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1、 简易数控直流电源一、任务设计并制作具有一定输出电压范围和功能的数控电源。二、要求1. 基本要求1) 输出电压：范围5V 5V，步进 0.1V，纹波10mV。2) 输出电压可预置在5V 5V 之间的任意一个值。3) 输出电流500mA。4) 数字显示输出电压值和电流值。5) 为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出15V，5V 。2. 发挥部分1) 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）。2) 增加输出电流至 1.5A。3) 输出电压调整率0.5%（输入电压 220V 变化范围 15%20%下，空载到满载） 。4) 输出电流 10mA100mA 可调。5) 其他
2、2数据分析单位：V 负载电阻：50/2W正电压项 负电压项 绝对误差 测试项目测试编号 设定电压 空载 带载 空载 带载 正项 负项 备注1 0 0.01 0.01 0 -0.01 0 0.012 0.1 0.1 0.09 -0.11 -0.09 0.01 -0.023 0.2 0.22 0.21 -0.22 -0.21 0.01 -0.014 0.3 0.3 0.29 -0.31 -0.29 0.01 -0.025 0.4 0.4 0.39 -0.4 -0.39 0.01 -0.016 0.5 0.51 0.5 -0.49 -0.5 0.01 0.017 0.6 0.62 0.6 -0.61
3、 -0.6 0.02 -0.018 0.7 0.72 0.7 -0.71 -0.7 0.02 -0.019 0.8 0.8 0.79 -0.81 -0.79 0.01 -0.0210 0.9 0.91 0.9 -0.9 -0.9 0.01 011 1.0 0.99 0.98 -0.99 -0.98 0.01 -0.0112 1.1 1.1 1.09 -1.11 -1.09 0.01 -0.0213 1.2 1.21 1.2 -1.21 -1.2 0.01 -0.0114 1.3 1.32 1.3 -1.31 -1.3 0.02 -0.0115 1.4 1.4 1.39 -1.4 -1.39 0
4、.01 -0.0116 1.5 1.5 1.48 -1.51 -1.48 0.02 -0.0317 1.6 1.58 1.57 -1.58 -1.57 0.01 -0.0118 1.7 1.69 1.68 -1.68 -1.68 0.01 019 1.8 1.8 1.79 -1.8 -1.79 0.01 -0.0120 1.9 1.92 1.91 -1.91 -1.91 0.01 021 2.0 2.01 2 -2 -2 0.01 022 2.1 2.09 2.08 -2.09 -2.08 0.01 -0.0123 2.2 2.18 2.17 -2.19 -2.17 0.01 -0.0224
5、2.3 2.3 2.29 -2.31 -2.29 0.01 -0.0225 2.4 2.42 2.41 -2.42 -2.41 0.01 -0.0126 2.5 2.5 2.49 -2.51 -2.49 0.01 -0.0227 2.6 2.58 2.57 -2.57 -2.57 0.01 028 2.7 2.7 2.69 -2.7 -2.69 0.01 -0.0129 2.8 2.82 2.8 -2.81 -2.8 0.02 -0.0130 2.9 2.91 2.9 -2.91 -2.9 0.01 -0.0131 3.0 3.01 3 -3.01 -3 0.01 -0.0132 3.1 3.
6、12 3.1 -3.12 -3.1 0.02 -0.0233 3.2 3.22 3.2 -3.22 -3.2 0.02 -0.0234 3.3 3.3 3.28 -3.3 -3.28 0.02 -0.0235 3.4 3.39 3.37 -3.39 -3.37 0.02 -0.0236 3.5 3.48 3.47 -3.48 -3.47 0.01 -0.01 337 3.6 3.6 3.59 -3.59 -3.59 0.01 038 3.7 3.72 3.71 -3.71 -3.71 0.01 039 3.8 3.8 3.79 -3.8 -3.79 0.01 -0.0140 3.9 3.88
7、3.87 -3.87 -3.87 0.01 041 4.0 4 3.99 -4 -3.99 0.01 -0.0142 4.1 4.12 4.11 -4.12 -4.11 0.01 -0.0143 4.2 4.2 4.19 -4.2 -4.19 0.01 -0.0144 4.3 4.27 4.26 -4.27 -4.26 0.01 -0.0145 4.4 4.39 4.38 -4.39 -4.38 0.01 -0.0146 4.5 4.51 4.5 -4.49 -4.5 0.01 0.0147 4.6 4.6 4.59 -4.61 -4.59 0.01 -0.0248 4.7 4.7 4.69
8、-4.7 -4.69 0.01 -0.0149 4.8 4.77 4.76 -4.78 -4.76 0.01 -0.0250 4.9 4.9 4.88 -4.89 -4.88 0.02 -0.0151 5.0 5.01 4.98 -4.99 -4.98 0.03 -0.01相关参数：1、由示波器测得带负载和不带负载下的纹波均为 5.44mV；2、负载电流最大可达 1A，设置为 5.00V 时用 5/10W 的电阻测试时为 998mA3、作为电压输出时，同时显示设定电压值和实测电压值；作为电流输出时，显示设定电压值和实际电流值；4、在 50/2W 的负载测试时的绝对误差最大值为 0.02V，最大
9、相对误差为 0.4%；5、其他参数在论文中加以论述。专家签字：_ 指导老师签字：_ 4简易数控直流电源 摘要：该电源系统以 ATMEGA8 单片机为核心控制芯片，实现数控直流稳压电源功能的方案。设计采用 8 位精度的 DA 转换器 DAC0832、精密基准源 LM336-5.0、7805 和两个 CA3140 运算放大器构成稳压源，实现了输出电压范围为5V+5V，电压步进 0.1V 的数控稳压电源，最大纹波只有 6mV，具有较高的精度与稳定性。另外该方案只采用了 3 按键实现输出电压的方便设定，显示部分我们采用了诺基亚 3310 手机夜晶显示器来显示输出电压值和电流值。关键词： 数控直流稳压源
10、 DAC0832 运算放大器 CA3140 精密基准源 LM336-5.0诺基亚 3310 手机液晶 AVR 单片机 Atmega81系统方案选择和论证11 题目要求111 基本要求6) 输出电压：范围5V 5V，步进 0.1V，纹波10mV。7) 输出电压可预置在5V 5V 之间的任意一个值。8) 输出电流500mA。9) 数字显示输出电压值和电流值。10) 为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出15V，5V 。112 发挥部分1） 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）。2） 增加输出电流至 1.5A。3） 输出电压调整率0.5%（输入电压 220V 变化范
11、围 15%20%下，空载到满载） 。4） 输出电流 10mA100mA 可调。5） 其他 5113 说明项 目 满分设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。50基本要求实际制作完成情况。 50完成第（1）项 10完成第（2）项 10完成第（3）项 10完成第（4）项 10发挥部分完成第（5）项 1012 系统基本方案根据题目要求，系统可以划分为输出部分，人机接口部分和直流稳压电源。其中输出部分是由 D/A 转换后再放大得到的，人机接口包括 4 个按键和液晶显示部分，直流稳压电源包括两组电源。121 方案选择和论证方案一
12、: 三端稳压电源采用可调三端稳压电源构成直流可调电源的电路如图 1.1 所示。怎样实现数控呢？我们把图 1.1 中的可变电阻 RP 用数字电位器来代替，就能实现数控了。但由于三端稳压芯片LM317 和 LM337 的输出电压不能从 0V 起调，输出公式：Vout=1.25(1+R2/R1)。所以，可以采用在输出的地方加两个二级管，利用 PN 节的固有电压来实现从 0V 起调，如图 1.2 所示。 610R1Vin VoutGNDU1 LM3171Kx9c1021000uC1100uC2100uC310uC4RP+15V10R1VinVoutGNDU1LM3371Kx9c102 1000uC11
13、00uC2100uC310uC4 RP+15V图 1110R1Vin VoutGNDU1 LM3171Kx9c1021000uC1100uC2100uC310uC4RP+15V D?DiodeD?Diode图 1.2优点：该方案结构简单，使用方便，干扰和噪音小缺点：数字电位器误差较大，控制精度不够高，误差电压较大。同时更重要的是几乎所有的数字电位器能够容忍的电流都在 20mA 以下。所以，这种方案就被否决了。方案二：采用 A/D 和 D/A采用 A/D 和 D/A 构成直流电源的电路如图 1.3 和图 1.4 所示。采用单片机构成直流电源的电路如图 1.3 所示，利用 AVR 单片机自带的 D
14、/A 口 DAC0 输出 02.5V 的电压，然后经一级反相放大器和跟随器，此时可以输出 0 到5V 电压。但是因为 A/D 变换器只能采集 0到+2.56V 的电压，所以再在跟随器后面加一级反相放大器器然后送回到 A/D 采样，MCU 比较发现 DAC0 输出为正确电压时，则从跟随器后直接输出电压，这样就可以输出 0 到-5V 的电压了。当需要正相电压时从 DAC1 口输出电压，这时就不需要反相，其它原理与 DAC0 相似。 7MCUA/D23 6AR?Op Amp+5VDAC0Port10R110R110R1-5V23 6AR?Op AmpVCCDAC123 6AR?Op Amp23 6A
15、R?Op Amp-5V-5VVCC10R110R1V023 6AR?Op Amp+5V-5VPort10R110R110R1图 1.3优点：精确度高，纹波小，效率和密度比较高，可靠性也不错。缺点：电路相对复杂，AVR 单片机的 IO 口不能容忍负电压，否则会被损坏。所以，这种方案也行不通。方案三：采用数字电位器与运放到组合如图 1.4 所示，在该方案中我们用两个数字电位器代替了 MCU 中的 D/A，这样可以降低成本，同时简化电路，从两个串连的数字电位器可以直接输出-5V 到+5V 的电压同上面方案一样，当输出反相电压时在送电压回 A/D 采样时要先经过一次反相。但同样存在上面的问题。MCUA/D23 6AR?Op Amp+5V-5V1K R3Res1PortQ12N3904Vo1KR1RPot11KR2RPot1-5V+5VPortQ22N3906236AR1Op Amp+5V10R410R610R5图 1.4优点：电路结构更简单，降低了成本缺点：因为数字电位器电阻误差大，且单片机的 A/D 口容易损坏。方案三：采用 7805 构成直流电源采用 7805 构成直流电源的电路如图 1.5 所示，改变 RP 阻值使 7805 的公共端的电压在0 到10V 之间可调，则 7805 的输出端电压就可实现-5V+5V 之间可调了。这种方案是利 8用了 7805 的输出端与公共端
