共阴极数码显示器的BCD码四位—七段译码器—4511，将4511的译码输入端直接与74LS161计数器的计数状态输出端，将4511的译码输出端通过适当阻值的电阻，再与共阴极数码管相连接，这样就可以初步实现输出电压与显示同步。 系统框图： 方案二： 针对方案一中，使用电容与按键并联的防抖方式效率低下的问题。使用74LS00与非门组建按键防抖电路。 4.各单元电路设计，参数计算和元器件选择： 选择方案一： 直流电压源输出的直流电压都有一定程度的纹波，可通过电容滤波来减小或消除纹波对后续电路的影响。 简单电容滤波电路： 图中的发光二极管作为指示灯，选用100uF的电解电容C1起平滑输出的作用，选用0.1uF（104）瓷片电容起消除高频干扰作用，即用C1和C2抑制高频干扰。 容量选择：（1）大电容：负载越重，吸收电流的能力越强，大电容需求的容量就越大。 （2）小电容：一般选104即可。 注意：大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，故可在稳压器输入输出端并入小容量瓷片电容来抵消电感效应，消除高频干扰。 稳压电路： 直流电压经滤波后，直接输入到可调式三端稳压器LM317的输入端和固定式三端稳压器7805的输入端后构成稳压电路。稳定电压的输出值通过8通道数字控制模拟开关芯片CD4051的开关状态来改变。 输入 被选通道及 对应的电压值 INH C B A 0 0 0 0 X0（8V） 0 0 0 1 X1（9V） 0 0 1 0 X2（2V） 0 0 1 1 X3（3V） 0 1 0 0 X4（4V） 0 1 0 1 X5（5V） 0 1 1 0 X6（6V） 0 1 1 1 X7 (7V) 1 X X X 无 电解电容C5用来提高稳压器的纹波抑制比，减小输出电压中的纹波电压；C6用来克服LM317在深度负反馈作用下可能产生的自激振荡，还可以进一步减小输出电压中的纹波分量；D2的作用是防止输入端短路时，电容C6放电而损坏稳压器；D3的作用是防止输出端短路时，C5放电而损坏稳压器。 根据公式：Vo=1.25（1+Rp/R），选用R=1k，Vi=+12V，则 Vo=1.25（1+Rp/1000）=2V时，R3=Rp=120 Vo=3V时，R4=Rp=280 Vo=4V时，R5=Rp=440 Vo=5V时，R6=Rp=600 Vo=6V时，R7=Rp=760 Vo=7V时，R8=Rp=920 Vo=8V时，R1=Rp=1080 Vo=9V时，R2=Rp=120