简易数控直流可变稳压电源的设计

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1、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

2、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=15

3、V，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

4、—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：直流电压输入滤波电路稳压输出电路译码驱动显示电路按键数控模拟选通开关计数器方案二：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10

5、0uF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。

6、输入被选通道及对应的电压值INHCBA0000X0（8V）0001X1（9V）0010X2（2V）0011X3（3V）0100X4（4V）0101X5（5V）0110X6（6V）0111X7(7V)1XXX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

7、+Rp/1000）=2V时，R3=Rp=120Vo=3V时，R4=Rp=280Vo=4V时，R5=Rp=440Vo=5V时，R6=Rp=600Vo=6V时，R7=Rp=760Vo=7V时，R8=Rp=920Vo=8V时，R1=Rp=1080Vo=9V时，R2=Rp=1200考虑到4051的各开关选通后存在内阻，且上述阻值的电阻不好找到，故在该方案中Rp采用变阻器。除了R1,R2采用0—10K的变阻器外，其它均采用0—1K的变阻器。计数显示电路：显示电路是由计数器，译码器及数码管组成的。计数器用74LS161，译码器用驱动共阴极数码显示器的BCD码四位—七段译码器