可调直流稳压电源设计(修改版)

学号毕业设计（2016届本科）题目：0-30V可调直流稳压电源设计学院：专业：作者姓名：指导教师：职称：完成日期：年月日二○一六年五月目录摘要1Abstract2第1章绪论31.1 论文研究背景与意义31.2 国内外研究31.3发展趋势41.4 主要内容4第2章硬件设计42.1 主电路设计52.2 整流、滤波、稳压电路设计52.3主电路元器件的选择9本章小结10第3章控制电路设计103.1 LM317芯片及应用电路103.2 控制电路元器件的选择113.3 单片机AT89C51简介123.4芯片方案选择143.5 控制电路图163.6 四位共阳极数码管173.7 S8050三极管作用173.8 采样电路183.9 辅助电源电路19本章小结20第4章软件系统设计及仿真214.1 程序流程图224.2程序234.3仿真结果29本章小结30总结31致谢32 参考文献33 附录34摘要本文设计了一种基于AT89C51单片机为核心控制器的数控直流稳压电源，该电源主要由辅助电源、显示电路、控制电路、数模转换电路、稳压电路和模数转换电路六部分组成。

该系统以AT89C51单片机为控制单元，以数模转换芯片DAC0832输出参考电压，以模数转换芯片TLC1534对釆样值进行转换为数字信号。

辅助电源提供各个芯片、数码管和放大器所需工作电压，显示电路用于显示电源输出电压的大小，输出电压值可通过按键对其进行步进控制（±0.1V)，并且在按键长时间按下的时候能连续增加或减小。

关键词：数控直流稳压电源；AT89C51；D/A转换AbstractIn this paper, the design of a based on AT89C51 microcontroller as the core controller of NC DC regulated power supply, the power supply mainly by auxiliary power supply, display circuit, control circuit, digital to analog conversion circuit, a voltage stabilizing circuit and analog digital conversion circuit of six parts composition. The system takes the AT89C51 single chip as the control unit, and the digital analog converter chip DAC0832 output reference voltage, and the sampling value is converted to digital signal by the analog digital conversion chip TLC1534. Auxiliary power supply to provide each chip, digital tube and amplifier working voltage, display circuit is used to display the size of the output voltage and the output voltage value can be through the buttons on the step control (+ 0.1V), and in the button for a long time pressed can increase or decrease.Keywords: NC DC regulated power supply; AT89C51; D/A conversion第1章绪论1.1 论文研究背景与意义随着电子技术的发展，电子设备在人们的生活和生产中的地位也越来越重要，许多的电子设备对所需的电源也提出了更高的要求。

可调直流稳压电源电路设计1.设计目的：设计一个可调直流稳压电源电路，能够输出3~30V、1A的直流电压，稳定性要求高。

2.设计原理：可调直流稳压电源电路主要由变压器、整流桥、滤波电容、电压调节器和负载等组成。

变压器将交流电压变换为低压交流电压，然后通过整流桥将交流转换为脉动直流电压，再通过滤波电容将脉动信号平滑后得到稳定的直流电压，最后通过电压调节器调整直流电压并保持稳定输出。

3.设计步骤：（1）确定变压器参数：变压器的输入电压为AC220V，需要将其转换为低压AC15V，根据变压器公式N1/N2=V1/V2，计算出变压器的匝数比N1/N2=14.7。

（2）选择整流桥：根据输出电流1A选用额定电流为4A的整流桥，如KBP310等。

（3）确定滤波电容：滤波电容的电容值根据负载的需要来选择，一般选用大电容值，如1000uF，以保证低纹波系数。

（4）选择电压调节器：L7805电压调节器能够提供输出电压为5V，稳压能力好、温度漂移小、线性度高，符合本设计要求。

（5）确定负载：负载要根据电源的输出电流能力来选择，如功率光源等选择具有较大输出电流的型号。

4.确定电路图及元器件连接图：5.计算元器件：（1）滤波电容C1：由于负载电流变化较快，需要选用大电容值，一般选用1000uF的电容，如选择电压容涂O50V的电解电容EDLR1000uF。

（2）电功效管Q1：能够提供3A的电流，在这里作为稳定管使用。

常规管主要包括2SC1815、2SC458、2N3055等，如选择2SC1815管。

（3）电压调节器IC1：L7805电压调节器，能够提供输出电压为5V，稳压能力好、温度漂移小、线性度高，如选择7805。

6.实验结果：确认元器件无误后，进行实验验证。

实验过程分两步进行，第一步：测量无负载输出电压；第二步：在输出电压为5V的情况下，接入10Ω负载，在负载电流为0.5A，输出电压5V左右的情况下，使用万用表测量输出电压、输出电流和电源电流。

可调直流稳压电源的设计电子技术课程设计报告设计课题: 可调直流稳压电源专业班级: 09电气(2)班学生姓名:指导教师:设计时间: 2010学年第二学期物理与电子工程学院1可调直流稳压电源一、设计任务1、设计并制作一个小功率可调集成直流稳压电源。

2、性能指标(1)输出电压:U=+1.5V ~ +15V连续可调。

o(2)输出电流:I =1A omax(3)纹波电压:ΔU?5mV ,,,(4)稳压系数:S?3/1000(5)输入频率范围:30Hz—85Hz范围内可调。

(6)输出电阻:Ro=310.136Ω3、相关参数(1)LM317集成稳压芯片:U=+1.25V ~ +37V，I =1.5A oomax(2)熔断器:最大允许电流2A 。

(3)输入电压:18V ?U?36.5V I(4)整流二极管:1N5391最大反向电压50V，最大反向电流5A。

(5)滤波电容:为取得较好滤波效果选用不同大小的电容，4700uf/25V、0.1uf/25V、330uf/25V 。

二、方案设计1、方案1用集成稳压芯片LM317设计稳压电源，通过调节滑动变组器，来改变输出端电压。

LM317的调压范围为+1.25V ~ +37V，通过调节电位器可使输出电压达到+1.5V ~ +15V之间的任意一个值，且电路为线性调节。

整个电路由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个模块组成。

其中，整流电路采用二极管构成的全波整流桥来整流，二极管有较好的整流效果。

用不同容值的电容滤波，减小纹波电压，降低电压源的纹波系数。

整流电路用四个1N5391二极管构成的整流桥，1N5391具有较好的耐压性能。

稳压部分采用集成可调稳压芯片LM317。

2、方案2采用单片机控制的D/A转换来制作直流稳压电源。

用AT89C51或同等2其他系列的单片机通过控制数模转换器DAC0832实现电压的连续可调。

通过对单片机的编程用单片机的I/O口控制DAC0832芯片的不同引脚实现电压的可调。

输出可调直流稳压电源的设计一、任务设计并制作如图1所示虚线框内的可调直流稳压电源，输入交流电压AC175~235V，输出电压可调，具有输出恒流限制功能，且限制电流可调。

图1可调直流稳压电源框图二、要求在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：1．基本要求（1）输出电压V O：DC0~30V可调；（2）输出恒流限制：0~3A可调；（3）输出噪声纹波电压峰-峰值V OPP≤1V（u1=AC220V,V O=30V,I O=3A）；（4）D C-DC变换器的效率η≥70%（u1=AC220V,V O=30V,I O=3A）；2．发挥部分（1）进一步提高效率，使η≥85%（u1=AC220V,V O=30V,I O=3A）；（2）具有输出电压、电流步进调节功能，电压步进0.1V，输出电流限制步进0.1A；（3）具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。

（4）其他。

三、说明（1）由于输入电压较高，调试与测试时一定要注意安全！（2）D C-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。

（3）u1可由自耦调压器调节，DC-DC变换器（含控制电路）只能由Udc 端口供电，不得另加辅助电源。

（4）本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于20MHz模拟示波器（AC耦合、扫描速度20ms/div）测量V OPP。

（5）D C-DC变换器效率 =P O/ P IN，其中P O＝U O I O，P IN＝U DC I DC。

（6）电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）。

（7）制作时应考虑方便测试，合理设置测试点。

（8）设计报告正文中应包括系统总体框图、主要元器件的参数计算与选型，核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。

完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。

四、评分标准。

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%V0,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：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。

可调直流稳压电源设计一、可调直流稳压电源设计原理1.变压器：变压器主要用于将交流电源转化为所需的低压直流电源。

变压器通过绝缘和耦合来改变交流电压的比例。

在设计变压器时，需要考虑到输出电流和输入电压的比例关系，以及变压器的容量和效率等因素。

2.整流电路：整流电路用于将交流电源转化为直流电源。

一般情况下，整流电路采用整流二极管桥的形式，将交流电源的正负半周分别导通，以获得经过正弦波滤波后的直流电压。

3.稳压电路：稳压电路用于调节输出直流电压的波动范围，确保电压的稳定性。

常见的稳压电路有线性稳压电路和开关稳压电路。

线性稳压电路通过调节电流流过稳流二极管或控制晶体管的导通状态来实现电压稳定。

开关稳压电路采用开关元件和反馈控制电路来实现电压的调节和稳定。

二、可调直流稳压电源设计步骤1.确定输出电压范围和电流要求：根据实际需求确定需要设计的可调直流稳压电源的输出电压范围和最大输出电流。

2.计算变压器参数：根据输出电压和电流的要求计算需要的变压器参数，包括变比、容量和效率等。

变压器的容量要能满足最大输出电流的需求，效率要尽可能高以减少功耗。

3.设计整流电路：根据变压器输出的交流电压设计整流电路。

一般情况下，采用整流二极管桥来实现整流，同时需要添加滤波电容来平滑输出直流电压。

4.设计稳压电路：根据输出电压的波动要求选择合适的稳压电路。

线性稳压电路成本较低，但功耗较大；开关稳压电路成本较高，但效率较高。

选择适当的稳压电路后根据所选方案进行具体电路设计。

5.进行实际电路布局和PCB设计：根据设计的稳压电路进行实际电路布局和PCB设计。

电路布局要合理，考虑到电子元件之间的距离、优化导线布局以减少杂散电磁干扰等。

6.进行电路测试和调试：完成电路布局和PCB设计后，进行电路测试和调试。

通过实际测试，验证设计的稳压电路的可开关稳定性和稳压性能。

7.验证电源性能：通过测试，对设计的可调直流稳压电源进行性能验证，包括输出电压的稳定性、负载能力、纹波等。

0～12V可调直流稳压电源电路图适合电子爱好者制作的从0V起调的稳压电源的电路如图所示。

0～12V可调直流稳压电源电路电路工作原理：由电阻R4、R5组成的采样电路将输出电压Vo的一部分送入运算放大器IC1的反相端，它与由稳压管VZ3、电阻R2和电位器RP组成的基准电压（晶体管V1、稳压管VZ1、电阻R0、R1组成的恒流源为稳压管VZ3提供稳定的电流）相比较，将比较结果送至输出端，从而控制晶体管V3的导通电压。

如果电位偏低，使Vo减小，采样电路亦使晶体管V3的c-e结电压减小，从而使Vo升高，反之亦然。

如此起到了稳定输出电压的作用。

晶体管V4和电阻R7组成过电流保护电路。

当输出电流超过额定电流（本电源为1A）时，V4导通，使晶体管V2和V3截止，输出端无电压输出，防止了电源损坏。

当输出电压小于6V，电流较大且输入电压又很高时，晶体管V3极间压差较大，会引起V3调整管功耗过大，为此本电源特别设置了电压自动转换电路，它由运算放大器IC2与电阻R8、稳压管VZ4及继电器K等组成。

稳压管VZ4与电阻R8组成IC2运算放大器的基准电压，当输出电压低于6V时，IC2输出低电平，继电器K不吸合，触点K1-1、K1-2分别接至变压器8V绕组和6V绕组稳压管；当输出电压高于6V时，IC2输出高电平，K1吸合，K1-1、K1-2分别接至变压器16V绕组和12V稳压管上。

由上可知，在输出电压低时，输人电压也低；输出电压高时，输人电压也高，从而减小V3的功耗。

电阻R9和电容C4组成继电器节能电路，可减小C2的功耗。

元器件选择：电路中变压器T选用二次带中心抽头的16V、功率为20OW的变压器。

运算放大器选用LM324单源四运算放大器。

稳压管VZ1选用4V左右的，VZ2选甲8V，VZ3a和VZ3b分别选用6V和12V的，要求稳压值准确，VZ4选用5.5～5.8V的稳压管。

晶体管V1要求β大于150，V3选用大功率NPN晶体管，型号不限，制作中要加足够的散热片。

稳压电源设计报告作者：学号：学院：一．设计要求（1）输出±3V~±10V可调（2）最大输出电流为500mA（3）使用LM317、LM377等元器件（4）标明选择原器件的参数二. 直流稳压电源设计思路图2.1稳压电源组成框图(1)电网供电电压为单相交流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。

其主要元器件是电源变压器。

(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。

该部分组成主要元器件是二极管。

(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。

主要采用电容滤波电路。

(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。

主要器件采用集成稳压器。

因此，直流稳压电源系统一般由四部分组成，它们分别是电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。

三. 主要元器件说明及典型电路LM317的输出电压可以从1.25V连续调节到37V。

其输出电压可以由下式算出：输出电压=1.25×（1+R2/R1）。

LM337的输出电压可以从-1.25V连续调节到-37V。

其输出电压可以由下式算出：输出电压=—1.25×（1+R2/R1）。

图3.1 LM317的外形及管脚和典型的电路图3.2 LM337的外形及管脚和典型的电路为了减小电位器上的纹波电压，可在其上并联了一个10u F的电容，由于电容容量较大，一旦输入端断开，电容将从稳压器输出端向稳压器放电，易使稳压器损坏，因此在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管，并且在输出短路时，电容将向稳压器调整端放电，并使调整管发射结反偏，为了保护稳压器，故加一个二极管。

四．主要硬件的选择1. 正负可调稳压器的选择LM317、LM337的电压输出范围是±1.25V ～±37V ，负载电流最大为1.5A,仅需两个外接电阻来设置输出电压，连续可调。

模拟电子技术课程设计可调直流稳压电源设计报告摘要：通过直流稳压电源将交流电变换成所需要的稳定的直流电压。

单向交流电源经电源变压器降压后，再经过整流滤波可获得低电压小功率的直流电源。

由于交流电有小幅度的变化，所以必须将整流滤波后的电压稳定后再提供给负载，使负载上直流电源电压受影响程度最小。

所以直流稳压电源包括变压、整流、滤波、稳压四部分。

一：设计任务与要求1.输出可调电压9～12V ，-9～-12V 。

2.输出电流为1A 。

二：设计原理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的装置。

稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。

图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程其中，电源变压器：是降压变压器，它的作用是将220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。

n /u u 12 ，n 为变压比。

整流电路：利用单向导电元件将50Hz 的交流电变成脉动的直流电。

滤波电路：滤掉整流电路输出的电压中的交流成分。

滤波电路除掉较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压。

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、半波整流滤波、桥式整流滤波。

本次我们采用了单相桥式整流滤波。

（4）稳压电路：稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。

三：单元电路设计（1）电源变压器:n /u u 12=，其中1u =220V,而2u = 1.2~1.1U L 。

LM7809的输出电压为9v ，LM7909的为-9v ，又因为三端稳压管输入输出间存在下降电压，为保证输出电压的稳定，一般取3~5V 的电压差，所以对于整流电路来说2U =9+3=12V ，所以2u =V 101.212=，所以n=22。

（2）整流二极管：RM U >22U =2⨯10=14V,OM I =L I 21=0.5A 。

《设计5V 1A可调直流线性稳压电源》实验报告设计题目设计5V 1A可调线性稳压电源姓名杜骏学号2009512445年级20092012年6月8日一、设计要求：........................................................................................................................ - 3 -二、设计任务： (4)三、实验原理： (4)（一）、线性稳压电源的基本原理： (4)1．电源变压器............................................................................................................ - 4 -2．整流电路................................................................................................................ - 4 -3．滤波电路................................................................................................................ - 4 -4．稳压电路 (5)（二）、稳压电源的性能指标及测试方法 (5)1、稳压系数及电压调整率 (5)2、输出电阻（也称等效内阻或内阻）.................................................................... - 5 -3、纹波电压.............................................................................................................. - 5 -四、电路设计： (6)（1）变压部分设计............................................................................................................ - 7 - 变压器的主要参数有：.............................................................................................. - 7 -变压部分参数设计： (7)（2）整流、滤波电路 (7)整流部分的设计：...................................................................................................... - 8 - （3）稳压电路. (8)电路参数计算如下： (8)（1）确定稳压电路的最低输入直流电压Ui,min (8)（2）确定电源变压器副边电压、电流及功率。