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![毕业设计(论文)-数字显示连续可调直流稳压电源的设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/88fd42e9227916888586d710.png)
黑龙江科技学院机械电子工程系本科毕业设计（论文）题目数字显示连续可调直流稳压电源的设计专业班级学号学生姓名指导教师设计所在单位年月数字显示连续可调直流稳压电源的设计摘要：随着科技的发展，电气、电子设备已经广泛的应用于日常、科研、学习等各个方面。
电源已经成为电气和电子设备中必不可少的能源供应部件，对电源的研究和开发已经成为新技术、新设备开发的重要环节，在推动科技发展中起着重要作用。
本文介绍了一种数字显示连续可调直流稳压电源的设计方案，此方案应用7824及7924芯片组成稳压电源的电源模块，用ICL7107芯片组成了数显模块，最终通过两个模块的连接实现连续可调直流稳压功能。
同时，本文还对电源模块和数显模块的基本原理，参数计算和性能指标等进行了分析讲解。
这种电源价格便宜，电路简单，并且可通过旋钮在-24V~24V范围内调节电压，使用方便、安全、稳定性高。
关键词：稳压电源 A/D转换器电源模块稳压模块The design of digital demonstration continuously adjustable DCpower supplyAbstract: With the development of science and technology, electrical, electronic equipment has been widely used in all aspects of day-to-day, scientific research, all aspects of learning and so on. Power has become the essential components of energy supply in electrical and electronic equipment the research and development for power has become important in new technology, new equipment, it plays an important role in promoting the development of science and technology.This article introduces one kind of digital demonstration continuously adjustable DC power supply’s design proposal. This plan applies 7824 and 7924 chip composition DC power supply’s power source module and has composed the number obviously module with the ICL7107 chip, finally realizes continuously the adjustable DC constant voltage function through two module’s connections. At the same time, this article also to the power source module and the number obviously module’s basic principle, the parameter computation and the performance index and so on has carried on the analysis explanation.This kind of power source price is cheap, the electric circuit is simple, and may adjust the voltage through the knob in the 24V~-24V scope, and it is easy to operate, security, the stability are high.Key words: stabilized voltage supply A/D converter power module digital display module目录第一章绪论 (1) (1) (1) (1) (2) (3)第二章电源总体方案确定 (5) (5) (5) (5) (6) (7) (7) (7) (7) (8)第三章电源模块的设计 (9)三端稳压器的工作原理 (9) (9)。
直流可调稳压电源的温度保护与过载保护设计直流可调稳压电源是一种常用的电源装置，广泛应用于电子设备的研发、生产和维修中。
为了确保电源的长期稳定工作和延长电子设备的使用寿命，温度保护和过载保护是两个非常重要的设计要素。
本文将探讨直流可调稳压电源的温度保护和过载保护设计原理。
一、温度保护设计温度保护是为了防止电源在长时间高温环境下工作，导致电子元件老化、损坏或者电源故障。
直流可调稳压电源的温度保护设计应该考虑以下几个方面：1. 温度传感器的选择与布置直流可调稳压电源中的温度传感器通常采用热敏电阻，如NTC热敏电阻。
热敏电阻具有温度敏感特性，电阻值随温度变化而变化。
在温度升高时，电阻值会减小，可以通过测量热敏电阻的电阻值变化来判断温度的高低。
温度传感器的布置要考虑到电源内部的热点位置，以及与散热装置的接触情况。
合理布置温度传感器可以更加准确地监测电源内部的温度，并及时触发保护措施。
2. 温度保护触发电路直流可调稳压电源的温度保护触发电路应该能够及时检测到温度异常，并触发相应的保护措施，如切断电源输出或者降低输出功率。
触发电路的设计需要考虑到稳定性和可靠性的要求，同时需要满足快速响应的需要。
常见的触发电路设计包括比较器电路、电压跟随器电路等。
通过合理选择电路元件和调整电路参数，可以实现可靠的温度保护功能。
二、过载保护设计过载保护是为了防止直流可调稳压电源在过大负载情况下工作，导致电源输出电压异常、电源损坏或者短路故障。
过载保护设计应该考虑以下几个方面：1. 过载检测电路的设计直流可调稳压电源的过载检测电路应该能够及时检测到负载电流异常，并触发保护措施。
常见的过载检测电路设计包括电流传感器、电流限制器等。
电流传感器通常采用霍尔效应传感器或者电流互感器，能够将负载电流转化为电压信号进行检测。
电流限制器通常采用电流比较器电路，在负载电流超过设定值时触发保护。
2. 过载保护触发电路直流可调稳压电源的过载保护触发电路应该能够及时响应过载事件，并触发相应的保护措施。
一、绪论高科技设备的发展离不开电源技术的进步，高精度电源已广泛应用到于通信、工业、军事、航空航天、家电等领域。
其中弱电的重要性是所有电源的基础，人们对它的研究、开发技术水平也越来越高。
低压大电流的电源也是以后发展的方向。
而直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。
一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值而电源是电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性而且电子设备的故障60%来自电源,因此作为电子设备的基础元件,电源受到越来越多的重视.现代电子设备使用的电源大致有线性稳压电源和开关稳压电源两大类. 所谓线性稳压电源,是指在稳压电源电路中的调整管是工作在线性放大区. 将220V,50Hz 的工频电压经过线性变压器降压以后,经过整流,滤波和稳压, 输出一个直流电压.我们做两类电源比较。
线性稳压源的优点是:电源稳定度及负载稳定度较高；输出纹波电压小；瞬态响应速度快;线路结构简单,便于维修;没有开关干扰。
缺点是:功耗大,效率低,其效率一般只有35～60%;体积大,质量重,不能微小型化;必须有较大容量的滤波电容. 其中,交换效率低下是线性稳压电源的重要缺点,造成了资源的严重浪费. 在这种背景下,开关稳压电源应运而生. 任何电子设备均需直流电源来供给电路工作.特别是采用电网供电的电子产品.为了适应电网电压波动和电路的工作状态变化,更需要具备适应这种变化的直流稳压电源. 随着电子技术的发展,人们对如何提高电源的转换效率,增强对电网的适应性,缩小体积,减轻重量进入了深入的研究.开关电源应运而生.七十年代,便应用于电视机的接收,现在已经广泛用于彩电,录像机,计算机,通讯设备,医疗器械,气象等行业.本文就是利用LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。
与数字电压表头集成块ICL7107，实现对直流输出大小的在线测量。
0～24V可调直流稳压电源电路的设计方法1 引言电子电路要正常工作，电源必不可少，并且电源性能对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带有感性负载的电路和设备(如电机)中，对电源的性能要求更高。
在很多应用直流电机的场合中，要求为电机驱动电路提供1个其输出能从0 V开始连续可调(0～24 V)的直流电源，并且要求电源有保护功能。
实际上就是要求设计一个具有足够调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路。
该电路的设计关键在于稳压电路的设计，其要求是输出电压从0 V开始连续可调；所选器件和电路必须达到在较宽范围内输出电压可调；输出电压应能够适应所带负载的启动性能。
此外，电路还必须简单可靠，能够输出足够大的电流。
2 电路的设计符合上述要求的电源电路的设计方法有很多种，比较简单的有3种：(1)晶体管串联式直流稳压电路。
电路框图如图1所示，该电路中，输出电压UO经取样电路取样后得到取样电压，取样电压与基准电压进行比较得到误差电压，该误差电压对调整管的工作状态进行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压UI发生变化引起的输出电压的变化正好相反，从而保证输出电压UO为恒定值(稳压值)。
因输出电压要求从0 V起实现连续可调，因此要在基准电压处设计辅助电源，用于控制输出电压能够从0 V开始调节。
单纯的串联式直流稳压电源电路很简单，但增加辅助电源后，电路比较复杂，由于都采用分立元件，电路的可靠性难以保证。
(2)采用三端集成稳压器电路。
如图2所示，他采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从0 V起连续可调，因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。
该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。
(3)用单片机制作的可调直流稳压电源。
该电路采用可控硅作为第一级调压元件，用稳压电源芯片LM317，LM337作为第二级调压元件，通过AT89CS51单片机控制继电器改变电阻网络的阻值，从而改变调压元件的外围参数，并加上软启动电路，获得0～24 V，0.1 V步长，驱动能力可达1 A，同时可以显示电源电压值和输出电流值的大小。
串联型直流稳压电源设计报告一、设计题目题目：串联型直流稳压电源二、设计任务：设计并制作用晶体管、集成运算放大器电阻、电阻器、电容组成的串联型直流稳压电源。
要求指标：1、输出电压6V、9V两档，同时具备正负极性输出；2、输出电流：额定电流为150mA，最大输出电流为500mA；3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲V op-p≤5mv；4、保护电路：过流保护。
三、原理电路和程序设计：1、电路原理方框图：2、原理说明：（1）单相桥式整流电路可以将单相交流电变换为直流电；（2）整流后的电压脉动较大，需要滤波后变为交流分量较小的直流电压用来供电；（3）滤波后的输出电压容易随电网电压和负载的变化波动不利于设备的稳定运行；（4）将输出电压经过稳压电路后输出电压不会随电网和负载的变化而变化从而提高设备的稳定性和可靠性，保障设备的正常使用；（5）关于输出电压在不同档位之间的变换，可以将稳压电源的电压设置为标准电压再对其进行变换，电压在档位间的调节由于只有6V和9V两档则可以通过开关来转换，从而实现对输出电压的转换。
而正负电源则需要一个六脚开关来控制变换。
四：方案选择1、变压、滤波电路方案一和方案二的变压电路和滤波电路相同，二者的差别主要体现在稳压电路部分。
图1 变压和滤波电路2、稳压电路方案一：此方案以稳压管D1的电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R 2两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由E B BE U U U -=可知BE U 将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大），使得R 两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。
负电源部分与正电源相对称，原理一样。
图2 方案一稳压部分电路方案二：该方案稳压电路部分如下图3所示，稳压部分由调整（Q1三极管），比较电路（集成运放741），基准电压电路（稳压管D2 02BZ2.2），采样电路（采样电路由R2、R3、R4组成）组成。
SS3323型三路可调直流稳压电源简单介绍
直流稳压电源我们都很熟悉。
它是实验室的基本电子仪器，种类很多，但
使用方法相近。
今天小编主要以现以SS3323 型三路可调直流稳压电源为例来
进行说明一下。
SS3323 型三路可调直流稳压电源具有稳压/稳流、连续可调、限流型过流保
护与短路保护、自动恢复等功能，内置稳压/稳流自动切换;内置串联/并联连接
电路。
SS3323 型三路可调直流稳压电源主要由变压器、转换控制器、整流滤波器、辅助电源电路、基准限幅电路、电压/电流比较器、取样、紧急过载保护器、线性调整器等组成。
SS3323 型三路可调直流稳压电源电路原理结构图如图2.1 所示，电路工作原理说明如下。
1.量程转换控制
量程转换控制由转换控制器实现。
转换控制器控制继电器K1、K2 的动作，
达到换挡的目的。
随着输出电压的变化，模/数转换器输出不同的数码，控制继电器动作，调整整流滤波器的输入电压。
2.稳压/稳流控制
电压/电流比较器控制线性调整器，使电源输出电压/电流保持稳定。
在稳压工作时，电压比较器处于控制优先状态，当输入电压或负载变化时，
输出电压发生相应变化，此变化量经取样送入电压比较器反相输入端与同相输
入端设置的基准电压迸行比较、放大，以控制线性调整器，使输出电压趋于原
来数值，达到稳压目的。
当电源负载过大且超过预置电流时，取样电阻上的电
压将增大，此电压值送到电流比较器反相输入端与同相输入端预置的电流基准
进行比较放大，输出一低电平，以控制线性调整器，使输出电流恒定在预置的
电流值上，从而使电源和负载得到保护。
作品制作说明课题具有保护功能的数显串联可调式直流稳压电源系科电子信息工程学院专业（方向）应用电子技术专业（通信电子方向）班级电子000学号0000000姓名陈完成日期2011年12月11日指导教师薛具有保护功能的数显串联可调式直流稳压电源作品简介本作品主要由稳压电源电路、保护电路、报警电路和显示模块四部分组成。
稳压电源电路输入220V的交流电压,输出5V～25V之间连续可调的稳定电压，且输出纹波小于10mV。
当电路过载或短路时，保护电路工作实现保护，同时报警电路中LED灯不停闪烁以示警告；当过载或短路故障排除后，只要按一下复位按钮，使可控硅“复位”，稳压电路便可正常工作。
正常状态下显示模块中数码管实时显示输出电压大小。
在该作品的完成过程中，陈磊同学负责用PROTEUS软件实现单片机部分的仿真，完成单片机部分的硬件制作与软件调试及整机联调工作；张莎莎同学负责用PROTEL软件绘制本课题的电路原理图，用MULTISIM软件进行电源部分仿真，完成降压、整流、滤波及稳压电路的制作与调试。
目录引言 (4)1.电路组成与原理 (5)1.1稳压电源 (5)1.2显示电路 (5)1.3保护电路 (7)2.主要元器件介绍 (7)2.1 TL431（三端可调分流基准源） (7)2.2八数据锁存器 (8)3.电路仿真与调试 (9)3.1电路的仿真 (9)3.2单片机显示 (10)3.3调试与问题解决 (10)4.电路参数测量 (12)4.1纹波电压测量 (13)4.2测量输出电压 (14)总结 (16)附录一电路原理图 (16)附录二原件清单 (17)参考文献 (19)引言众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求。
而且大多数电子设备都需要直流电源供电，除了少数直接利用干电池或直流发电机供电外，更多的场合是采用把交流电转变为直流电的直流稳压电源。
与开关电源相比，串联可调式直流稳压电源具有精度高，纹波小，无高频辐射干扰，适用范围广等优点。
所以本次设计应解决的主要问题是：制作一个0～25V连续可调的直流稳压电源，带电压显示且能准确的输出稳定的电压大小，该电路实现过载和短路保护功能，即能够进一步保护电路稳定输出。
基本掌握仿真软件MULTISIM的使用方法。
设计要求是采用220V交流电作为电源输入，输出调整范围为2.5V到25V 的直流电，最大输出电流为1A。
本次设计的意义是通过本设计加深对电子技术课程的理解，了解一般设计过程，掌握一种电子电路仿真软件的使用方法。
该作品除了可以作为电子产品的电源外，还可以应用于日常各种电子小制作过程中，是一款非常方便、实用的直流稳压电源。
1．电路组成与原理1.1稳压电源：串联型稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。
整体框图如图1.1。
各单元电路功能：（1）电源降压器：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，变压器的变化由变压器的副边电压确定。
（2）整流电路：利用集成电路整流桥，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。
（3）滤波电路：采用电容滤波电路可以将整流电路输出的电压中大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。
（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电压和负载的变化而变化。
1.2显示电路：单片机首先对稳压电源输出的模拟量进行数字化转换，然后通过给单片机编写动态扫面程序，把转换的数字量通过共阴数码管显示出来，显示的要与输出的一致且连续可调。
单片机采用STC12C5A60S2、四位共阴数码管组成。
其中STC12 C5A60S2单片机内置A/D转换器的功能。
单片机的A/D转换口在P1口（P1.7-P1.0），有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHZ（25万次/秒）。
8路电压输入型A/D,可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。
上电复位后P1口为弱上拉型I/O口，用户可以通过软件设置8路中的任何一路设置为A/D转换，不需作为A/D使用的口可继续作为I/O口使用。
单片机和数码管的工作电压为5V。
内部ADC工作流程如图1.2所示，图1.2内部ADC工作流程电路设计中，把单片机P1.0口作为模拟量采集端；P0口作为数字量输出端，经过锁存器74HD573分别与数码管8个段位相连，；P2.4—P2.7为数码管位选端，分别与数码管COM1-COM4相连。
显示电路如图1.3所示，图1.3显示电路1.3保护电路：当过载时电阻R8上的压降增大，该压降达到0.6V时可控硅（SCR）导通，使Q1基极电位下降到1V左右，于是管Q1和调整管Q3均截止，保护调整管免遭烧坏。
Q3截止后输出电压为零，电子开关Q4截止，Q5导通，使Q6、Q7组成的多谐振荡器起振（几十赫兹），发光管LED2闪亮，以示警告。
当输出端短路时（最大过载），R8上压降远大于0.6V，可控硅立即导通，同样切断稳压输出。
当短路或过载故障排除后，只要按一下复位按钮K2，使可控硅“复位”，稳压电源立即照常工作。
这时Q4正常导通，Q5截止，Q6、Q7停振，LED2熄灭。
保护和报警电路如图1.4所示，图1.4保护报警电路2.主要元器件介绍2.1 TL431（三端可调分流基准源）（1）TL431简介TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。
它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值，也是一种并联稳压集成电路。
主要参数：最大输入电压37V，最大工作电流150mA，内基准电压为2.5V，输出电压范围为2.5--36V，。
其外形封装形式和符号如图2.1所示。
图2.1 图2.2 图2.3（2）TL431工作原理TL431具体功能可以用图2.2 功能模块示意，在恒压电路中的应用如图2.3。
TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。
如图2.3所示的电路中，当R1和R2的阻值确定后，两者对Vo的分压引入反馈，若Vo增大，反馈量增大，TL413的分流也就增加，从而又导致Vo下降。
选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。
需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流不要大于1mA。
2.2 八数据锁存器74HC57374HC573主要用于数码管、按键等控制。
器件的输入是和标准CMOS 输出兼容的；加上拉电阻，他们能和LS/ALSTTL 输出兼容。
当锁存使能端为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。
当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。
输出能直接接到CMOS，NMOS 和TTL 接口上。
74LS244/74LS245/74LS373/74LS573都具备数据缓冲增强驱动的能力。
引脚说明，OE：输出使能； LE：数据锁存使能；Dn：第n路输入数据；On：第n 路输出数据。
真值表如下：图2.4 74HC573引脚及内部原理图3.电路仿真与调试3.1电路部分为了缩短硬件焊接周期并提高焊接的成功率，在硬件焊接前，利用Multisim和Protues软件仿真电路。
根据软件特性，硬件电路主要由Multisim 负责仿真，显示模块由Protues负责仿真。
如下图所示，图3.1为电源电路最低输出电压仿真图；图3.2为电源电路最高输出电压仿真图。
图3.1 电源电路最低输出电压仿真图如图显示，电压输出最小值为2.492V。
稳压电源电压的调节由电位器R18来调节。
当R18调至最大阻值，使R18与电阻R19之间电位最低，即TL431参考极电位最低，于是TL431阴极电位变低，导致三极管Q6导通变浅，最后引起Q3管导通变浅，致使电路输出电压变小。
图3.2 电源电路最高输出电压仿真图如图显示，电压输出最大值为21.837V。
当R18调至最小阻值，使R18与电阻R19之间电位最高，即TL431参考极电位最高，于是TL431阴极电位变高，导致三极管Q6导通变深，最后引起Q3管导通变深，致使电路输出电压变大。
3.2单片机显示部分显示部分使用STC12C5A60S2单片机，此单片机自带AD转换模块。
在程序中加入了对单片机内部ADC调用对采集信号进行处理。
程序工作流程如下：ADC调用程序如下：uint getadcresult(unsigned char ch){ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START;_nop_(); //Must wait before inquiry_nop_();_nop_();_nop_();while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG)); //Wait complete flagADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;return (ADC_RES*256+ADC_RESL);}3.3调试与问题解决（1）电路调试（通电检测）在稳压电源第一次通电时，手暂时不离开开关。
因为个别质量不好的电解电容可能在加上电压后被击穿，这样一旦电路中出现冒烟、打火等现象时可立即切断电源。
a.整流滤波部分检测此时测第一级滤波电容上的直流电压可高达23～25V，然后将假负载并接在它两端，再测直流电压，可降到17～18V，表明整流电路带负载的能力基本正常。
若此电压过低，则可能是整流二极管或它并联的电容被击穿，或者是有一支整流二极管开路。
在接上假负载后，最好能连续通电10～15分钟，观察整流二极管是否发热、发热程度是否一致。
若发热程度不一致，则说明二极管内特性不一样，将来在工作中会使稳压电源的纹波系数增大。
b.电子稳压部分的检测空载时的检测：将万用表搭接在2A保险管座两端，先检测空载时的电流，约20～30mA。
此电流值是稳压电源自身的消耗，若太大表明稳压电源部分电路中有故障，太小表明有的电路可能未接好，有开路情况。
若检测值正常可插入2A保险管，暂不接分流电阻。
接上假负载后的检测：若空载是基本正常，可接上假负载使其输出电流达到1.2A左右，在测三极管各脚电压值。
由空载和满载电压检测值的对比我们可以看到，主要变化在调整管的C极。
若负载进一步加重，C极的电压值还要减少。
（2）调试现象与解决方案现象1：负载无电压输出，电阻R2（470Ω）逐渐发热并烧毁。
可能原因：后续电路短路，导致流过R2电流过大致使电阻发热烧毁；解决过程：首先换上大功率电阻，但是负载依旧没有电压输出。
在检查电路的过程中，依次测量三极管Q1、Q3、Q4、Q5的工作状态，发现Q1、Q2处于停工状态，依据电路工作原理确定为Q1管不工作致使负载无电压输出。
