一种新型数控直流稳压电源的设计
- 格式:pdf
- 大小:204.45 KB
- 文档页数:3
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10mV2.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 之和的确良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 之和的10%)。
数控直流稳压电源的设计和制作数控直流稳压电源,是一种集数字化控制、直流电源稳定输出功能于一体的电子制品,它广泛应用于各类实验、测试、仪器、通讯系统及各种机电设备中。
今天我们就来谈谈数控直流稳压电源的设计和制作的具体过程。
一、设计1.稳压芯片选型在设计数控直流稳压电源中,首先要选用一款适合的稳压芯片。
常见的稳压芯片有LM317、LM350、LM338等,选择其中的一种根据自己的需求进行选择。
例如,LM317适合安装功率较低的电路,LM350适合于安装功率较大的电路,而LM338的输出电流可达5A以上,是一种非常适合于实验室及大功率稳压电源设计的芯片。
2.规划电源输出模块在设计中需要考虑输出模块的功能设置与实际需要相符,因此需要详细了解电源输出模块的所有类型,包括DC稳压输出、DC包络线输出、交流输出、多路并联输出等的优劣之处,然后选用适合自己需要的类型进行设计。
3.阻容电路的设计在电源输出中需要设计阻容电路,其目的是为了保护电源不受怠工放置,以及电源的过载保护等,详见下面内容。
二、制作1.准备器材在制作数控直流稳压电源之前,需要准备相应的器材和材料,例如PCB板、元器件、焊接工具等。
2.电源输出模块的焊接在制作中需要用到数控直流稳压电源输出模块,首先在PCB板上进行焊接,接下来安装电容、二极管等元器件,进行一定量的基础防护。
3.安装稳压芯片安装稳压芯片需要考虑其散热问题,此时应该做好散热片附加硅脂,以保证芯片处于稳定状态。
4.接线在焊接和装配完成后,接线工作是必要的。
在接线时,必须要认真看清接线图,把电路板上的元器件和接线线路进行一一对应,以便拼接时不会出现误差。
5.开机测试制作数控直流稳压电源时,一定要经过开机测试。
在开机时,应该观察电源的工作状态是否正常,电压是否稳定,是否存在短路等问题。
这样可以在实际应用时更加安全和稳定。
以上就是数控直流稳压电源的设计和制作的具体过程,每一步都要做好方案设计和操作步骤的准备工作,以确保电源的稳定运行。
简易数控直流稳压电源设计数控直流稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的电源装置,常用于电子设备的测试、实验和制造过程中。
下面是一个简易的数控直流稳压电源设计。
1.设计需求和规格在开始设计之前,我们需要明确电源的输出电压和电流需求。
假设设计目标为输出电压范围为0-30V,最大输出电流为5A。
2.选择电源变压器根据设计需求,我们需要选择一个合适的电源变压器。
变压器的选择应该满足以下条件:-输入电压范围为市电的电压范围;-输出电压是设计需求的两倍,即60V;-输出功率需大于最大输出功率,即300W。
3.整流电路设计使用桥式整流电路将交流输入电压转换为直流电压。
桥式整流电路由4个二极管组成,将交流输入电压的负半周和正半周均转换为正向电流。
4.滤波电路设计滤波电路用于减小输出电压中的纹波,并提供稳定的直流输出电压。
常见的滤波电路是使用电容滤波器。
根据设计需求,选择适当的电容来达到所需的输出纹波和稳定性。
5.稳压电路设计稳压电路用于控制输出电压在设定范围内稳定。
可以使用集成稳压器芯片,例如LM317,它可以根据外部电阻器和电容器的值来控制输出电压。
6.控制电路设计为了实现数控功能,可以使用微控制器或模拟电路来控制输出电压和电流。
通过合理设置电容、电阻和电位器等元器件,可以设计出合适的控制电路。
7.保护电路设计为了确保电源和负载的安全,应设计适当的保护电路。
常见的保护电路包括过流保护、过压保护和过温保护。
可以使用电流检测器、过压保护器和温度传感器等元器件来实现这些保护功能。
8.PCB设计和制造根据上述电路设计,进行PCB布局和布线。
设计合适的PCB尺寸和布局,以容纳所有元器件,并确保电路的稳定性和可靠性。
完成设计后,可以选择将PCB文件发送给制造商进行制造。
9.组装和测试将制造好的PCB组装在电源箱中,接好输入电源线和输出连接线。
在保证安全的情况下,通电测试电源的稳定性、输出的准确性和保护电路的可靠性。
10.调试和优化根据实际测试结果,不断调试和优化电源的性能。
数控直流稳压电源设计(a)数控直流稳压电源设计的目的是为了实现对电压的精确控制,使其稳定在所设定的值,保证被供电设备能够正常工作。
在本文中,将介绍数控直流稳压电源的设计及其原理。
一、设计原理数控直流稳压电源在设计中需要考虑多种原理,包括电子原理、电磁原理和控制原理等。
其主要工作原理是将交流电源变换成直流电源,通过控制电压稳定器的输出电压来实现对电压的精确控制。
二、电路图设计数控直流稳压电源的电路图分为两部分,分别是控制电路和电源电路。
其中,控制电路包括电压稳定器、电压比较器、AD转换器和单片机等部分,而电源电路则包括变压器、整流电路和滤波电路等部分。
在电源电路中,变压器的选取要根据负载电流和输出电压的大小来确定,整流电路一般采用桥式整流电路。
而在滤波电路中,选用大容值的电容器来实现对电源波动的滤波,达到稳压的效果。
在控制电路中,主要包括电压稳定器、电压比较器、AD转换器和单片机等部分。
电压稳定器的作用是将输入电压转换成稳定的输出电压,而电压比较器则用来比较设计值和实际输出值之间的差异。
AD转换器则用于将电压信号转换成数字信号,以便单片机进行处理。
在单片机中,通过对输入数据的计算和比较,控制输出电压稳定在设定值附近,从而实现对电压的精确控制。
四、稳压原理当输入电压发生变化时,电压稳定器会发挥作用,自动调节输出电压,使其保持稳定。
在电压变化较小的情况下,调节速度较快,反应时间较短。
需要注意的是,稳压电源在进行设计时,需要考虑到负载电流的大小和输出电压的稳定性。
同时,还需要考虑到设备的工作环境和安全问题,确保电源设计符合安全要求。
五、总结。
目录1. 课题背景 (3)1.1 指导思想 (3)1.2 方案论证 (3)1.3基本设计任务 (3)1.4电路特点 (4)2 电路设计 (4)2. 1 总体方框图 (4)2. 2 工作原理 (5)3 各主要电路及部件工作原理 (5)3.1 74LS192 (5)3.2 DC0832 (7)3.3 CC4008 (8)3.4 CC4115 (8)3.5直流稳压电源 (3)4 原理总图 (9)5 元器件清单 (10)6 调试过程 (10)6.1 通电前检查 (10)6.2 数电部分调试 (10)6.3 模电部分 (11)7 小结 (11)8 设计体会及今后的改进意见 (11)8.1 体会 (11)8.2 本方案特点及存在的问题和改进意见 (12)参考文献 (10)1.课题背景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也是不可否定的,其中数控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、提供更好的,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.。
本次所设计的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比,具有操作方便,电压稳定度高的特点,其输出电压大小采用数字显示,主要用于要求电源精度比较高的设备,或科研实验电源使用,并且此设计,没有用到单片机,只用到了数字技术中的可逆计数器,D/A转换器,译码显示等电路,具有控制精度高,制作比较容易等优点。
1.1指导思想操作人员通过按键对系统发出电压调整指令,该指令与输出电路的状态信号号一起送入数控部分电路,经过处理后产生符合指令要求的输出电压信号,并经输出电路功率驱动后输出驱动电流。
当输出电路的输出电流超过极限值时,由过流保护电路产生的信号送入数控电路,关闭系统的电压输出,对系统的输出电路进行保护。
另外,数控部分还产生显示信息送入显示电路,将输出电压或其它信息报告给操作人员。
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案一、设计方案简介基于单片机的数控直流稳压电源设计方案主要是通过单片机控制开关电源的开关管,控制输出电压的稳定性和精度。
本设计方案采用闭环控制的方式,通过反馈电路将输出电压反馈给单片机,单片机根据反馈信号控制开关电源的开关管进行开关操作,以实现电源输出电压的稳定。
二、设计方案详细介绍1.系统总体设计:本设计方案将开关电源分为输入电源模块、控制模块和输出电源模块。
输入电源模块主要是对输入电压进行滤波和稳压,以保证输入电源的稳定性;控制模块主要是使用单片机进行控制,接收反馈电路的反馈信号,根据设定值进行比较,并控制开关电源的开关管进行开关操作;输出电源模块主要是将开关电源的输出电压经过滤波和稳压处理,以保证输出电压的稳定性和精度。
2.输入电源模块设计:输入电源模块主要是对输入电压进行滤波和稳压处理,保证输入电源的稳定性和安全性。
常用的电源滤波电路有LC滤波电路、RC滤波电路等。
同时,可以使用稳压芯片来实现输入电压的稳压。
3.控制模块设计:控制模块使用单片机进行控制,主要是通过反馈电路将输出电压反馈给单片机,并经过AD转换后与设定值进行比较。
根据比较结果,单片机控制开关电源的开关管进行开关操作,调整输出电压的稳定性。
在控制过程中,可以设置合适的控制算法,如PID控制算法,以提高控制的精度和稳定性。
4.输出电源模块设计:输出电源模块主要是对开关电源的输出电压进行滤波和稳压处理,以保证输出电压的稳定性和精度。
常用的电源滤波电路有LC滤波电路、RC滤波电路等。
可以使用稳压芯片或者反馈调节电路来实现输出电压的稳压。
5.电源保护设计:为了保护电源和设备的安全性,可以设计过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护等保护电路。
过压保护可以使用过压保护芯片,欠压保护可以使用欠压保护芯片,过流保护可以通过电流传感器实现,短路保护可以通过保险丝或者短路保护芯片实现。
三、设计方案的优势和应用1.优势:本设计方案采用闭环控制的方式,通过反馈电路将输出电压反馈给单片机,使得输出电压的稳定性和精度得到保证。
基于单片机的数控直流稳压电源设计一、概述随着科技的飞速发展,电子设备在我们的日常生活和工业生产中扮演着越来越重要的角色。
这些设备的稳定运行离不开一个关键的组件——电源。
在各种电源类型中,直流稳压电源因其输出电压稳定、负载调整率好、效率高等优点,被广泛应用于各种电子设备和精密仪器中。
传统的直流稳压电源通常采用模拟电路设计,但这种方法存在着电路复杂、稳定性差、调整困难等问题。
为了解决这些问题,本文提出了一种基于单片机的数控直流稳压电源设计方案。
本设计采用单片机作为控制核心,通过编程实现对电源输出电压的精确控制和调整。
相比于传统的模拟电路设计,基于单片机的数控直流稳压电源具有以下优点:单片机具有强大的计算和处理能力,能够实现复杂的控制算法,从而提高电源的稳定性和精度单片机可以通过软件编程实现各种功能,具有很强的灵活性和可扩展性单片机的使用可以大大简化电路设计,降低成本,提高系统的可靠性。
本文将详细介绍基于单片机的数控直流稳压电源的设计原理、硬件电路和软件程序。
我们将介绍电源的设计原理和基本组成,包括单片机控制模块、电源模块、显示模块等我们将详细介绍硬件电路的设计和实现,包括电源电路、单片机接口电路、显示电路等我们将介绍软件程序的设计和实现,包括主程序、控制算法、显示程序等。
1. 数控直流稳压电源的应用背景与意义随着科技的快速发展,电力电子技术广泛应用于各个行业和领域,直流稳压电源作为其中的关键组成部分,其性能的稳定性和可靠性直接影响着整个系统的运行效果。
传统的直流稳压电源多采用模拟电路实现,其调节精度、稳定性以及智能化程度相对较低,难以满足现代电子设备对电源的高性能要求。
开发一种高性能、智能化的数控直流稳压电源具有重要意义。
数控直流稳压电源通过引入单片机控制技术,实现了对电源输出电压和电流的精确控制。
它可以根据实际需求,通过编程灵活调整输出电压和电流的大小,提高了电源的适应性和灵活性。
同时,数控直流稳压电源还具备过流、过压、过热等多重保护功能,有效提高了电源的安全性和可靠性。
「数控直流稳压电源的设计与实现」数控直流稳压电源是一种应用广泛的电子设备,用于为各种电子设备提供稳定的直流电源。
本文将讨论数控直流稳压电源的设计与实现过程。
首先,设计一个数控直流稳压电源需要了解其基本原理。
该电源根据输入电源的不稳定性,通过电路设计和控制算法,将电源输出稳定在设定的电压值上。
主要包括输入稳压电路、反馈控制电路、功率放大电路等。
接下来,我们需要选择合适的元件来实现电源电路。
在选取稳压管、二极管等传统元件的同时,可以考虑使用集成稳压芯片和开关电源元件,以提高电源的效率和稳定性。
此外,还需要选取合适的功率放大器和控制器,以保证电源的输出电流和电压稳定性。
在电路设计完成后,需要进行仿真测试。
通过使用SPICE软件等工具,对电源电路进行仿真,以验证电路的工作原理和稳定性。
这包括输入电压范围、输出电流范围等参数的测试。
在完成电路设计和仿真测试后,需要进行电路的实际制作和调试。
这包括设计电路板、焊接元件、连接线路等步骤。
在制作完成后,需要对电路进行调试,检查是否存在电流短路、线路接错等问题,并进行修复。
最后,进行电源的性能测试。
通过连接相关的负载设备,测试电源的输出电压和电流是否稳定,并满足设计要求。
同时,通过使用示波器、数字万用表等测试仪器,验证电源的电压波形、纹波情况等参数。
总结起来,数控直流稳压电源的设计与实现包括了选取合适的元件、电路设计和仿真测试、制作和调试电路以及性能测试等步骤。
通过合理的设计和精确的调试,可以实现一个高品质的数控直流稳压电源。
数控直流稳压电源的设计与制作一、设计任务1.题目设计出一个有一定电压调节范围和功能的数控电源2.性能参数要求(1)输出电压:范围5~15V,纹波小于10mV。
(2)输出电流:500mA。
(3)输出电压用数码管LED显示。
(4)输出电压能步进调节,步进值为0.1V。
(5)用+、—两键分别控制步进的加和减。
(6)纹压系数小于0.2。
(7)直流电源内阻小于0.5欧姆。
二、方案设计与论证1.组成部分(1)变压、整流、滤波模块:市电供电经变压、整流、滤波后得到变化极其微小的直流电,输出作为辅助电源,为其它各个模块提供电源,使其正常运行。
(2)电压调整模块:满足输出电压稳定的要求。
(3)数字控制模块:实现步进功能。
(4)数字显示模块:用数码管LED显示输出电压。
2.方案设计总体框图⒊各个模块分析及选择(1)变压、整流、滤波模块①市电220V ,50Hz 供电电压经变压器、桥式整流、C 滤波后,输出变化极微小的直流电。
②电路构成(2) 电压调整模块①由于输出电压为5~15V ,可采用固定式集成稳压块CW7805进行扩展,其内阻及纹压系数都满足要求。
即CW7805与集成运放组合,通过外接电阻来实现电压调整。
②电路构成(3) 数字控制模块①选用廉价的通用数字芯片设计制作电路,用+/-按键、与非门CT74LS10、与门CT74LS00、非门CT74LS04、两片级联的十进制BCD 码同步加/减计数器74LS193(完成00~99的计数功能),74LS193的预置数输入端D0~D3与BCD 码拨码盘的开关相连,构成电压预置功能。
预置输入由74LS193的|PE 端控制。
与非门CT74LS10、与门CT74LS00、非门u iU 4CT74LS04完成脉冲的整形。
②电路构成(4)数字显示模块①电压调整模块的输出经A/D转换器,变换成数字信号,再经数码管LED显示。
②电路构成。
1. 设计任务和要求1.1设计要求1.1.1 任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。
其原理示意图如下:1.1.2 要求基本要求:(1)输出电压:范围0~+9.9V,步进0.1V,纹波不大于10mV;(2)输出电流:500mA;(3)输出电压值由数码管显示;(4)由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减;(5)为实现上述几部件工作,自制一稳压直流电源,输出±15V,+5V。
发挥部分:(1)输出电压可预置在0~9.9V之间的任意一个值;(2)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);(3)扩展输出电压种类(比如三角波、方波等)。
2 系统方案选择和论证2.1 系统基本方案通过对题目的任务、要求进行分析,我们将整个设计划分成三个部分:自制稳压电源部分,数控部分和输出显示部分。
其系统框图如图2.1所示:市电220V 50Hz图2.11.自制稳压电源部分自制稳压电源输入220v、50hz交流电,通过变压、整流、滤波和稳压电路,输出系统所需的三种直流电压:+15v、-15v、5v。
2.数控部分为完成题目要求制作可调节数控电源,需要有简单的人机接口界面,即需要按键输入和显示输出。
由于数控部分功能较多,较为复杂,对系统性能影响很大,采用了可编程控制器件来作为系统的核心,便可完成题目要求。
由于控制器部分为数字电路,而具体的输出部分为模拟电路,需要D/A 转换电路联系起来,实现电压的输出和调节。
数控部分由自制稳压电源部分供电。
3.输出部分将D/A器件发送过来的电压控制字转换成稳定电压输出,电路主要为D/A转换,稳压输出等组成。
单片机控制电压值通过LED数码管显示出来。
2.2 各模块方案的选择和论证2.2.1 控制器模块作用:各按键信号的辨认,控制电压的输出、显示电压值、各种类波形输出等。
方案1:采用FPGA或CPLD作为系统的控制器。
优点:可以实现复杂逻辑功能,规模大,速度快,密度高,体积小,稳定性高,容易实现仿真、调试和功能扩展。