课程设计数字可调电源.docx

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课程设计数字可调电源

目录

第一章前言……………………………………………………

第二章总体方案设计…………………………………………

第三章单元模块设计

3.1各单元模块功能介绍及电路设计………………………………………

3.2电路参数的计算及元器件的选择………………………………………

3.3特殊器件的介绍………………………………………………………

3.4各单元模块的联接………………………………………………………

第四章结论……………………………………………………

第五章总结与体会……………………………………………

第六章参考文献

1.前言

1前言

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。

各种电源集成电路正获得迅速的发展于广泛的应用，为实现电源的集成化、标准化和小型化创造了条件，故现在国内外生产的传统集成稳压器多达上千种，主要可分为线性集成稳压器、开关式稳压器和数控稳压器电源三大类。

线性集成稳压器其优点是稳压性能好，输出纹波电压小，电路简单、成本低廉。

主要缺点是调整管的压降大，功耗高，稳压电源的效率比较的低，一般为45%左右。

开关式稳压器电源被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现在已成为稳压电源的主流产品。

开关电源内部的调整管工作在开关状态，本身消耗的能量很低，电源效率可达80%~90%。

本数字电源采用LM317作为变压器件，可以输出1.25V-30V的电压但经过，输出电流最大能达到1.5A。

但经过对输出端的修正改变之后可以输出1-15V的电压满足设计所需要的要求。

相比普通的三端原件如7805，7815等，输出的电压范围更广便于调节，因此更能适应需要。

用7107三位半电压检测显示芯片

1.总体设计方案

数字控制直流稳压电源与传统的直流稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高、容易读取特点，本设计的数字显示直流稳压电源主要由三个部分构成：

直流稳压电路、数字控制电路、数字电压表。

此原理方框图如图2.1所示。

图2.1原理方框图

3单元设计模块

3.1各单元模块功能介绍及电路设计

电子电路中，通常都要由电压稳定的直流电源供电，此设计中它是由直流稳压电路、数字控制电路、数字电压表显示电路三部分组成。

3.1.1直流稳压电源的基本原理

直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如

图3.1。

图3.1直流稳压电源电路功能图

图3.1.1变压器电路

2.桥式整流电容滤波电路

根据二极管的单向导通性，可以用四个二极管组成桥式整流电路，将交流电变为直流电为LM317、7805、7905提供输入电源。

二极管1N4007最大允许电流1A，耐压为1000V，各项指标都满足我们的需要，而且用途广泛，价格便宜。

因此选用它作为桥式电路的整流电路

图3.2.1桥式整流电路

图3.2.2经过桥式整流后的电压

在二极管整流后，通过大电容对电压的滤波作用，可以调整输出的电压使输出电压始终大于LM317、7805、7905要求的输入电压。

图3.23经过电容整流后的电压

3.7805/7905电源电路

7805/7905是常用的三端稳压器件，通过稳压整流可以输出稳定的+5V、-5V的电压，为运放、CC7107等元件提供稳定的电压。

而且可以作为运算比较器的基准电压。

运用相当的广泛。

因为7805、7905为降压稳压型三端稳压器件，所以在输入端加上两个大电容，能储存较大的电能，保持输入端的电压始终大于5V.

输出端加入两个较小的电容，可以起到稳定输出电压，较小波等作用。

图3.3.17805、7905稳压电路

4.LM317稳压电路

LM117/LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。

输出电压范围是 1.2V 至 37V，负载电流最大为 1.5A。

它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。

此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。

LM117/LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。

由元件的参数可得，LM317输出的电压范围是1.2V-37V最小电压是1.2V大于0V，最大输出电压为37V大于15V。

可以通过改变输出电阻的阻值来是输出电阻满足设计所需要的要求。

我们在输出电压负端，外加两个硅二极管，当二极管单向导通时每只二极管两端的电压约为0.7V。

约为1.4V大于1.3V输出电压的差值约为0V。

从而使输出电压满足要求。

另外，通过改变控制LM317输出电压调整电阻的阻值。

使输出电压的最大值为16.4V，则输出电压的最大值为15V。

使输出电压最小值为1.4V，此时二极管两端中约为1.3V，此时输出电压为0.1V约为0V，基本满足设计要求。

使设计输出的电压范围满足设计所需要的要求。

LM317最大的输出电流为1.5A,大于0.3V，满足设计所需要的要求。

7.7107处理电压部分

CC7107是一块应用非常广泛的集成电路。

它包含31/2位数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。

这里我们介绍一种她的典型应用电路--数字电压表的制作。

其电路如附图。

制作时，数字显示用的数码管为共阳型。

检测电压的部分为-199MV至199MV，经过电阻提取电压信号范围在0V-0.15V在输入电压的范围内，可以直接作为CC7107的检测电阻。

CC7107检测电压的有效值为0.0001V，37脚输出电位为高。

可以做为数码管的小数点的显示，从而显示出所测到的、电压值。

由资料可的CC7107的典型电路。

图3.7.1层CC7107典型电路

8.数码管显示电路

因为CC7107为3位半AD转换器内包含LED显示电路，可以直接接在输出电路上，通过数码管显示出来。

图3.8.1数码管显示电路

如图所示二极管表示电压十位数值，第一个数码管表示电压个位数值，第三位数码管表示电压小数点后的第一位。

如图所示电压为12.6V。

9．特殊元件介绍

A.LM317

LM117/LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。

LM117/LM317的输出电压范围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。

它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。

此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。

LM117/LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。

图3.9.1：

LM317

特性简介

　　LM317可调整输出电压低到1.2V。

保证1.5A输出电流。

典型线性调整率0.01%。

典型负载调整率0.1%。

80dB纹波抑制比。

输出短路保护。

过流、过热保护。

调整管安全工作区保护等。

基本参数

符号

参数

值

单位

VI-O

输入－输出电压差

40

V

IO

输出电流

内部限制

Top

工作结温

LM117

-55到150

℃

LM217

-25到150

LM317

0到125

Ptot

功耗

内部限制

Tstg

储存温度

-65到150

℃

1.CC7107双积分A/D转换器

CC7107是一种高性能、低功耗的A/D转换电路，它包含了七段译码、显示驱动参考电源、和时钟电路系统。

可以直接用于驱动LED、LCD显示电压。

图3.9.1CC7107的管脚图

图3.9.3CC7107基本参数

图3.9.4CC7107典型

4.软件介绍

在此次设计过程中采用的软件有：

Professional7.4软件、Potel99se软件

1:

Professional7.4仿真软件

Professional仿真软件，使用时首先在元件库里选出需要的元件添加到元件框里去，

然后单击可以选择需要的元件，放在界面上。

然后按照原理图用导线笔连接起来。

在单击开始按键就可以开始仿真了，在工具栏里也可以选用示波器、电压表、电流表。

来测试反映出电路的基本性质。

图4.1.1Professional元件栏

图4.1.2Professional启动停止按键

图4.1.2Professional中的示波器

2.Protel99se作图软件

Protel99se作图软件事制作PCB图时常用的一种工具，我们可以通过在原理图中画出装置的原理，然后生成PCB图。

连接好各元件的相应管脚就可以生成印制板的电路图。

图4.1.3Protel原理图

图4.1.4ProtelPCB图

5．系统调试

1.电压校准

实际电压（V）

0.3

1.7

3.8

5.9

9.7

11.6

13.6

显示电压（V）

0.4

1.7

3.7

5.9

9.7

11.5

13.6

2.过压电流测试

设计过压电流（A）

0.3

实际过压电流（A）

0.33

6．系统功能、指标参数

本数字电压可以输出电压范围为0.1-15V的直流电压，最大负载为0.3A。

具有数字显示电压功能，过流保护报警功能。

能满足用户对数字电源的基本要求，用户通过调节电源上的电位器旋钮来控制输出的电压，调节方便灵活。

电源电压通过二极管和数码管来显示，输出电压准确。

用户界面友好，适用于一般数字电源的要求。

7.参考文献

[1]康华光，电子技术基础数字部分[M].北京：

高等教育出版社.2002

[2]康华光，电子技术基础模拟部分[M].北京：

高等教育出版社.2002

[3]陈学平，Protel2004快速上手[M].北京：

人民邮电出版社.2005

[4]谐白美，电子线路测试[M].湖北：

华中科技大学出版社.2005

[5]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：

高等教育出版社

[6]孙梅生，李美莺，徐振英.电子技术基础课程设计[M].北京：

高等教育出版社

[7]梁宗善.电子技术基础课程设计[M].武汉：

华中理工大学出版社

[8]张玉璞，李庆常.电子技术课程设计[M].北京：

北京理工大学出版社

[9]苏长赞.红外线与超声波遥控.北京：

人民邮电出版社

8.附录

1．

（1）电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。

变压器副边与原边的功率比为P2/P1=η，式中η是变压器的效率。