简易数控线性直流稳压电源的
设计与实现
简易数控线性直流稳压电源的设计与实现
摘要
本设计完成了一款数字化线性直流稳压电源的制作，该电源可以将220V、50HZ的交流转换成5V~15V可调节的直流。系统由变压器、整流器、滤波器、稳压器组成。其中稳压器是基于具有放大环节的串联型稳压原理进行设计。为实现电源的数字化调节性能，设计中引入了单片机数字控制技术，利用STC89C52单片机对直流稳压电源进行数字调节控制。同时利用D/A、A/D芯片实现数字电路与模拟电路的连接。采用按键对电压进行预置和调节，使用方便，且成本较低。最后输出电压由数码管进行显示。除此之外，系统还设计了短路和过流保护电路及报警电路，使得该电源适用于各种有较高精度要求的场合。同时基于单片机的控制系统支持在软件设计上进行功能扩展，而并不需要增加额外的硬件开销，从而提高电源的性价比。经测试，该电源具有较好的带负载能力，具有较好的实用性。
关键词：单片机；数字控制；稳压电源；D/A转换器；D/A转换器
The Design and Implement of Simple Numerical linear DC
Power Supply
Abstract
The design is a digital production of linear DC power. The linear DC power can convert 220V, 50HZ AC into 5V ~ 15V DC which is adjustable. The system consists of transformer, rectifier, filter and regulator. The regulator is designed based on the enlarged part of a series regulator. In order to achieve the power’s digital regulation, the SCM digital control technology, which used STC89C52 microcontroller for digital DC power supply regulation and control, is applied here. Meanwhile it takes advantages of D/A, A/D chip to connect digital circuit and analog circuit. The voltage can be preset and adjusted through buttons Unit, which is easy to use and low cost. Finally, the output voltage is displayed by the LED. In addition, the system also designed short-circuits, over current protection circuit and alarm circuit, making the power can be applied in various occasions where higher accuracy requirements are demanded. At the same time, the control system which is based on SCM supports extensions of software development, and does not require additional hardware, thereby enhancing the general performance of the linear DC power. It is proven that the power supply’s load capacity is good after testing, so it will have a good usability.
Key words：MCU；Numerical Control;；Supply Power；D /A converter；
A /D converter
目录
论文总页数：40页1 引言 (1)
1.1课题背景及意义 (1)
1.2课题要求 (1)
1.3本课题研究方法和目标 (2)
2 线性直流稳压电源基本原理及性能特点 (2)
2.1线性直流稳压电源概述 (2)
2.2线性直流稳压电源的基本原理及特点 (2)
3 方案研究与主要芯片选择 (4)
3.1系统方案的设计 (4)
3.2主要芯片介绍 (5)
3.2.1 STC89C52简介 (5)
3.2.2 DAC0832简介 (6)
3.2.3 ADC0804简介 (7)
3.2.4 OP07简介 (8)
4 硬件电路详细设计 (9)
4.1单片机系统外围电路设计 (9)
4.1.1 复位电路设计 (9)
4.1.2 时钟振荡电路设计 (10)
4.1.3 键盘电路设计 (10)
4.1.4 显示电路设计 (10)
4.1.5 单片机与DA接口电路设计 (11)
4.1.6 单片机与AD接口电路设计 (12)
4.2整流电路的设计 (12)
4.3电压调整电路设计 (13)
4.4过流保护电路设计 (13)
4.5基本稳压电源电路设计 (14)
4.6总电路图的设计 (15)
5 软件设计 (16)
5.1概述 (16)
5.2主程序模块设计 (16)
5.3按键扫描程序设计 (17)
5.4数码管显示处理子程序设计 (19)
5.5A/D转换程序设计 (21)
5.6D/A转换程序设计 (22)
5.7过流短路保护检测程序设计 (22)
6 实物的介绍、测试和分析 (23)
6.1实物简介与测试 (23)
6.1.1 主要功能 (24)
6.1.2 数控电源的测试 (24)
6.2数控电源的使用 (26)
7 技术改进 (27)
结论 (29)
参考文献 (30)
致谢 (31)
声明 (32)
附件 (33)
1 引言
1.1 课题背景及意义
电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一[1]。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。
数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性[2]。
1.2课题要求
本设计是线性数控直流电源，设计要求如下：
1、在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件；
2、输出电压可调范围为+5~+15V；
3、最大输出电流为1A；
4、负载调整率≦1%（最低输入电压下，从空载到满载）；
5、纹波电压（峰峰值）≦5mV（最低输入电压下，满载）；
6、具有过流及短路保护功能；
1.3本课题研究方法和目标
数控电源的主要研究思路：
1、硬件部分
（1）单片机采用STC89C52最小系统方案，采用数码管和按键做人机界面，采用DA 、AD芯片作为主要的单片机系统。
（2）电压调整部分采用2片大功率三极管组成复合调整管，采用性能较好的运放作为反馈控制端。
2、软件部分
（1）键盘输入程序用键盘扫描程序，将按键设置的电压交给D/A芯片产生基准电压。
（2）单片机通过A/D芯片读取当前输出电压值，通过显示程序，显示在数码管上。
（3）单片机通过I/O口查询方式判断当前电源是否处在过流或短路，并加以声光提醒。
本设计将实现电源输出电压的的数控加减，还能提供过流短路短路作用。
2 线性直流稳压电源基本原理及性能特点
2.1线性直流稳压电源概述
直流稳压电源都是将交流电源经过变压、整流、滤波和稳压等变换为需要的直流电压。现代电器中常用的稳压电源有两类：线性稳压电源和开关型稳压电源。线性稳压电源也成为串联调整试稳压电源[3]。它的成本比较低，稳压性能好，输出波形小，缺点是工作效率低，适合在小功率场合应用。直流电源基本组成如图2-1所示。
图2-1 直流稳压电源组成框图
电网电压经过变压器将大电压变成小电压；经过桥式整流将交流电转换成直流脉动电压；经过滤波器使脉动电压变得平滑；经过稳压器使输出电压稳定在希望的值上。
2.2 线性直流稳压电源的基本原理及特点
线性稳压电源电路主要由调整管、基准电压、取样电路和比较放大电路等几部分组成组成[4]，基本原理框图如图2-2所示。根据原理框图2-2所示的基本原理设计的具体线性电路如图2-3（a）、（b）所示。
3、由于线性电源器件少电路简单，所以在成本上相对低一些，维修上线性电源相对便于维修。
3 方案研究与主要芯片选择
3.1 系统方案的设计
本设计采用51系列单片机作为整机的控制单元，利用晶体管的电流放大作用，增加负载电流，在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定，通过按键改变输入的数字量改变D/A输出的基准电压值，基准电压与负载电压变化趋势经过运算放大器比较放大反馈到功率管的基极，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过ADC0804进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决电压的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现本系统以直流电源为核心，利用51系列单片机为主控制器，通过按键来设置直流电源的输出电压，设置步进为0.1V，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过D/A 转换器（DAC0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电电流的变化而输出不同的电压。单片机系统还兼顾对输出电压进行实时监控，输出电压通过A/D 转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的电压源。由于A/D、D/A芯片占用I/O口比较多，而我们制作的是单层电路板，所以我们选用两片单片机工作，这样在制作的时候比较方便。系统原理图如图3-1所示。
图3-1系统原理图
本次设计需要产生5V~15V最大电流1A的电源，所以需要将市电220V降压至20V左右，变压器的功率为30W左右。系统需要基本的+15V、5V、-15V 电源，所以需要三端输出的变压器，输出电压15V即可。整流过后用LM78XX 系列即可稳压。
系统设计要求步进为0.1V，在5~15V中有101个步进点，DAC0832最小步进电压为0.01953V，经过5.12倍的放大，即可实现0.1V的步进。
3.2主要芯片介绍
3.2.1 STC89C52简介
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容[5]。
图3-2 单片机引脚分布图
3.2.2 DAC0832简介
DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片电流输出型8位数/模转换器。旨在直接与8080，8048，8085，Z80及其他通用的微型处理器进行相接[6]。存储的硅铬R-2R电阻梯形网络将参考电流分开，并为电路提供合适的温度处理特性（全范围最大线性温度误差的0.05%）。电路利用CMOS电流开关和控制逻辑来取得最少的电能损耗和最小的输出泄露电流误差。特殊的电路也能提供TTL逻辑输入电压的水平兼容。
双缓冲可以使这些D/A转换器在获取下一个数位字时输出相应一个数位字的电压。这就使得任何一个D/A转换器均可进行同步更新。如图3-3所示DAC0832引脚分布图。
1、DAC0832具有以下几个特点：
（1）电流设置时间：1μs
（2）分辨率：8位
（3）线性度：8，9或者10位（保证温度）
（4）低功耗：20mW
（5）单电源提供：直流5~15V
图3-3 DAC0832引脚分布图
2、封装引脚的定义：
CS：芯片选择（低电平工作）。
ILE：数据输入允许锁存信号引脚（高电平有效），与CS一起选通输入寄存器WR1。
WR1：输入寄存器写选通信号，当WR1为高电平时，输入锁存器的数据开始锁存，当ILE为高电平，同时CS和WR1为低电平，输入锁存器数据更新。
WR2：写选通信号2（低电平有效）。这个信号和XFER逻辑组合，使输入寄存器的8位数据打入DAC寄存器并开始D/A 转换。
XFER：传送控制输入线，低电平有效，使WR2工作。
DI0至DI7：数据输入端，DI0是最低信号输入位（LSB），DI7是最高信号位（MSB）。
IOUT1：DAC电流输出1端。当数模转换锁存器全1或全0时，IOUT1为最大值。
IOUT2：DAC电流输出2端。IOUT2是一个持续的负IOUT1 ，或IOUT1+ IOUT2 =常数（固定参考电压的满幅值）。
RFB：反馈电阻。反馈电阻为IC芯片提供并联反馈电阻，外部运算放大器是用来数模转换器提供输出电压。这个片内电阻应始终使用（而不是外部电阻器），因为它与所用的芯片的R - 2R介变电阻匹配并跟踪这些电阻温度。
VREF：输入参考电压。这种输入将外部精密电压源与内部R-2R阶梯电阻连接起来。VREF的选择范围可以是+10V到-10V。这也是四象限乘法数模转换器所适合的模拟输入电压。
VCC：数字电源电压。是整个部分的电源供应引脚。VCC可接5V到15V 的直流电压。运行时的最佳电压是15V。
GND：10号引脚必须与地相连，使IOUT1和IOUT2作为电流输出开关。
3.2.3 ADC0804简介
ADC0804是常用的8位A/D转换芯片，容易与单片机接口，输入方式为单通道，ADC0804转换速度适中，价格低，应用广泛[7]。
1、它具有以下特点：
（1）8位COMS依次逼近型的A/D 转换器.
（2）三态锁定输出
（3）存取时间:135μS
（4）分辨率：8位
（5）转换时间：100μS
（6）总误差：正负1LSB
（7）工作温度：ADC0804LCN---0~70度
图3-4 ADC0804引脚分布图
2、封装引脚的定义
/CS：芯片选择信号。
/RD：外部读取转换结果的控制输出信号。/RD为HI 时，DB0~DB7处理高阻抗：/RD为LO 时，数字数据才会输出。
/WR：用来启动转换的控制输入，相当于ADC 的转换开始（/CS=0时），当/WR 由HI变为LO时，转换器被清除：当/WR回到HI时，转换正式开始。
CLK IN，CLK R：时钟输入或接振荡无件（R，C）频率约限制在100KHZ~1460KHZ，如果使用RC电路则其振荡频率为1/（1.1RC）。
/INTR：中断请求信号输出，低地平动作。
VIN(+) VIN(-)：差动模拟电压输入，输入单端正电压时, VIN(-)接地:而差动输入时,直接加入VIN(+) VIN(-)。
AGND,DGND：模拟信号以及数字信号的接地。
VREF：辅助参考电压。
DB0至DB7：8位的数字输出。
VCC：电源供应以及作为电路的参考电压。
3.2.4 OP07简介
OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A 为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面[8]。如图3-5所示OP07引脚分布图。
图3-5 OP07引脚分布图
1和8为偏置平衡(调零端)，2为反向输入端，3为正向输入端，4接负电源，5空脚6为输出，7接电源正。
Y301
12MHz
C3-122P C3-222P
X1
X2
基本为压电源是为电路中单片机，A/D、D/A，运放等芯片提供电能，这里系统所需要的电压由三种：+15V、+5V、-15V。+15V主要是为DA转换芯片外围电路中运放供电，电流较小。+5V主要是给单片机、A/D转换芯片、D/A转换
芯片供电，电流大概在100mA左右。-15V 主要是给运放做负电源，该电流较小，不超过50mA。
基本稳压电路如图4-5所示，由于需要的电流不是非常的大，所以稳压电路中使用的都是LM7800系列和LM7900系列的线性稳压芯片。由于+5V需要的电
数控直流稳压电源的设计 一、 设计任务和要求 设计一个数控直流稳压电源。 1. 基本要求： 1) 利用实验室提供的低压交流电源，设计整流、滤波、稳压电路； 2) 至少能输出4个档：3V 、5V 、9V 、12V ，用数码管显示； 3) 输出电流要能达到1A 以上，且纹波≤5mV 。 2. 发挥部分： 1) 输出增加了一个7V 的档，进而变为5个档；手动开关控制档的转换。 2) 用ADC0809（模/数转换器）将输出的电压模拟量转换为数字量并输出给译码显示电路以显示正确数字。 二 方案论证 1.可调稳压控制部分 方案一:直接由开关控制档位 5 个单刀单掷开关 手动控制开关,使输出电压分别为 此方法电路简单, 控制方便. 方案二;由多路模拟开关在脉冲CP 的作用下来控制开关 由脉冲控制多路模拟开关,.此方法比依赖与信号源 的CP,且不容易控制. 综合的看上述两种方案,方案一电路简单,控制方便;方案二对CP 的依赖性比较大,在实际应用方面不够灵活.因此对可调稳压器的控制部分应采用方案一. 2.显示电路 方案一:模拟量经模数转换电路输入后，输出转换成数字量，再利用一片共阴极七段显示器显示，结构框图如下：
→ → → 方案一方框图 此方案的优点是比较直观，易懂，而且容易调试，也能满足题目中所给的要求， 但是当输出电压为12v 时, 显示器显示以乱码＂└┘＂代替，不利于读数。 方案二：以方案一为基础，在经过模数转换输出后，加入一些简单的逻辑门，再利用两片共阴极七段显示器显示，结构框图如下： 这种情况下，电路可以直接的显示两位十进制数 ，且不会出现乱码。也能满足其他的要求。 上述两个方案经实践证明均可行，但方案一不能很好的显示两位十进制数，故选择方案二。 二、 设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。它包括整流电路、滤波电路、可调稳压电路、数/模转换电路和译码示电路等五个部分组成。经过整流、滤波、稳压电路后，可得到一个稳定的输出电压值，其中因为输入为低压交流电源,所以整流电路中不需变压器,而可调的稳压电路可通过换档得到不同的输出电压值；A/D 转换器是将此模拟输出量转换为数字输出量，并送给译码显示电路显示出此值。 图 1
新疆大学 课程设计报告 所属院系：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 课程名称：电子技术基础A 设计题目：直流稳压电源的设计 班级： 学生姓名： 学生学号： 指导老师: 常翠宁努尔.买买提 完成日期：2017. 7. 01
课程设计题目：直流稳压电源的设计 要求完成的内容： 1.输出直流电压1.5~10V可调； 2.输出电流I m=300mA； O 3.稳压系数Sr≤0.05； 4.具有过流保护功能。 指导教师评语： 该生通过查阅文献和资料和手册，能够综合运用电子技术课程中所学到的理知识，并能消 化和理解，把理论与实践进行结合起来。具有分析问题和解决问题的能力，较好地完成了设计任务。 评定成绩为： 指导教师签名：2017年 7 月01 日
直流稳压电源的设计 直流稳压电源的设计要求是设计中包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分。通过四部分的组合将 220V 交流电压转变为设计要求直流电压。并且用仿真软件进行仿真分析。 一、方案设计 1.总体设计框架图 方案的总体思路如下：直流稳压电源一般由直流电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成，其基本框图如下： 1.1电源变压器 是降压变压器，它将220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 1.2整流电路 此设计的整流部分主要采用桥式电路，即由四个二极管交叉而成。但使用二极管时应注意以下问题： (1) 最大整流电路流f I 指二极管长期运行允许通过的最大正向平均电流。若使用时超过此值，有可能烧坏二极管。 U (2) 最高反向工作电压rm 指允许施加在二级管两端的最大方向电压，通常为击穿电压的一半。 (3) 反向电流r I 指二极未击穿时的反向电流值。其值会随温度的升高而急剧增加，其值越小，二极管的单向导电性越好。但是反向电流值会随温度的上升而显著增加。 (4) 最高工作频率f
模拟电路课程设计报告设计课题：直流稳压电源的设计班级：电子1101 学号： 姓名：刘广强 指导老师：董姣姣 完成日期：2012年6月19
目录 一、设计任务及要求 (3) 二、总体设计思路 (3) 1．直流稳压电源设计思路 (3) 2．直流稳压电源原理 (3) 3、滤波电路——电容滤波电路 (5) 4、稳压电路 (7) 5、设计的电路原理图 (8) 三、．设计方法简介 (8) 四、软件仿真结果及分析 (10) 五、课程设计报告总结 (12) 六、参考文献 (13)
一、设计任务及要求 1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输出直流电压：U0=9→12v； ②纹波电压：Up-p<5mV； ③稳压系数：S V≤5% （最大的波动不能超过5%） 2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。 4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。 二、总体设计思路 1．直流稳压电源设计思路 （1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 （2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 （3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。 （4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给电压表。 2．直流稳压电源原理 1、直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 直流稳压电源方框图
X学院信息工程系毕业实习与设计 设计题目简易数控直流稳压电源 指导老师_________易X智老师_________ 学生姓名_________X____________ 学生学号____________________________ 专业年级层次电子信息工程技术 实习点 X电子科技有限公司 X学院信息工程系制
目录 简易数控直流稳压电源（摘要） (3) 第一章研究背景及意义 (4) 第二章芯片的原理及应用 (6) 第三章多位LED显示的串口实现原理 (10) 第四章电路原理和硬件实现 (11) 第五章程序设计 (14) 第六章电路测试 (16) 结束语 (17) 参考文献 (18) 附录 (19) 材料清单 (24)
简易数控直流稳压电源设计 【摘要】随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 基本实现了直流电源的无人值守“设计的直流稳压电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/ A 转换电路、直流稳压电路等几部分组成, 直流稳压电源是最常用的仪器设备, 在科研及实验中都是必不可少的。 【关键字】电源，稳压，数控，程序，电路图.
第一章研究背景及意义 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。数字化智能电源是针对传统电源的不足设计的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。 在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
数控直流稳压电源设计任务书（doc 8页）
《电子线路仿真》课程设计报告DESIGN REPORT ON SIMULATION OF ELECTRONIC CIRCUIT 题目数控直流稳压电源学科部、系：信息学科部
2.1总体设计方案说明 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分:数字控制部分,D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+，-按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A变换器转化为相应的电压。此电压经过相应的放大后去控制电源的输出，使稳压器输出的电压为1V的步进增加。 2.2模块结构与方框图 Ui Uo 第三部分单元电路设计与参数计算 3.1 可逆计数器模块 3.1.1 模块电路及参数计算 电 压 可 逆 稳 压 反 馈 数 显 D/ A
3.1.2 工作原理和功能说明 因为要求是输出5-15V的电压，只十一个电压值，而计数器74193是一个16进制的可逆计数器。我们只要用从0计数到10的几个状态，这可以通过反馈的方法实现。当74193输出0时，最后输出为5V。不能再减小了。所以通过一个四输入的或门输入到与非门U10使减“-”失效，计数器不能减计数，只能加。当加到6时或门反馈的数为1，通过U10后计数器就可以减计数了。同理，当输出15V时，74193输出为10,电压不能再加了。通过反馈输出一个0使加计数失效，电压停在15V。此时电压只能减，只有按“-”的按键减小电压。 3.2 D/A转换模块 3.2.1 模块电路及参数计算 3.2.2 工作原理和功能说明 这一模块是最主要的一个模块，左下方从左到右依次接74193输出端的Q1Q2Q3Q4,输入端依次接入的是0000～1010，这个电路的作用就是把这些数字信号转换成模拟信号。根据公式UO1=-Rf （UH/R16*D0+UH/R15*D1+UH/R19*D2+UH/R20*D3） 其中R16=2R15=4R19=8R20,根据二进制转十进制的计算公式可知，只要调节Rf到一定的值，就可已得到想要的模拟信号电压的大小。其实这是一个简单的求和电路，在模电书上可以找到。加
网络高等教育 专科生毕业大作业 题目：±5V简易直流稳压电源的设计学习中心： 层次：高中起点专科 专业：电气工程及其自动化 年级： 学号： 学生： 辅导教师： 完成日期： 2012年 2 月
内容摘要 本文主要论述了直流稳压电源的设计原理和实现方法。直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分构成。本次设计选用了串联稳压电源。稳压电路部分采用了继承三段稳压芯片LM317M以及W7912。通过接滑动变阻器从而实现了电压的可调。我们又采用7805、7905输出正负5V的电源作为数字电压表的工作原理。数字电压表部分采用常见的数字集成电路ICL7107,它不仅结构简单，而且测量精度高，能够满足设计要求。 关键词：直流稳压电源 LM317M 7805、7905 ICL7107
内容摘要 ............................................................ I 引言 . (1) 1 基本电路原理分析 (2) 1.1 整体电路框图 (2) 1.2 电路原理分析 (2) 2 实验电路与元件参数选择 (6) 2.1 实验电路 (6) 2.2 元件介绍 (6) 2.3 原件参数计算与选择 (7) 3 总结 (9) 参考文献 (10)
由于不同的电子产品可能需要不同的电源，设计可调电源就会使需要不同电源的电子产品得到与之匹配的电源，从而使其能正常工作，使它的工作效率达到最高。电源的优劣将会决定电子产品的使用寿命，因此，我们需要的是高质量的直流电源。 交流电网220V的电压通过电源变压器将变为需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还是会随电网电压波动、负载和温度等的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还须接稳压电路，保证输出的直流电压稳定。 直流稳压电源又称直流稳压器。它的供电电压大都是交流电压，当交流供电电压的电压或输出负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。稳压器的参数有电压稳定度、纹波系数和响应速度等。 此次的课程设计，要求输出±5V稳定电压。要能顺利完成这一设计，需要不仅熟悉了解课本上的知识，还要学会将理论知识应用到实践中，利用书籍资料来帮助自己。本文设计要求的技术参数和设计要求： 容量：5W 输入电压：交流220V 输出电压：直流±5V 输出电流：1A
直流稳压电源课程设计报告 设计任务及要求 1．设计任务 设计一直流稳压电源，满足： （1）当输入电压在220V交流时，输出直流电压为6－９V； （2）输出纹波电压不于5mv （3），稳压系数<=0.01； （4）具有短路保护功能； （5）最大输出电流为：Imax=0.8A 2．要求通过设计学会； （1）如何选择变压器、整流二极管、滤波电容及调整三极管或集成稳压块；（2）合理选择电路结构，并完成全电路元器件参数设计、绘制电路图；（3）短路保护实现方法 （4）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法 （5）撰写设计报告。 3．设计注意： （1）电源变压器、整流二极管、滤波电容、调整三极管或集成稳压块等元件只做选择性设计； （2）完成全电路元器件参数设计、绘制出整体电路图； （3）撰写设计报告要符合下列格式并按时上交，逾期将延与下届。 一、书写要求 二、上交时间要求 上交书面及电子稿发至邮箱：
撰写设计报告格式：（仅供参考，不要全部抄龚） 见附录一 集成直流稳压电源的设计与制作 姓名 1 绪言 随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。 2 设计要求
1.初始条件： （1）集成稳压器选用LM317与LM337或其他芯片，性能参数和引脚排列请查阅集成稳压器手册。 （2）电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ。 （3）其参考电路之一如图1所示 图1 ±1.25V-±15V连续可调直流稳压器参考电路原理图 2.主要性能指标：（1）输出电压Vo：±1.25 - ±12V连续可调。 （2）最大输出电流Iomax=800mA （3）纹波电压ΔVop-p≤5mV （4）稳压系数Sv≥3X10-3 3.设计要求：（1）依据已知设计条件确定电路形式。 （2）计算电源变压器的效率和功率。 （3）选择整流二极管及计算滤波电容 （4）安装调试与测量电路性能，画出实际电路原理图。 （5）按规定的格式，写出课程设计报告。 3 总体设计思路 在本次课程设计中我准备采用串联型稳压电路，集成稳压器选用LM317与LM337，电源变压器选用双15Ｖ／25Ｗ。 由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压U I会随着变化。因此，为了维持输出电压U I稳定不变，还需加一级稳压电路。
课程设计任务书 2015—2016学年第二学期 专业：电子信息工程（电子技术应用方向）学号：1401020023姓名：钮豪 课程设计名称：电子技术课程设计 设计题目：简易数控直流电源设计 完成期限：自2016 年6月13 日至2016 年 6 月26 日共 2 周 一、设计依据 本课题要求利用电子技术知识设计出一定输出电压范围和功能的数控电源。电路由数字控制部分、D/A转换部分、可调稳压部分组成。数字控制部分采用“+”“-”按键来分别调整控制输出电压步进增减，信号经过D/A转换后控制调整步进为0.1V，可输出0～+9.9V的稳定直流电压，并采用LED显示输出电压，同时预设一个复位按键来进行复位。通过本课题的练习，学生的综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。 二、主要内容及要求 主要内容： 1、要求输出电压范围0～+9.9V、步进0.1V、波纹不大于10mv；输出电流500mA；输出电压值由数码管显示；由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减；同时预设一个复位按键来进行复位；可自制一个稳定直流电源（输出±15V.+5V）。 2、设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；PCB文件生成与打印输出。 3、制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4、撰写设计报告，写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 设计要求： 1、给出详细的总体设计方案； 2、完成各部分具体功能电路设计，包括“+”、“-”键控制的可逆计数器的设计、D/A 转换电路设计、可调输出设计、LED显示电路设计、自制稳压电源设计； 3、仿真、调试验证各部分设计的正确性； 4、整理设计成果，完成设计说明书的撰写。
基于单片机的数控直流稳压电源 一、引言 （1）题目要求： 利用LM317三端稳压器，设计制作一个数控稳压电源，要求： 1、输出电压：2-15V，步进0.1V，纹波≤10mV； 2、输出电流0.5A； 3、输出电压值由数码管显示，由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进 （2）概况：直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多．但均存在以下问题：输出电压是通过粗调（波段开关)及细调(电位器)来调节。这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时（如 1.02~1．03V)，困难就较大。另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。本文设计了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。 二、系统设计 （1）方案论证： 方案：采用单片机控制此方案采用 AT89C51单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值。这里主要利用单片机程控输出数字信号，经过 D /A 转换器( DA0832)输出模拟量，然后使用运算放大器把电
流转换成电压，在通过三段稳压器LM317使得输出电压和输出电流达到稳压的目的。 方案论证： 1、输出模块：使用运算放大器做前级的运算放大器，由于运算放大 器具有很大的电源电压抑制比，可以减少输出端的纹波电压。使用LM317做电流稳压器，把电流稳定到0.5A。 2、数控模块：采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同 时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。 3、显示模块：本来准备使用液晶显示，可是想想我们的层次不够， 液晶现实的额程序不会写，只能退而其次，选择使用单片机通过锁存器控制8段LED数码管直接显示，这样可以精确的显示输出电压。 （2）系统结构： 系统结构设计图如上图所示。该系统主要由单片机最小控制系统、显示电路、独立按键、D/A转换电路、放大电路和稳压电路组成。单片机设定预输出值，并可以通过独立键盘改变单片机的预设值。然后通过DAC0832转化为模拟量，再经过运算放大和稳压稳流电路最后输出预设电压值，通过LED显示能够直观的看到预设值。因为器材原因，我们设计的稳压电源采用的是外部稳压器提供的电源。这样虽然算不上是一个完整的数控直流稳压电源，但是，除了这点，我们设计的电源基本已经复合要求。
C题：简易数控直流电源 一、任务 设计并制作具有一定输出电压范围和功能的数控直流电源。 二、要求 1.基本要求 1)输出电压：范围－5V～＋5V，步进0.1V，纹波≤10mV。 2)输出电压可预置在－5V～＋5V之间的任意一个值。 3)输出电流≥500mA。 4)数字显示输出电压值和电流值。 5)为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 2.发挥部分 1)用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。 2)增加输出电流至1.5A。 3)输出电压调整率≤0.5%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到 满载）。 4)输出电流10mA～100mA可调。 5)其他 三、评分意见 数据分析 单位：V 负载电阻：50Ω/2W
简易数控直流电源（C题） 作者：胡泽志、黄晓岚、严军摘要：
该电源系统以ATMEGA8单片机为核心控制芯片，实现数控直流稳压电源功能的方案。设计采用8位精度的DA转换器DAC0832、精密基准源LM336-5.0、7805和两个CA3140运算放大器构成稳压源，实现了输出电压范围为－5V～+5V，电压步进0.1V的数控稳压电源，最大纹波只有6mV，具有较高的精度与稳定性。另外该方案只采用了3按键实现输出电压的方便设定，显示部分我们采用了诺基亚3310手机夜晶显示器来显示输出电压值和电流值。 关键词：数控直流稳压源 DAC0832 运算放大器CA3140 精密基准源LM336-5.0 诺基亚3310手机液晶A VR单片机Atmega8 1．系统方案选择和论证 1．1 题目要求 1．1．1 基本要求 6)输出电压：范围－5V～＋5V，步进0.1V，纹波≤10mV。 7)输出电压可预置在－5V～＋5V之间的任意一个值。 8)输出电流≤500mA。 9)数字显示输出电压值和电流值。 10)为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 1．1．2 发挥部分 1）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。 2）增加输出电流至1.5A。 3）输出电压调整率≤0.5%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）。 4）输出电流10mA～100mA可调。 5）其他 1．1．3 说明
1引言 随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与通信设备的技术更新推动电 源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。整流系统由以 前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制， 从而使直流电源智能化，具有遥 测、遥信、遥控的三遥功能，基本实现了直流电源的无人值守设计的直流稳压电 源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/A 转换电路、直流稳压电路等几部分，直流稳压电源是最常用的仪器设备。 2简易数控直流稳压电源设计 2.1设计任务和要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。基本要 求如下： 1. 输出直流电压调节范围3~15V,纹波小于10mV 2. 输出电流为止500m A. 3 .稳压系数小于0.2。 4. 直流电源内阻小于0.5 Q 。 5. 输出直流电压能步进调节，步进值为 6. 由“ +”、“- ”两键分别控制输出电压步 进增的减。 2.2设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图 要包括三大部分：数字控制部分、 D/A 变换器及可调稳压电源。数字 控制部 分用+、-按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到 D/A 变 换器，经D/A 变换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后， 去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以 1V 的步进值增或减。 1V 。 1所示。主 命压调￡电蜡
图1简易数控直流稳压电源框图
2.3电路设计 2.3.1整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如图所示。 式中，U max为稳压电源输出最大值；(U-U o) min为集成稳压器输入输出最小电压差； U Rip为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U O、( U-U o) min 之和的确良10% ；△ U为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U O (U-U o) min、U Rip之和的10%。 对于集成三端稳压器，当(U-U o) min=2~10V时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：U > 15+3+1.8+1.98 >22(V),取UI=22V.根据UI可确定变压器次级电压U2。U 2=U/ 1.1 ?1.2 ~(20V) 在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：1 2=(1.5 ?2)I I~ (1.5 ?2)I O=1.5 X 0.5=0.75(A).取变压器的效率耳= 0.8,则变压器的容量为 P=U 2I2/ n =20X 0.75/0.8=18.75(W) 选择容量为20W的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D=1 / 2I maX=1/2I OmaX=1/2 X 0.5=0.25(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 U RM max 42 20 (1 10%) 31(V) 选用三极管IN4001，其参数为：I D=1A,U=100\A可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数RC是其充电周期的确2?5倍。对于桥式整流电路，滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半，即
数字电子系统的数控直流稳压电源设计本系统以AT89C51 单片机作为系统的核心，由D/A数字模拟转换模块、按键、LED串口显示模块等模块组成一个数控电源。该系统实现了输出电压：范围 2 ～＋20 .0 V，步进0.1V，纹波小于100mV；输出电流：1000mA；输出电压值由数码管显示；由“＋”、“－”两键控制输出电压步进增减。输入模块的按键按下之后，单片机有一个输入，单片机将输入的数字一方面给显示模块，让它们在数码管中显示出来；另一部分输给DAC0832，让它转化为模拟量电流输出，通过运算放大器将这模拟量转化为相应的电压，这电压经过放大后控制LM317的控制端，从而实现输出电压的控制。 关键词：AT89C51 单片机, 数控电源, D/A, 直流电源 在现代家庭中各种电器的不断出现，并要求着各种不同值的电源出现，使得家庭购买不同值的电源。数字化的也更加贴近人们的生活，因为它更加的直观，易被接受，大家都开始追求数字化的各类电子产品。数控直流电源有着直观，易操作，各种电压集一身，输出精度和稳定性都较高等优点，所以越来越受广大人们的喜爱。以后家里的电视遥控，电动玩具等都可以共用一个电源。 设计要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源，基本要求如下： 1、输出直流电压调节范围2~20V，步进值为0.1V 2、稳压系数小于0.2，纹波电压小于100mv; 3、输出电流为1000mA； 输出电压值用数码管显示，由“+”“-”两键分别控制输出电压步进增和减。 1.2 方案论证 分析本题，根据设计要求先确定了本系统的整体设计原理框图1-1.
采用8位的数字/模拟转换芯片DAC0832是 本系统是基于51单片机的数控电源的设计，8位的单片机，而MX7541是12位数字输入的，因此须用锁存器。而此数控电源要求单步0.1V，2～20V，DAC0832完全可以达到，故选择常用的DAC0832。 可调稳压芯片：根据设计要求输出电压范围2～＋20.0V，输出电流1000mA，本文选择了LM317T三端可调稳压芯片。 按键控制模块：由于本数控电源需要用的按键不多，要实现步进为0.1V的设计要求，只需用一个“+”和一个“-”按键，另外再加两个按键用于实现固定电压输出，按键时可直接输出相应电压。4个按键就可实现本题的设计要求，本文采用一般的电平判键按钮。 显示模块：此系统显示的只是最终电源输出的十位、个位和十分位电压值，只需显示出三个数字，选用数码管显示，用普通的数码管显示简单的数字、符号、字母。
电工与电子技术课程设计直流稳压电源设计 专业 班级 姓名 指导教师 日期_ __
前言 主要内容: 课题名称与技术要求： 设计课题：串联型晶体管稳压电源 <1>输出直流电压Uo=12V,且连续可调，调节范围±2V <2>最大输出电流Ilm≤200mA <3>稳压系数Sr<10% <4>具有过流保护功能 资料收集与工作过程简介: 在这次课程设计的过程中，我仔细看了课程设计的要求，去逸夫图书馆借了相关的资料，查阅了设计论文的格式样本，比较了各种设计方案的优劣，最终把自己觉得最好的方案的相关参数计算出来。自从上个学期开始，我们就开始学电工，这学期的模电在实际生活中十分有用，在设计过程中我也发现了许多问题，正如参加飞思卡尔设计电路焊板子一样，我还有很多不足之处。通过了对该电路的设计，调试，我学会了用整流变压器，整流二极管，滤波电容以及集成稳压器等元件设计直流稳压电源。 这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
目录 摘要---------------------------------------------------------------------4 设计要求---------------------------------------------------------------6 主要器件选择---------------------------------------------------------9 单元电路设计原理，参数计算------------------------------------12 结论与心得体会-----------------------------------------------------17 参考文献--------------------------------------------------------------18 元器件明细表--------------------------------------------------------19
1 引言 随着对系统更高效率与更低功耗的需求,电信与通信设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性与智能化方向发展。整流系统由以前的分立元件与集成电路控制发展为微机控制,从而使直流电源智能化,具有遥测、遥信、遥控的三遥功能,基本实现了直流电源的无人值守设计的直流稳压电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/A 转换电路、直流稳压电路等几部分,直流稳压电源就是最常用的仪器设备。 2 简易数控直流稳压电源设计 2、1 设计任务与要求 设计并制作有一定输出电压调节范围与功能的数控直流稳压电源。基本要求如下: 1．输出直流电压调节范围3~15V,纹波小于10mV 2．输出电流为止500m A、 3．稳压系数小于0、2。 4．直流电源内阻小于0、5Ω。 5．输出直流电压能步进调节,步进值为1V。 6．由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增的减。 2、2 设计方案 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分:数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+、-按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A变换器,经D/A变换器转换成相应的电压,此电压经过放大到合适的电压值后,去控制稳压电源的输出,使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。 图1简易数控直流稳压电源框图
2、3 电路设计 2.3.1 整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路;滤波选用电容滤波。电路如图2所示。 图2 整流滤波电路 电路的输出电压U I 应满足下式:U ≥U omax +(U I -U O )min+△U I 式中,U omax 为稳压电源输出最大值;(U I -U O )min 为集成稳压器输入输出最小电压差;U RIP 为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U O 、(U I -U O )min 之与的确良10%);△U I 为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U O 、(U I -U O )min 、U RIP 之与的10%)。 对于集成三端稳压器,当(U I -U O )min=2~10V 时,具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值:U I ≥15+3+1、8+1、98≥22(V),取UI=22V 、根据UI 可确定变压器次级电压 U 2。 U 2=U I / 1、1～1、2≈(20V) 在桥式整流电路中,变压器,变压器次级电流与滤波器输出 电流的关系为:Ｉ2=(1、5～2)I I ≈(1、5～2)I O =1、5×0、5=0、75(A)、取变压器的效率η＝0、8,则变压器的容量为 P=U 2I 2/η=20×0、75/0、8=18、75(W) 选择容量为20W 的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D =1∕2I max =1/2I Omax =1/2×0、5=0、25(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 )(31%)101(202max 2V U U RM ≈+??== 选用三极管IN4001,其参数为:I D =1A,U RM =100V 。可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则就是,取其放电时间常数R L C 就是其充电周期的确2～5倍。对于桥式整流电路,滤波电容C 的充电周期等于交流周期的一半,即
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案 随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，传统应用技术，由于功率器件性能的限制使开关电源性能的影响减至最小，新型的电源电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，为了提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源，十分必要。 1、几种数控直流稳压电源设计方案比较 1.1几种设计方案电路原理 方案 1 : 采用模拟的分立元件，利用纯硬件来实现功能，通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路，实现稳压电源稳定输出±5 V、±12 V、±15 V并能可调输出 0~ 30 V电压，见图 1所示。但由于模拟分立元件的分散性较大，各电阻电容之间的影响较大，因此所设计的指标不高、不符合设计要求、且使用的器件较多、连接复杂、灵活性差、功耗也大，同时焊点和线路较多，使成品的稳定性和精度受到影响。 图 1 方案 1电路原理 方案 2 : 此方案采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套双计数器完成系统的控制功能，其中二进制计数器的输出经过 D /A 变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。十进制计数器通过译码后驱动数码管显示输出电压值，为了使系统工作正常，必须保证双计数器同步工作。 图 2 方案 2电路原理 方案 3 : 此方案不同于方案 1之处在于使用一套十进制计数器，一方面完成电压的译码显示，另一方面其输出作为 EPROM的地址输入，而由 EPROM 的输出经 D /A变换后控制误差放步的问题，但由于控制数据烧录在 EPROM中，使系统设计灵活性降低。 图 3 方案 3电路原理
方案 4 : 此方案采用 51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使开关控制电源输出电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，经过 ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理。利用单片机程控输出数字信号，经过 D /A 转换器( DA0830)输出模拟量，再经开关电源控制电路，使得输出电压达到稳压的目的。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流 /电压转变后,通过 A /D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量,经单片机分析处理，经过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。而且采用PWM 控制的开关电源，该电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。而且在成本上与同等功率的线性稳压电源相当，而电源效率显著提高，体积和重量则大为减小。 图 4 方案 4电路原理 2、方案的比较与论证 ( 1)输出模块 方案 1：采用线性调压电源，以改变其基准电压的方式使输出不仅增加 /减少，这样不能不考虑整流滤波后的纹波对输出地影响，此输出只能是用万用表量出。而方案 2、方案 3中使用运算放大器做前级的运算放大器，由于运算放大器具有很大的电源电压抑制比，可以减少输出端的纹波电压。在方案 1中，为抑制纹波而在线性调压电源输出端并联的大电容降低了系统的响应速度，这样输出的电压难以跟踪快变的输入，方案 4中的输出电压波形与 D /A 变换输出波形相同，不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出，使系统有一定驱动能力的信号源。 ( 2)数控模块 方案 1利用纯硬件来控制电压的输出，其中最基本的电路原理分析，需要计算负载的大小，稳压管的选择有关，方案 2、方案 3中采用中、小规模器件实现系统的数控部分，使用的芯片很多，造成电路部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差，如方案 1中的双计数器一旦出现计数不同步时，会导致显示电压与输出电压不一致。在方案 4 中采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。 图 5 方案 5数控模块
可调直流稳压电源的设计 直流稳压电源的设计 设计要求 基本要求:短路保护,电压可调。若用集成电路制作,要求具有扩流电路。 基本指标：输出电压调节范围:０-６V,或0-8Ｖ，或0－9V，或0—１2V； 最大输出电流：在０.３A-１．５A区间选一个值来设计; 输出电阻Ｒo:小于1欧姆。 其他:纹波系数越小越好（5%Ｖo）,电网电压允许波动范围 + -10％。 设计步骤 1．电路图设计 (1)确定目标：设计整个系统是由那些模块组成,各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。 （2）系统分析:根据系统功能,选择各模块所用电路形式。 （3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 (４)总电路图：连接各模块电路。 ２. 设计思想 （1）电网供电电压交流２20V(有效值)频率为50Ｈz，要获得低压直流输出,首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 （２）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大(即脉动大）。 （３）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑,脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。 （4)滤波后的直流电压,再通过稳压电路稳压,便可得到基本不受外界影响的 。 稳定直流电压输出,供给负载R L 电路设计
（一）直流稳压电源的基本组成 直流稳压电源是将频率为50Ｈｚ、有效值为22０V 的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电源，其基本组成如图（1）所示： 图(１） 直流稳压电源的方框图 直流稳压电源的输入为220Ｖ的电网电压,一般情况下,所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后,再对交流电压进行处理。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。 变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如图所示。可以看出,他们均含有较大的交流分量,会影响负载电路的正常工作。 为了减小电压的脉动,需通过低通滤波电路滤波,使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉,使滤波电路的输出电压仅为直流电压。然而，由于滤波电路为无源电路，所以接入负载后势必影响其滤波效果。对于稳定性要求不高的电子电路，整流、滤波后的直流电压可以作为供电电源。 交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压,但是当电网电压波动或者负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响,从而获得足够高的稳定性。 （二）各电路的选择 1.电源变压器 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 。实际上，理想变压器满足I 1/I 2＝U 2/U 1=N 2/N 1=1/n ，因此有Ｐ1＝P 2=U １I 1＝U ２I 2。变压器副边与原边的功率比为P 2/ P 1=η，式中η是变压器的效率。根据输出电压的范围，可以令变压器副边电压为２2V,即变压系数为0.1。 2.整流电路 T 负 载
电子技术课程设计) —可调直流稳压电源 专业班级： $ 姓名： 学号：
? 目录 一、设计目的 (3) 二、设计任务及要求 (3) 三、实验设备及元器件 (3) ~ 四、设计步骤 (4) 1、电路图设计方法 (4) 2、设计的电路图 (5) 五、总体设计思路 (5) 1、直流稳压电源设计思路 (5) 2、直流稳压电源原理 (6) （1）直流稳压电源 (6) （2）整流电路 (6) · （3）滤波电路——电容滤波电路 (7) （4）稳压电路 (9) 3、设计的电路原理图 (10) 4、设计方法简介 (10) 六、课程设计报告总结 (12) 七、参考文献 (12) (
。 引言 直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路所组成。变压器把交流电压变为所需要的低压交流电，整流器把交流电变为直流电，经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在1-25V可调。 关键词：直流，稳压，变压。 一、设计目的 1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 ： 二、设计任务及要求 1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输入（AC）：U=220V，f=50HZ； U：1v--25v； ②输出直流电压 2 I≤1A； ③输出电流： 2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。 4、在仿真软件multisim上画出电路图，仿真和调试，并测试其主要性能参数。