《数控直流稳压电源》课程设计说明书8Word文件下载.docx
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2、设计出的直流稳压电源要求输出精度高,步进电压在0.1V左右,调整方便
3、使用通用器件
4、要求输出电压在0~9.9V
二、技术指标:
1、工作电压:
2-6V(典型5V)
2、工作电流:
4.5mA(5V时),2.5mA(3V时)
3、输出稳压值:
0-9.9V
4、步进电压值:
0.1V
5、输出纹波电压值:
≤10mV
6、输出电流:
5A
三、课程设计(论文)工作内容及完成时间
11月3日:
讲课设内容,安排任务
11月4日:
查资料,确定方案,设计方案论证
11月5日-7日:
画出系统方框图,进行原理图设计
11月8日-12日:
用PROTEL画出原理图,制作实物
11月13日-14日:
整理设计说明书
四、主要参考资料
[1]康华光.电子技术基础[M].第4版.北京:
高等教育出版社,1998;
[2]唐竞新.数字电子电路[M].第1版.北京:
清华大学出版社,2003;
[3]吴立新.实用电子技术手册[M].北京:
机械工业出版社;
[4]杨长春.论数字技术[J].《电子报》合订本.成都:
四川科学技术出版社,2003.12
学院专业班
学生:
日期:
自2014年11月3日至2104年11月14日
指导教师:
助理指导教师(并指出所负责的部分):
教研室:
电子工程教研室主任:
前言、课程设计任务书
一、需求分析
随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便是不可否定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子,但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研、生活提供更好、更方便的设施就需要从数字电子技术入手,一切向数字化,智能化方向发展。
本文所介绍的数控制流稳压电源与传统的稳压电源相比,具有可操作性,电压稳定度高的特点,其输出电压大小采用数字显示,主要用于要求电源精度比较高的设别,或科研试验用电源,并且此设计,没有用到单片机,只用到了数字技术中的可逆计数器,D/A转化器,译码显示等电路,具有控制精度高,制作比较容易等优点。
1.1设计题目
设计一个有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。
假定+5V和+15V电源给定。
1.2设计要求:
(1)输出直流电压调节范围5~15V,纹波小于10
mV;
(2)输出电流为500mA;
(3)稳压系数小于0.2;
(4)由“+”、“-”两键分别控制输出电压的步进增减,步进值为1V,输出电压值用LED数码管显示。
二、系统总体设计
此数控直流稳压电源共有六个部分,输出电压的调节时通过+、-两键操作,步进电压精确到0.1V,控制可逆计数器分别作加、减计数,可逆计数器的二进制数字输出分两路运行:
一路用于驱动数字显示电路,精确显示当前输出电压值;
另一路进入数模转换电路(D/A转换电路),数模转换电路将数字量按比例,转换成模拟电压,然后经过射极跟随器控制,调整输出级,输出稳定直流电压。
为了实现上述几部分的正常工作,需要另制15V和5V的直流稳压电源,以及一组未经稳压的12V~17V的直流电压。
此下所讲的数控电源就是对此组电压进行控制,是输出0~9V的稳定可调直流电压。
2.1原理方框图如下图所示
2.2本设计总体图示
2.2.1控制电路图
2.2.2主要电源供给电路图
2.3仿真电路图
2.4电路板实物图
三、系统详细设计
3.1“+”、“-”键控制的可逆计数器的设计
此部分电路主要用两个按键开关作为电压调整键,与可逆计数器的加计数CPU时输入端和减计数CPD时钟输入端相连,可逆计数器采用两片四位十进制同步加/减集成块74LS192级联而成。
74LS192是双时钟,可预置数,异步复位,十进制(BCD码)可逆计数器。
与之功能相同的还有其他芯片,比较容易找到。
3.1.1工作原理
由于输出电压从0~9.9V可以调节,所以74LS192两计数器总计数范围从00000000到10011001(即0~99),而74LS192本身为十进制可逆计数器,所以只需两块这样的芯片级联就可以达到目的,此芯片封装和工作模式如下图2所示
PL是低电平有效地预置数允许端,PL=0时,预置数输入端P0~P3上的数据被置入计数器。
MR是高电平有效复位端,MR=1时,计数器被复位,所有输出端都为低电平。
CPU是加计数时钟,CPD是减计数时钟,当CPU=CPD=1时,计数器处于保持状态,不计数。
当CPD=1,CPU由0变为1时,计数器的计数值加1;
当CPU=1,CPD由0变为1时,计数器的计数值减1。
TCU是进位输出端,当加计数器达到最大计数值时,即达到9时,TCU在后半个时钟周期(CPU=0)内变成低电平,其他情况均为高电平。
TCU是借位输出端,当减计数器计到0时,TCD在时钟的后半个周期(CPD=0)内变成低电平,其他情况均为高电平。
为实现100进制的计数可把第一块芯片的TCU、TCD分别接后一级CPU、CPD就可以级联使用,这就达到了0~99的计数。
3.1.2元件的选择
74LS192是双时钟,可预置数,异步复位,十进制(BCD码)可逆计数器,还可选用54HC192,54HCT192,74HC192和74HCT192等。
3.2数字显示电路设计
3.2.1工作原理
数字显示驱动采用两块74LS248,74LS248为四线七段译码驱动器,内部输出带上拉电阻,它把从计数器传来的二~十进制码,驱动数码管显示数码。
具体功能如下图3真值表所示。
74LS248,七段译码器,输出高电平有效,适合于共阴极接法的七段数码管使用A3、A2、A1、A0,为8421BCD码输入,a、b、c、d、e、f、g为七段数码输出,LT为试灯输入信号,用来检查数码管的好坏,IBR为灭灯输出信号,用来动态清零,IB/QBR为灭灯输出信号,改端既可以作输入也可以作输出,具体工作如上真值表所示。
3.2.2元件的选择
与74LS248功能相同的还有:
74LS247、CD4511等等。
3.3D/A转换电路(数模转换器)的设计
3.3.1DAC0832工作原理介绍
数模转换电路,采用两块DAC0832集成块,它是一个8位数/模转换电路,这里只是用高4数字量输入端。
由于DAC0832不包含运算放大器,所以需要外接一个运算放大器相配,才构成完整的D/A转换器,低位DAC输出模拟经9:
1分流器分流后于高位DAC输出模拟量相加后送入运放,具体实现,有900Ω和100Ω的电阻相并联分流实现,运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压,运放采用具体有调零的低噪声高速优质运放NE5534.具体封装图如下图4所示。
DAC0832芯片主要功能引脚的名称和作用如下:
d7~d0:
8位二进制数据输入端;
ILE:
输入锁存允许,高电平有效;
CS:
片选信号,低电平有效;
WR1,WR2:
写选通信号,低电平有效;
XFER:
转移控制信号,低电平有效;
Rf:
内接反馈电阻,Rf=15KΩ;
IOUT1,IOUT2:
输出端,其中IOUT1和运放反相输入相连,IOUT2和运放同相输入端相连并接地;
Vcc:
电源电压,Vcc的范围为+5V~+15V;
Vref:
参考电压,范围在-10V~+10V;
GND:
接地端。
当ILE为高电平、WR1和CS为低电平时,LE1为高电平,输入寄存器的输出跟随输入而变化;
此后,当WR1由低变高时,LE1为低电平,资料被锁存到输入寄存器中,这时的输入寄存器的输出端不再跟随输入资料的变化而变化。
对第二级锁存器来说,WR2和XFER同时为低电平时,LE2为高电平,DAC寄存器的输出跟随其输入而变化;
此后,当WR2由低变高时,LE2变为低电平,将输入寄存器的资料锁存到DAC寄存器中。
3.3.2DAC0832芯片的特点
DAC0832最具特色是输入为双缓冲结构,数字信号在进入D/A转换前,需经过两个独立控制的8位锁存器传送。
其优点是D/A转换的同时,DAC寄存器中保留现有的数据,而在输入寄存器中可送入新的数据。
系统中多个D/A转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。
由于DAC0832输出级没有加集成运放,所以需外加NE5534相配使用。
NE5534封装如下图5所示。
IN-为反相输入端,IN+为同相输入端;
OUT为输出端;
Balance为平衡输入端,主要作用是是内部电路的差动放大器处于平衡状态;
COMp/Bal的作用为,通过调节外接电阻,已达到改善放大器的性能和输出电压;
Vcc-和Vcc+为正负电源提供;
四、调试与维护
4.1调整输出的设计
调整输出级采用运放作射极跟随器,使调整管的输出电压精确地与D/A转换器输出电压保持一致。
调整管采用大功率达林顿管,确保电路的输出电流值达到设计要求。
数控电源各部分工作所需的15V和5V电源有固定集成稳压器7815、1915和7805提供,调整管所需输入电压,经简单整流,滤波即可得到,但要求能提供5A的电流。
输出电压的调整,主要是运用射极输出器发射极上所接的4.7K电阻来完成的,此反馈电阻的主要作用是,把输出电压反馈到NE5534的输入级的反方向输入端,当同相输入IN+和反相输入端IN-有差别时,调整输出电压使之趋于稳定,从而达到调整输出电压的目的。
4.2电路调试
调节步骤如下:
4.2.1输入数字00000000,短接Rel、Re、Rf调运放调零电位器Rw,用数字万用表检测,是输出电压Vo=0。
4.2.2输入数字10011001,调整Rel、Re2、Rf是输出电压Vo达到预定的满量程9.9V。
4.2.3主要技术指标
本文所设计的数控制流电源的电压输出范围为0~9.9V,步进电压为0.1V,输出纹波电压不大于10mv,输出电流为5A。
4.3改进措施
本电源输出电压大小尚受限制,在需要较高输出电压时,在不改变调节精度(即步进电压值)前提下,只要增加计数器的级联数和相应的D/A转换器的个数,扩大数显指示范围,配合选用高电压输出运放,就能轻松地满足要求。
当需要正负对称输出电压时,只要另增一组电源,对D/A转换器及调整输出电路稍作改动即可达到目的。
五结束语
期待的实习就这么结束了,心中还是有点不舍得。
经历了将近一个星期的实训,我们感触颇多。
我对我们将来走向工作岗位也有着很大的帮助。
向他人虚心求教,与人文明交往等一些做人处世的基本原则在实际生活中认真的贯彻,好的习惯也要在实际生活中不断培养。
这一段时间我们学习到的经验和知识是我们的一笔宝贵的财富。
这次实习也让我们了解到,和团队保持良好的关系是很重要的。
做事首先要学会做人,要明白做人的道理,如何与人相处是现代社会做人的一个最基本的问题。
对于我们这些即将步入社会的大学生来说,需要学习的东西很多,他们就是我们最好的老师,正所谓“三人行,必有我师”,我们可以向他们学习很多知识和道理。
实践中运用所学知识实践自我的最好途径。
亲身实践,而不是闭门造车。
实现了从理论到实践再到理论的飞跃。
增强了认识问题,分析问题,解决问题的能力。
在实践过程中我们认清了自己位置,发现了自己的不足,对于自身的价值有了可观的评价!
为认识自己的专业,了解自己的专业打下了良好的基础。
同时还要我们在以后的学习中用知识武装自己,用书本充实自己,为以后服务社会打下更坚实的基础!
艰辛知人生,实践长才干!
在这次实践中,从中学到了很多书本上学不到的东西,汲取了丰富的营养,理解了“从群众中来,到群众中去”的真正含义。
认识到只有到实践中去、到基层中去,四个人命运同社会、同国家的命运的发展联系起来,才是大学生成长成才的正确之路!
总体来说,这次实习不仅仅是锻炼了我在团体合作的意识,同时,经过这次实习,我还从中学到了很多课本上所没有提及的知识,还有就是在就业心态上我也有很大的改变,以前我总想找一份适合自己爱好,并且专业对口的工作。
可现在我们都知道找工作很难,要专业对口更难,很多东西我们初到社会才接触、才学习。
所以我现在要建立起先就业再择业的就业观。
应尽快学会在社会上独立,敢于参加与社会竞争,敢于承受社会压力,使自己能够在社会上快速成长。
总的来说,作为一个快要毕业的大学生,无论是在今后的工作或是生活中,实习都将成为我人生中一笔重要的资本。
这次实践活动,丰富了我们的实践经验,提高了我们的团队合作能力,这次实践活动意义深远,对我们的帮助享用一生。
作为一个21世纪的大学生,社会实践是引导我们走出校门、步入社会、并投身社会的良好形式;
我们要抓住培养锻炼才干的好机会;
提升我们的修身,树立服务社会的思想与意识。
同时,我们要树立远大的理想,明确自己的目标,为祖国的发展贡献一份自己的力量!
【这部分篇幅不大,对整个设计中做的工作、获得的成果、心得体会等做一个简单小结(感想、收获、启发、存在的问题)。
】
六、参考文献
参考文献
【1】康华光.电子技术基础【M】模拟部分.第5版。
北京.高等教育出版社
【2】康华光.电子技术基础【M】数字部分.第5版。
【3】杨长春.论数字技术【J】.《电子报》合订本.成都.四川科学技术出版社
【4】唐竞新.数字电子电路【M】第1版.北京.清华大学出版社
七、指导教师评阅(手写)
成绩(百分制):
指导教师评语:
指导教师签名:
年月日
注:
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