课程设计———数字可调电源.doc

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1-15 V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。电源变压器整流滤波电路可调三端稳压电路交 流 电人为控制开关电位器数字电压表显示图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3.3.1 7805、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3 1/2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.LM317LM117/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40VIO输出电流内部限制Top工作结温LM117-55到150LM217-25到150LM3170到125Ptot功耗内部限制Tstg储存温度-65到1501. 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3.9.3 CC7107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4.1.1 Professional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）5.99.711.613.6显示电压 (V)5.99.711.513.62.过压电流测试设计过压电流（A）0.3实际过压电流（A）0.336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.20022康华光，电子技术基础 模拟部分M.北京：高等教育出版社.20023陈学平，Protel 2004 快速上手M.北京：人民邮电出版社.20054谐白美，电子线路测试M.湖北：华中科技大学出版社.20055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