直流稳流电源的制作

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1、合肥学院第七届电子设计竞赛设计题目：直流稳压电源系别：电子信息与电气工程系年级专业：09级电气信息类小组成员：李崇崇0905071036刘剑锋0905071029何芳09050750292011年3月14日直流稳流电源直流稳流电源的制作摘要：利用lm317的稳压特性配合电器元件实现输出稳定电流。首先，从单片机输出一个数字信号，控制x9241（可控电阻）通过改变x9241的输出电阻，来达到改变最终到负载的电压的目的。为提高精度减小系统误差，在电路中又增加了自动调节模块：用模数转换器对电流源输出电压进行采样，输入单片机，与参照电压进行比较，进而对其

2、输入到x9241上的电信号进行微调。关键词：lm317、x9242、单片机、数控、直流电源正文：一、任务设计并制作直流稳流电源。输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。二、要求1、基本要求（1）输出电流范围：200mA～1A；（2）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+5mA；（3）纹波电流≤1mA；（4）自制电源。2、发挥部分（1）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10mA；（2）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；输出电流

3、范围为20mA～1000mA，步进1mA；（3）设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1mA；（5）纹波电流≤0.2mA；（6）其他。目前，比较常用的是稳压电源，而对稳流电源的生产、使用都比较少，但稳流电源在工程技术和测量领域内有重要的实际作用，而已有的电流源大都价格昂贵。基于此我们设计了一种直流稳流电源，其输出电流范围为200mA~1A，可步进调整输出电流。输出电压小

4、于10V。三设计思路：3.1稳压部分第6页直流稳流电源将220V，50HZ交流电经过变压器改变电压，然后送入整流电路、滤波电路，然后送入1号lm317。在lm317的输出端和调整端会有一个稳定电压。变压整流电路图稳压流程图和对应的电压输出波形图3.2稳流部分把1号lm317的输出端和调整端通过电阻器件并接到另一个2号lm317的输入端上，2号lm317调整端接地，输出端接大电阻。电路简图如下图.。第6页直流稳流电源稳流简图由图可知，2号里面lm317的输出与调整端电压恒定设为U，Iadj的大小由lm317属性决定故可知I2=U/R2+IadjV

5、Rx=(I2-Iadj)RxVR1=U-VRx=U(R2-Rx)/R2I1=VR1/R1=U(Rx-R2)/R1R2于是，根据基尔霍夫电流定律可得，流经负载的电流Iout为Iout=I1-Ix=U(R2-Rx)/R1R2-(I2-Iadj)由上面的结果可看出，公式中自变量只有Rx，其余都为定值，输出到负载的电流，是一个与负载电阻大小无关的物理量。所以可以输出稳定电流。控制部分由上面公式我们知道输出电压，可以通过Rx的大小来调节，对于Rx的原件选择，我们提出三种方案：1用电位器、2用电阻箱、3用x9241集成电路。首先我们想到的是电位器，因为其小

6、巧、使用方便、价格便宜，但是由于我们要做的稳流电源有一项要求是能实现电流“+”“-”步进调整功能，步进≤10mA电位器的精度显然不够，放弃选用。于是又想到，可以使用变阻箱，变阻箱可以提供比较准确的需要的电阻值，但是使用电阻箱也有许多硬伤。首先，变阻箱体积相对来说有些大；其二，如果输出一个给定的电流，那么首先得要计算所需要的电阻值，使用起来会很不方便；其三，不能实现电流的步进。当然，这些不足都可以设法改进，例如可以改造一个，电源所需要的阻值在箱内设定好的变阻箱，这样可以直接旋转旋钮到自定义刻度上来达到控制目的，但这样会极大加大设计难度，而且不易实

7、现，所以也只有放弃。后来又查阅资料发现有数字电位器x9241可以实现电阻可控。第6页直流稳流电源X9241引脚排列图x9241是4个数字控制电位器为一体的单块CMOS集成电路。每个数字电位器由63个电阻串联而成。可以由单片机给出数字信号来控制x9241的输出电阻，而且单片机在后面也会用到，只要把原本电路中的可变电阻改为x9241就可以了。具体来说就是：首先通过小键盘输入所要的电流，（我们设计的是通过键盘对数字进行增减，而非直接输入数字）到单片机，由单片机对x9241控制，使之输出预定电阻Rx，由Rx进而控制电流源电路，得到额定电流。数字电位器X

8、9241与PIC单片机的接口电路3.3显示部分输出部分要用到模数转换器，首先从设计采样电路从电流源去的电信号，通过模数转换器A/D转换为数字信号，输入