初级组题数控直流稳压电源设计与总结报告

第一部分电路的功能和操作说电路功 操作说 第二部分方案比各方 方案比 第三部分设计与论3-电压调整电路 3-单片机控制电3-电压输出电3-过流保护电3-电压显示电3-数据保护电第四部分理论分析与计TOC\o"1-1"\h\z\u电压调整模 整流滤波电路的计 单片机控制模块电路的计 电压输出电路的计 过流保护电路的计 一、电路的功能和操作说功能本数控电源在输入市电AC220V±10%时，能够通过按键调节0-13V的电压输出，额定电流值为1A，纹波不大于10mV。具有两级过流保护功能，当电流超过额定值的20%5秒时，电路作断开操作；当电流超过额定值的50%时，电路立即断开。LED指示灯对电路的各种工作状态进行提示3v、5v、6v、9v、12v的快速切换具有按键锁定防止误触发功能显示设定电压掉电后可上次的设定值蜂鸣器功能按键声音功能（每按一个键有声音的提示，并可选择开关声音两级机械调零功能操作说明键盘的按键如下图所示按键功能说明接电源时，电源自动输出上次设定的电压值。当按键1时，进入电压调节模式此时除了键23、键45外，其余按键无效。在电压调节模式下，按键4进行移位，按键2进行相应位的数值加一，按键5进行相应位的数值减一，调好电压后按确定键，电源即输出设定电压。电源正常工作时，长按锁定键2秒（为了防止误触锁定键）后，电源进入电压锁定模式，此时除了长按锁定键2秒外，其余操作均效，再次长按锁定键2秒后即可解除锁定。正常工作状态下，直接按快速切换电平键，即可对输出电压进行3v、5v、6v、9v、12v的快速切换。正常工作状态下，按键8即可对蜂鸣器进行开关操作。指示灯说明如上图所示接电源时，红色LED1亮，过流掉电时灭。红LED2在正常工作状态下灭，仅当进入锁定模式。绿色LED为工作状态指示灯，正常输出电压时，该灯亮，过流DAC0V1K（LM317的电压100DAC1230的基准电压，使输出电压准方案比各方实现本功能的方案较多，下面列举两种比较典型的方案做比较电路组成图1（IC、元开关电源LCD电路原理电压调整模单片机控制模相关操作。2.通过数控电阻控制电压的输出值。3.控制LCD液晶屏的电压显示和各种电压输出电电压的输出电路由数控电位器、基准电压、调零电阻、三极管电流放大电路过流保护电电压显电压的显示由LCD液晶显示组成。单片机将输出的电压值在LCD上显示，并将各种工作情况用LED指示灯指示。数模转单片机的数据保单片机的数据保护电路由一个EEPROM接单片机组成。单片机在每次电压的输出前将电压值送到EEPROM保存，下次开机时再将EEPROM中的数据读到DALM3172为方案二的电路框图，电路主要由几个模块组成：电压调整电路、单片机控DALM317220V220V降电路原理电压调整模电路中各元器件的工作电压由交直流高低电压调整电路提供。先用变压器将220V交流电压进行降压，然后用整流桥整流，再用电容滤波电路滤波，得到直流电压。最后用稳压块将直流电压进行调整，得到各种所需的电压值。单片机控制模用AT89S52单片机对整个系统进行控制。其控制包括：1.对键盘按键的判断，并执行相关操作。2.通过DA转换器控制电压的输出值。3.控制数码管的电压显示和各种指示电压输出电电压的输出电路由DA转换器、基准电压、减法电路、调零电阻、LM317稳压块组成。DA转换器输出的电压先经过减法电路的电压（抵LM317的电压，实现0V输出）后将电压LM317的调整端，由LM317将电压输出。过流保护电电压显电压的显示由数码管显示组成。单片机将输出的电压值在数码管上显示，并将各种工作情况用ED指示灯指示。数模转数模转换由DA转换器组成。数模转换器将单片机输出的数字量转换成电压单片机的数据保单片机的数据保护电路由一个备用电源和基本三极管开关电路组成。正常工作时，备用电源不起作用，当电路掉电时，备用电源对单片机进行供电，单片机进入掉电保护模式，保证单片机里RAM的数据不丢失。方案的比计的电流超过了1A，故不取方案1的电压调整电路。单片机的控制电路两者基本一样，故不作比较考虑转换精度，方案1采用了数控电位器，由于本设计所要求的精度较高，故不采用数控电位器，而DA转换器转换精度高，故采用DA转换器。考虑输出电压范围，方案1中的三极管电流放大电路中由于三极管BE极的导通压局限，不能输出太小的电压值。而方案2采用了LM317和减法电路，可以很好地放大电路而且电压的输出能在0~13V直接变化，故采用LM317和减法电路。考虑显示模块，方案1采用LCD显示，成本高，故不采用，方案2采用数码管，考虑过流保护模块，方案1采用三极管开关，方案2采用继电器，由于本设计的综上所述，方案2和方案1比较有较好的输出精度和输出范围，较高的性价比电路采用方案三、设计与论由于整机电路图较大，所以见附件各模块的电路图的设计与论电压调整模模块电路图如图2所示2电路原理分析论证供电压。滤波后的直流电压分别加到7808和7908上，由稳压块的计算得到标准的压值。为了减少7805的功耗，所以输入电压取7808上的电压，而不是直接取滤波后的电压，避免了输入与输出电压差值过大。综上，7808输出13.65V的正电压，7908输出-13.65V的电压，7805输出+5V的电压为后面的各元器件供电。各稳压块后面又器件除了LM317（LM317采用滤波后的电压供电）之外，其它的电流消耗都较小，而各稳压块的输出电流最大值都在1.5A以上，故电路的驱动是没有问题的。为了完善电路，避免电路中各电容放电对稳压块的影响，各稳压块中都有二极管对电容的电荷进行放电，保证了电路的，提供性能。又由于DAC1230的基准电压直接关系到整个电路输出电压的准确度，所以在7908的调整端接的电阻中加入了可变电位器RV1，以便调整电压时可以对DAC1230的基准电压进行调整。单片机控制模电路图如图3所示3电路原理分析论证单片机的控制系统主要是一个单片机的最小系统。由各IO口对外部的器件进行控制和数据。电压输出电电路原理图图4为数模转换输出的电压原理图445电路原理分析论证4中的电路利用12DA转换器能保证输出的电压精度在0.01V以上。另外，为了让电路的最终输出电压能够为0V，所以在DAC1230的电压输出再接一个减法器。这是因为LM317的最小电压为1.23~1.27V，所以想输出为0V，就必需将LM317上的电压减去。如图5所示，LM317（最大输出电流可达1.5A以上）的作用是1A过流保护电电路原理图如图6所示6电路原理分析论证过流保护电路中的取样电阻是图6R21。R21为高功率的小电阻，由于LM317中的电流输出约等于Vi输出端的输入电流，所以R21上的电流就可以认为等于负载电流。通过减法器的运算，将R21两端的电压差取出。再将此电压与取样电路中CH和CL电压进行比较，当R21上的电流超过额定值的20%时，R21上的电压将会超过电压CL，此时比较器的L端为高电平，单片机该信号，进行延时后。当R21上的电流超过额定值的50%时，R21上的电压将会超过电压CH，此时比较器的H端为高电平，单片机该信号，立刻控制继电器断开LM317的输入电压进行断电，从而达到过流电压显如图7所示7电路原理分析论证七段数码管译码驱动CD4511和八段共阴数码管构成了显示电路。单片机将输出的电压值通过控制CD4511和数码管的各个位选达到显示电压的效果。电路中外加小数点控制电路是因为七段数码管译码驱动CD4511只能控制七段。由于第二位数点也能量就行了。如图7所示，当开第二位数码管的位选时，Q3导通则此时DP端时Q3截止，DP低电平，小数点不显示，以达到仅第二位数码管的小数点显示的效单片机的数据保如图8所示8数据保护电路中外接了6V的纽扣电池，正常工作时，R13左端的电压为+13.65V，由于13.65>6V，Q2管截止单片机的复位脚为低电平，电路正常工作。当电源掉电时，R13左端的电压将降到0V，此时单片机自动进入掉电保护模式，Q2管导通，R12的电压被拉高到4.5V左右为单片机提供备用电源，单片机停止工作，但是RAM区的四、理论分析与计电压调整模模块电路图如图2所示2整流滤波电路的计算首先考虑到电压的输出要求是0V13V之间，又由于LM317的输入电压和输出电压差最小值是3V,那么LM317的电压输入最小要16V，故电压输入不能小于16V。整流滤波电路的电压为0.9U~1.42U（Ｕ为降压变压器第二线圈的有效值，取Ｕ过然后考虑整流桥二极管的选取。一般的整流管1N4001即可达到要求，所以整流管选1N4001。为取得较好的滤波效果，所以滤波电容C1C3都取较大的电容值1000UF，由上述可知，C1和C3的耐压值要取1.42*18=26V以上，故取35V，所以C1、C3取值为各稳压块的计算电路所需电压计算：为了让单片机和其它IC工作，要有+5V的工作电源。由于DAC123012DA，最大数值为4096，为了编程的方便取基准电压为-13.65V，则每个数字量1代表的电压值为（1/3）*0.01V，这样每3个数字量代表0.01V。-13.65V又可以为运放提供工作电压，为了平衡要有+13.65V的工作电压。所以整个电路所需的电压值为+13.65V、-13.65V和+5V。如右图所示，由：Uo=U1（R1+R2）/R1对于7908，U1=-8V，要使输出值为-13.65V，R1=510，R2由一个300欧的电阻和一个100欧可变电位器串联，调节100欧的电器即可调节7908的输出电压为标准的-13.65V对于7805，直接取R1=1K，R2=0，则可得到5V电压每个稳压块的R2都并上一个1UF/16V的电容消除输出电压的高频噪声。最后的电压输出也都加了一个220UF/16V的电容减少纹波电压和消除噪声。单片机控制模块电路的计算电路图如图3所示3电容取22pF，R27和R28为限流作用，取1Ｋ即可将电流限制在５ｍＡ左右。电压输出电路的计算电路原理图图4为数模转换输出的电压原理图4对于减法器，取R16=R17=R18=R19即可实现减法器的输出=DAC1230的电压输出-取样电路的电压输出，故都取10Ｋ。如图所示，取样电路的电压值取R20=4.7K，R29=1Ｋ，Rv2=1K，则取样电路的电压范围为：0.9V~1.5V足以抵过流保护电路的计算如图6所示6如图所示，因为经过继电器的电流最大为1.5A左右，又由于单片机的输出高电平约为5V，所以选择的继电器为DV/2A的继电器。Q3选取开关管8050，R6为限流电阻，由于继电器的工作电流较大，单片机的输出电流较小（不到A，