《直流稳定稳压稳流电源毕业的设计综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流稳定稳压稳流电源毕业的设计综述（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 摘要 I 摘摘 要要 本设计分别用 LM317 三端稳压芯片设计直流稳压电源，利用三极管输出特 性设计直流稳流电源。通过相关知识计算出各电路中各个元器件的参数，使电 路性能达到设计要求中的电压调整率，电流调整率，负载调整率，纹波电压等 各项指标。本设计的拓展功能就是基于单片机的 LCD 显示电路，其原理是稳定 电源所输出的稳定电压、电流经 A/D 转换电路，将模拟量转变成数字量，再经 由 AT89S52 单片机构成的主控电路，单片机控制后面的液晶显示电路，最后电 压值、电流值以数字的形式直观的显示出来。 关键词：稳压，稳流，调整率，单片机 Abstract II Abstract This
2、design LM317 three-terminal regulator chip design power supply, the transistor output characteristics design stabilized power supply. Calculated through the knowledge of the various components in the various circuit parameters, so that the performance of the circuit design requirements for the volta
3、ge regulation, current regulation, load regulation, ripple voltage indicators. Stable output voltage, current through the A/D converter circuit, the analog into digital, and then enter the main control circuit constitted by the microcontroller AT89S52 SCM control behind the LCD circuit, the final vo
4、ltage value in digital form, the current the value of intuitive display out. Key words: energy supply，voltage regulator，steady flow，SCM 目 录 III 目目 录录 摘 要 ABSTRACT II 目 录 第一章 绪论1 1.1 课题的背景和意义1 1.2 设计过程工艺要求1 1.3 国内外的研究现状2 第二章 稳压电路系统方案论证3 第三章 稳流电路系统设计方案6 第四章 系统总体设计原理框图9 4.1 稳定电源工作原理和整体电路.10 4.1.1 稳压部分的
5、工作原理.10 4.1.2 稳流部分的工作原理.10 第五章 硬件单元电路设计12 5.1 整流电路12 5.2 滤波电路14 5.3 稳压电路17 5.4 稳流电路20 5.5 单元电路的参数选择与计算25 第六章 外围显示电路的设计27 6.1 单片机主控电路27 6.2 A/D 转换电路.37 6.3 液晶显示电路38 第七章 系统软件设计39 结论40 参考文献41 致谢及声明42 附录 软件编程43 第一章 绪 论 - 1 - 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题的背景和意义课题的背景和意义 伴随着现代科学技术的不断发展，多种多样的电子设备、电气设备已经广 泛应用于教育、科研、生活等
6、各个方面，电源是所有电子设备中必不可少的基 础部分，需求在逐渐增加，作为电子设备的供电部分，对其稳定性、可靠性、 实用性也有更高的指标。对于电源的设计开发已经发展为一项新的技术，推动 了科学技术的发展。越来越多的电子产品充斥着生活中的各个部分，我们对电 子产品的依赖也越来越深，而更多的问题也逐渐突出，因为各种电子产品离不 开驱动电源，所以驱动电源成为必不可少的一部分，对于其指标要求也更高、 更专业化。 本设计有两个部分组成，一是稳压电源，一是稳流电源。稳压电源采用线 性整流滤波再通过可调式集成稳压器件 LM317 稳压来达到稳压目的；稳流电 源利用三极管的输出特性设计稳流电源。 1.2 设计过
7、程工艺要求设计过程工艺要求 1稳压电源 条件：输入 220v、50Hz 正弦交流电，电压变化范围+15%-20%。 （1）输出直流电压调节范围为 912V； （2）最大输出电流为 1.5A； （3）电压调整率0.2%（输入 220v、50Hz 交流电，电压变化范围 +15%-20%，满载） ； （4）负载调整率1%（最低输入电压下，空载到满载） ； （5）纹波电压（峰-峰值）5mV（最低输入电压下，空载到满载） ； （6）效率40%（输出电压 9V、输入电压 220V，满载） ； （7）具有过滤及短路保护功能。 第一章 绪 论 - 2 - 2稳流电源 条件：输入电压固定为直流 12V。 （1）
8、输出电流 420mA 可调； （2）负载调整率1%（输入电压 12V、负载电阻由 200300 变 化，输出电流为 20 mA 时的相对变化率） ； 3扩充功能 （1）排除短路故障后，自动恢复为正常状态； （2）过热保护； （3）防止开、关机时产生的“过冲” 。 1.3 国内外的研究现状国内外的研究现状 随着科学技术的发展，电子产品的更新换代速度更是快速，但几乎所有的 电子产品都需要稳定的直流电作为驱动电源，现在国内主要有两大类驱动电源， 开关驱动电源和线性驱动电源。其中线性驱动电源又可称做串联式调整驱动电 源，它的输出波纹比较小，稳压效果也好，但是也存在一些缺点，重量体积都 比较大。而开关驱
9、动电源的重量轻，体积小，效率很高，存在的缺点是电磁干 扰大，波纹也比较大。 第二章 稳压电路系统方案论证 - 3 - 第二章第二章 稳压电路系统方案论证稳压电路系统方案论证 方案一：集成三端稳压块 78xx 系列稳压电路 如图 2.1 所示，利用指标性能都完善的集成三端稳压块 78xx 系列稳压， 本身就具备过流短路保护。输出电压 U。=9+Vd=9+n*0.75V。通过改变该电路的 二极管数量即可得到所要的输出电压。缺点是不方便调节输出电压，对 9-12V 之间的固定电压比较适应。 图 2 .1 方案二：串联型线性稳压电源 该方案利用降压器变压得到合适电压，再通过整流、滤波电路，将交流电 转
10、变成直流电，最后通过可调式的集成稳压器件 LM317 芯片的稳压得到较稳 定的输出电压。可调式集成稳压器 LM317，如果输入电压固定，它能该电压差 范围内调节输出电压。这种电路的特点是：电路比较简单，很容易调试，另一 个优点就是经过线性稳压电源整流出的电压纹波比较小；不仅如此，该稳压电 源的效率约为 40%-65%左右。稳压流程图如下所示 第二章 稳压电路系统方案论证 - 4 - 变压器整流 交流电 220V/50HZ 稳压 方案三：利用单极开关稳压电源 该方案由 220V 交流降压整流后经过开关电源输出，但此方案所产生的直 流电压纹波大，在以后的几级电路中很难抑制掉，很有可能造成设计的失败
11、和 超出题目所要求的技术性能指标。 方案四：简单的并联型稳压电源 此方案由 220V 的交流电降压后在经过整流电路整流后，将并联的稳压源 的调整器件和负载并联，所以有很低的输出电阻，电路动态特性很好，而且电 路简单，并且有电路自动保护功能；当负载发生短路故障时调整管截止，因而 可靠性高，但是缺点是效率低，特别是在弱电流时调整管需要承受很大的电流， 损耗变大，所以此方案不可靠。 最后，我采用了第二种设计方案，利用 LM317 稳压芯片来设计直流稳压 电路，因为此方案比较简单，只需要两个电阻在芯片外按特定方式连接起来就 可以调整输出电压。除此之外，该芯片的负载调整率以及线性调整率都比固定 的稳压器
12、件好。LM117/LM317 内部含有过载保护等多种保护电路。一般来说 LM117/LM317 可以不用外接电容，如果输入的滤波电容到 LM117/LM317 输 入端口的连线大于 6 英寸（约 14 厘米） 。采用输出电容能改变其电路的瞬态 响应。如果调整端口采用滤波电容能得到纹波抑制比要比标准的三端稳压器高 的多。 LM317 系列的稳压器件能输出可调且连续的正电压，范围为 1.237V，输 出电流最大为 1.5A。所以满足设计的需求。下图中的 R1，R2，以及电位器 Rp 构成了电压输出的调节电路，其中电容 C1 为滤波电容，电容 C2 和电位器采用 并联方式构成了输出滤波电容，减小了输
13、出端口的纹波电压。二极管 D5 是防 止输出端与大地发生短路现象时时，电容 C2 两端的电压会损坏稳压器。 滤波 第二章 稳压电路系统方案论证 - 5 - LM317 集成稳压电路电路图如 2-2： 图 2-2 LM317 集成稳压电路电路图 第三章 稳流电路系统方案论证 - 6 - 第三章第三章 稳流电路系统设计方案稳流电路系统设计方案 方案一： 用 LM7812 三端稳压器来设计稳流电源 固定式 LM7812 三端稳压电源的组成包括输出引脚 Vo,输入引脚 Vi 和接地 端口 GND 组成,其稳压值为+12V,归类为 LM78xx 系列的稳压器,它的输入端口可 以外接电容，进一步的提升滤波
14、效果,把电容接到电路输出端可以改变负载的 瞬态响应,电路的稳定性也会提高,只能采用漏电流比较小的钽电容,而不能采 用电解电容，因为它的电容量要比其它的电容大十倍，不能调节输出稳定的直 流电源;所以此方案不可靠. 方案二：用 TL431 来设计稳流电源（上一方案的改进型） 该方案中温流电源的固定电压是由 LM7812 三端稳压器提供的，通过电位 器和调整管 9013 的配合即可得到符合要求的温流电源。TL431 芯片内部有 2.5V 的基准参考电压源和一个高增益的比较放大器（66dB） ，参考端典型电流 值为 1.8uA。 ，利用采样电阻 Rw 和 R1 将采样电压和芯片内部的基准电压作比较，
15、它的误差电压先进行放大，再去控制调整管 9013 的输出电流，这样就把采样 电压稳定在了基准电压附近，进而获得了稳定的电流。电路如 3-1 所示。 方案三：利用三极管的输出特性作为稳流电路的设计方案 电路如图 3-2，D1，D2,R1 用来构成三极管 T 的偏置稳压电路，通过二极 管的稳压效果，三极管 T 能输出稳定的偏执电流 Ib，三极管 T 的集电极电流为 Io=Ic=Ib。其中 Ic 的值不会因负载电阻的变化和输入电压而受到影响。该 三极管工作在放大区，也就是线性区。 此方案组成简单，所需的原器件比较小，当满足输入电压为 12V 时，输出 的可调电流范围为 4-20mA，也满足负载调整率
16、为 1%的要求。 第三章 稳流电路系统方案论证 - 7 - 图 3-1 方案二电路图 图 3-2 稳流电路 第三章 稳流电路系统方案论证 - 8 - 方案四：利用 LM317 芯片来设计稳流电路 电路如下图 3-3 图 3-3 LM317 集成稳流电路 最后我决定采用第三种设计方案，即采用电阻，二极管，三极管 2SC1815 来制作稳流电源，主要是该电路结构简单，所需原器件比较小，安全可靠，又 能达到题目所需要的设计要求。 第四章 系统总体设计框图 - 9 - 第四章第四章 系统总体设计框图系统总体设计框图 总体设计流程图如 4-1 所示 图 4-1 整机设计流程图 第四章 系统总体设计框图 - 10 - 4.1 稳定电源稳定电源的工作原理和整体电路的工作原理和整体电路 最终经过方案反复论证，我决定采用下面的电路制作稳流稳压电源，如图 4-2 所示。 图 4-2 整体设计的电路 4.1.1 稳压部分的工作原理稳压部分的工作原理 本稳压电路采用了 LM317 芯片构成了可调节的稳压电路，首先先将 22
