实验室简易数控直流稳压电源的设计

课程名称：电子课程设计课题名称：简易数控直流可变稳压电源的设计班级：小组成员：使用仪器：直流电源，万用表学校：课程设计时间：数控直流可变稳压电源的设计1.内容摘要：数控直流可变稳压电源由输入电路，稳压输出电路和显示电路组成。

输入电路输入的电压直接由实验室直流电源提供，提供的直流电压经退耦、滤波后直接输入到三端可调式稳压器的输入端，通过改变三端可调式稳压器的电阻而得到不同的电压输出，在这里选用8通道数字模拟开关改变三端可调式稳压器可调端的电阻。

通过按键计数状态来控制8通道数字模拟开关的开关状态，计数的状态与三端可调式稳压器的输出电压一致，同时将计数状态在数码管上同步显示输出的电压。

2.设计指标（要求）：(1)用集成芯片制作一个2～9V的直流电源。

(2)最大功率要求10W以上。

(3)电压的调整步进为1V并有相应的指示。

(4)具有过压、过流保护。

3.方案选择与系统框图：方案一：该数控直流可变稳压电源主要由滤波电路，稳压电路和计数显示电路组成。

方案采用LM317组成数字可调直流稳压电压源，采用7805构成固定输出电压源。

LM317是可调式三端稳压器，能够连续输出可调的稳定的直流电压。

它只允许可调正电压，且该稳压器内部含有过流，过热保护电路；LM317通过一个电阻（R）和一个可变电位器（Rp）组成电压输出调节电路，它的输入电压Vi= 15V，输出电压为V o=1.25（1+Rp/R），在该方案中，通过8通道数字控制模拟开关4051芯片改变Rp的值，从而改变输出的电压值。

7805是固定式三端稳压器，当其输入输出的压差达到要求时，其固定输出+5V，一般要求7805的输入输出的压差在大于2V的情况下，才能保证正常输出。

8通道数字控制模拟开关4051的开关的选通，通过其使能端与其选通状态代码控制，而其选通状态代码则通过74LS193加/减计数器的计数输出状态控制。

该方案要求在稳定输出步进为1V的直流电压输出（2—9V）的同时，将输出电压在数码管上显示。

数控直流稳压电源设计1.数控直流稳压电源的概述现代电子装置在供电要求方面有着越来越高的要求，而数控直流稳压电源则是目前广泛应用的一种供电装置。

数控直流稳压电源不仅具有直流稳定的输出特性，而且还能实现数字化控制，具有更加高效、精确的供电能力和性能。

数控直流稳压电源适用于各种电子装置的开发和生产领域，如通信技术、医疗器械、军事通讯和工业自动化等。

2.数控直流稳压电源的设计原理数控直流稳压电源主要由下列几个模块组成。

2.1输入端输入端是稳压电源的第一步，它接收外部电源的直流或交流信号，并且对输入电压进行过滤和波形整形，以确保后续的电路可以正常工作。

2.2稳压模块稳压模块负责稳定输出电压的值。

在闭环控制下，稳压模块保证输出电压稳定在标准值附近，即使在输入电压波动或负载变化的条件下，它也能确保输出电压的稳定性和可靠性。

2.3数控模块数控模块为整个电源提供了数字化控制的功能。

它包括一个集成电路、显示屏、输入设备和计算机接口等组成部分。

通过输入输出端口与计算机相连，可实时监测和控制电源的电压、电流、功率等参数。

2.4保护模块保护模块负责保护电源免受外界环境的影响。

它包括四种保护措施：过压保护、过温保护、过载保护和短路保护，并采用相应的防护电路来实现保护功能。

3.数控直流稳压电源的设计流程数控直流稳压电源的设计流程包括以下几个步骤：3.1确定电源的基本参数这包括电源输出电压、电流、功率、负载范围等参数。

设计人员需要根据电路应用需要，确定电源所需的输出电压和电流等参数。

3.2选取和确认元件在确定电源的基本参数后，设计人员应选择与之相适应的元件，包括电容器、电感器、稳压管、集成电路等，这是设计数控直流稳压电源的关键步骤之一。

设计人员需要综合考虑元件的品质、供货和维护等方面的因素，以便在成本和性能之间取得平衡。

3.3进行电路设计在确定元件后，设计人员需要根据设计参数和基本电路原理，设计稳压电源的具体电路方案，逐步完善和优化电路。

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。

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%）。

简易数控直流稳压电源设计设计一台简易数控直流稳压电源可以分为以下几个步骤：1.确定电源的输出要求：确定电源的输出电压范围和电流范围。

根据实际需求，选择合适的电压和电流范围。

2.设计电源的整流电路：确定电源的输入电流和输入电压范围。

常用的整流电路包括桥式整流电路和中心点整流电路。

桥式整流电路更常见，效率较高。

3.设计电源的滤波电路：在电源的整流电路后加入滤波电容进行滤波，去除输出直流电压上的波动。

选取合适的滤波电容，使输出直流电压稳定。

4.设计电源的稳压调节电路：选择合适的稳压器件，根据需求设计稳压调节电路。

常见的稳压器件有三端稳压器和开关稳压器。

三端稳压器稳定性好，但效率较低；开关稳压器效率高，但稳定性较差。

5.设计电源的控制电路：根据需要设计数控电源的控制电路。

可以采用微处理器或者专用控制器来实现电源的数控功能，例如实现电源的开关机、电压和电流的调节、过压和过流保护等功能。

6.优化设计：根据实际需求对电源进行优化设计。

例如，可以增加短路保护、温度保护等功能。

7.制作测试：根据设计完成电源的制作和组装，进行测试。

测试包括输入输出电压电流的测试，以及控制电路的测试。

8.优化调整：根据测试结果对电源进行优化调整。

可以通过修改电路参数、更换稳压器件等方法进行优化调整。

9.最终调整：完成测试和优化调整后，进行最终调整，确保电源的稳定性和可靠性。

10.产品发布：在完成最终调整后，将电源进行产品化，进行包装和外观设计等工作，最终将产品发布市场。

需要注意的是，在设计数控直流稳压电源时，需要考虑以下几个方面：-输出电压范围和电流范围要与实际需求相匹配。

-整流电路和滤波电路的设计要使输出直流电压稳定，并且波纹尽可能小。

-稳压调节电路的选择要根据需求和性能进行考虑。

-控制电路的设计要实现所需的数控功能。

-电源的安全性和可靠性是设计时需要考虑的重要因素。

-电源的尺寸和散热量要注意合理安排，确保电源可以正常工作并且不过热。

实验四：设计一个数控直流稳压电源学号: xxxxxxxxx姓名: xxx专业（班级）:0310409(电子)指导老师：王老师，谭老师摘要：电源是各种电子、电器设备工作的动力，是自动化不可或缺的组成部分，直流稳压电源是应用极为广泛的一种电源。

近年来，随着微机，中小型计算机的普及和航空航天数据通信，交通邮电等事业的讯速发展，当代对电源的需要不仅日益增大，而且对电源的性能、效率、重量、尺寸和可靠性以及诸如程序控制、电源通/断、远距离操作和信息保护等功能提出了更高的要求。

本课题做了一个简易的稳压直流电源。

要求如下：1、要求：0-12V输出可调。

2、输出电流1A。

3、键盘调整输出电压4、能数字显示输出电压的数值要求掌握：通过实验的设计掌握综合电子系统的设计方法关键词：直流、数控、稳压任务提出与方案论证1.1 基准电源部分实验要求为0-12V输出可调，本课题采用分立元件构成12V基准稳压电源,输入到DAC0808作为参考电源，实现电压的调控。

1.2 调控输出部分用at89c51单片机控制数字输入D/A转换器（DAC0808）实现可调输出，从而实现电压从0-12V的变化。

1.3 数值显示部分本课题采用单片机和数码管显示电源电压输出值。

总体设计2.1 系统框图图1-12.2 基准电压源VoBR1W005GC11mR14.9kR3100R4100Q12N2222D1ZPD10RL46%RV11kQ22N2222R210kR810k Volts+12.0图1-22.3 控制转换电路基准稳压电源 控制转换电路输出显示电路控制信息D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0Vo-15VA26VREF+14VEE3A15IOUT4A37A48A59A610A711A812VREF-15COMP16U5DAC0808C0.1u-15VR_35kR_4103267415U2LF35115VVolts+11.7图1-32.3输出显示电路A D E F G12B C H图1-4详细设计3.1总体电路UP DOWND7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0A HBCDEFG A D E F G 12B C HUP DOWN VoV o12XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51R_110kR_210k-15V234567891RP1RESPACK-8A26VREF+14VEE3A15IOUT 4A37A48A59A610A711A812VREF-15COMP 16U5DAC0808C0.1u-15V R_35kR_4103267415U2LF35115VBR1W005GC11mR14.9kR3100R4100Q12N2222D1ZPD10RL46%RV11kQ22N2222R210kR810k Volts+11.7Volts+12.03.2 程序源代码#include <AT89X51.H>#define up P3_0 #define down P3_1 #define d P0#define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define d1 P3_2 #define d2 P3_3 #define dd P2uchar tab[]={0x3F, 0x06 , 0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};void delay(unsigned char);void display(uchar);void main(){uchar k=0;uchar t=0x00;d1=1;d2=1;dd=0x00;d=t;while(1){if(k){d=t;delay(20);k=0;}if(up==0){delay(50);if(up==0)t+=1;k=1;}if(down==0){delay(50);if(down==0)t-=1;k=1;}display(t);}}void delay(unsigned int m){uint i,j;for(i=0;i<m;i++)for(j=0;j<m;j++);}void display(uchar n){uchar a,b,c;c=n/21;a=c/10;b=c%10;d1=0;dd=tab[a];delay(20);dd=0x00;d1=1;d2=0;dd=tab[b];delay(20);dd=0x00;d2=1;}总结通过实验，加深了对稳压源定时器的了解，让我更进一步的提高了动手能力,第一次实现对它的应用，觉得蛮有成就感的，真正做发哦了理论与实践相结合，对知识实现了活学活用，掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。

6．3 简易数控直流稳压电源6.3.1 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：·输出直流电压调节范围5～15V，纹波小于10mV。

·输出电流为500mA。

·稳压系数小于0.2。

·直流电源内阻小于0.5Ω。

·输出直流电压能步进调节，步进值为1V。

·由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减。

6.3.2 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6.3.1所示。

图6.3.1 简易数控直流稳压电源框图该图主要包括三大部分：数字控制部分、模拟/数字转换部分（D/A变换器）及可调稳压电源。

数字控制部分+、-按键控制—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器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压之后，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。

6.3.3 电路设计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6.3.2所示。

图6.3.2 整流滤波电路为了使稳压电源能够正常工作，滤波电路的输出电压应满足下式：I RIP I U U U U U U ∆++-+≥min 0max 01)(式中，m ax 0U 是稳压电源输出最大值；min 0)(U U I -是集成稳压器输入输出最小电压差；RIP U 是滤波器输出电压的纹波电压值（一般取0U 、min 0)(U U I -之和的10%）；I U ∆是电网波动引起的输出电压的变化（一般取0U 、min 0)(U U I -、RIP U 之和的10%）。

对于集成的三端稳压器，当V U U I 10~2)(min 0=-时，具有较好的稳压输出特性。

故滤波器输出电压值：V U I 2298.18.1315≥+++≥，取V U I 22=。

根据I U 可确定变压器次级电压2U ，即 V U U I 201.1222.1~1.12≈== 在桥式整流电路中，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：A I I I I 75.05.05.1)2~5.1()2~5.1(02=⨯=≈=。