数控直流稳压电源

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1、河南理工大学本科课程设计报告1河南理工大学河南理工大学河南理工大学电子技术课程设计报告电子技术课程设计报告数控直流稳压电源数控直流稳压电源姓 名： 学 号： 专业班级： 指导老师： 所在学院：电气工程与自动化学院2009 年 1 月 5 日河南理工大学本科课程设计报告2摘要摘要本设计是数控直流稳压电源。首先将 220V 电压接到 18V 变压器降压，经过滤波后接到稳压集成块 LM317。LM317 可以根据 adj 管脚的接地电阻的阻值不同输出不同的电压值。由于输出电压达不到 0V，此设计取两组 LM317 输出值求差，得到 1.3V-11.2V 的电压，又考虑到此输出电压电流太小，于是再接入

2、射级跟随器提高输出电流，减去两级三极管基极与发射极的压降 1.3V，最终得到 0-9.9V可调的电压，步进值为 0.1V。本设计的主要部分是控制 LM317 的 adj 管脚接地电阻的阻值。这一部分本设计用到三极管的发射极与集电极的通断作为开关，再用输出高电平有效的BCD 十进制译码器控制三极管基极，来选择“开关”分合，改变 adj 管脚的十级电阻的哪些部分有效。BCD 十进制译码器的输入来自十进制可逆计数器的输出，计数器的 CPU、CPD 由两按键开关产生脉冲，计数器计数改变输出传递到译码器的输出，进而改变 LM317 的 adj 管脚接地电阻，达到 LM317 输出不同电压值的目的。另外本

3、设计有数显部分，计数器的输出同时接到七段显示译码器的输入，驱动数码管显示。不十进制译码器的输出端接到三极管开关的基极端，通过调试，依次以电位器代替接地端的十级电阻的每一级，调出目的值后接入相应的固定值电阻，于是达到显示与实际最终输出电压值相一致的目的。本设计用到各种数字、模拟芯片，于是在变压器输出端滤波后接稳压集成块 7805、7812、7912，得到固定值电压+5V、+12V、-12V，为芯片供电。河南理工大学本科课程设计报告3目录目录1 1 概述概述 4 2 2 总体方案设计总体方案设计 5 2.1 设计思路 52.2 总体框图 52.3 设计原理 5 3 3 主要单元电路分析主要单元电路

4、分析 63.1 可逆计数器的设计 63.2 数字显示电路的设计 63.3 译码器对 LM317 的 adj 管脚接地电阻阻值的控制 83.4 电压的求差与反馈输出的设计 8 4 4 电路调试电路调试 9 5 5 总结与体会总结与体会 10 参考文献参考文献 10 附录：本设计的系统原理图附录：本设计的系统原理图 11附 1 主要供电电源电路 11 附 2 电路数字控制与显示电路 11 附 3 两组可调电压输出与求差电路图示 12河南理工大学本科课程设计报告41 1 概述概述 随着人们生活水平的不断提高，数字化控制无疑是人们追求的目标之一， 它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数控制直流稳压电

5、源就是一个很好 的例子，但人们对它的要求也越来越高，要为现代人工作、科研、生活提供更 好的、更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化，智能化方向 发展。 本文所介绍的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便， 电压稳定度高的特点，其输出电压大小采用数字显示，主要用于要求电源精度 比较高的设备或科研实验电源使用，并且此设计没有用到单片机，只用到了数 字技术中的4位十进制可逆计数器，BCD十进制译码器，LED数码显示器和七段译 码器等电路，具有控制精度高，制作比较容易等优点。 该数控直流电源采用LED数码显示输出电压值，显示直观；电源的设定可 以通过按键开关分别设置个位和分位输

6、出电压，也可以与BCD直接并行输入， 操作方便，可以与微机等相连来控制电压值；电源通过创新设计使电压源输出 电压为09步进工式可调（步进值为0.1V）,压精度高；带载能力强，输出电压 稳定，最大输出电流可达2A以上，且电压值下降小。可以同时输出电压为 09V，+12V，-12V，+5V的一组电压，可以作为实验用电满足各种芯片的用电 要求，可为小型用电器供电，也可为各种电池充电。 该电源的主要技术参数：输入电压 220V 50Hz，输出电压 09.9V 步进值 0.1V，输出电流 500mA,最大电流 2A,额定功率 8W，输出电阻 0.3。河南理工大学本科课程设计报告52 2 总体方案设计总体

7、方案设计2.12.1 设计思路设计思路 此数控直流稳压电源共有八部分，输出电压的调节是通过两组“+”、“- ”按键操作，控制可逆计数器分别作加、减计数，可逆计数器的二进制数字输 出分两路运行：一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电压值；另一 路驱动两组BCD十进制译码器，译码器输出的高低电平来控制三极管的导通与断 开，来调节LM317可调稳压器的adj管脚的接地电阻的阻值，进而改变两组输出 电压的大小，通过求差电路，然后经过射极跟随器控制,调整输出级，输出稳定 直流电压。2.22.2 总体框图总体框图图一图一 电路设计框图电路设计框图2.32.3 设计原理设计原理本电路采用变比为 220

8、v：18v，功率为 35W 的变压器，变压器输出的 18v 的交流电通过整流桥后输出是单方向的全波脉动波形，经过电容的滤波作用， 可以变成不稳定的直流电，再经过三端稳压器 7805、7812、7912 的稳压作用 使电压为+5V、+12V、-12V 分别用来给各种芯片供电。经过 LM3172 后，其电压输出为： （其中xadjREF REFORIRVVV)(1VREF=1.2V,I=50uA,R1=120）Rx 为一组与三级管相连的电阻，电阻分别作用可使输出电压值 U2 达到 2.5V,2.4V,2.3V,2.2V,2.0V,1.9V,1.8V,1.7V,1.6V,1.5V 十 组电压值，而另

9、一组 LM317 和该组相似，不过通过设置 RX 不同可使电压值 U1 输出为 2.8V,3.8,4.8V,5.8V,6.8V,7.8V,8.8V,9.8V,10.8V,11.8V,一组电压值为， 图七中 741 部分为一求差电路输出电压 VOUT=U1-U2，由于 741 输出电流较 小，经过 S8050 三级管和 3DD15D（大功率三级管）的两级放大，可将输出电 流达到 2A 以上。三极管（3DD15D）的射级为最终输出，VOUT= U1-U2- U0（其中 UO 为两三极管基极到射级的电压降 U0=1.3V） ，于是通过两组电压 值的组合，可以实现 09.9V 步进值为 0.1V 的输

10、出电压。通过按键开关 S1，S2，S3，S4 来产生脉冲，计数器（可加可减的 BCD 码计数器 74LS192）S1，S2 的输出分别接到 74LS192(1)和 74LS192(2)的 CP UP 和 CP DOWN 上 A0A3(1)，A0A3(2)接到七段显示译码器上，译码器产生 七位显示码来点亮 LED 显示器，指示最终输出电压值。A0A3(1)，A0A3(2)显显示部分示部分计计数器数器译码译码器器可可调电压调电压 单单元元可可调电压调电压 单单元元求差求差 电电路路射极射极 跟随器跟随器输输出出09.9V09.9VU1U2设设定定电压电压河南理工大学本科课程设计报告6端还接到了数选

11、器(1)、(2)上输出 Q0Q9、Q0Q9接到图七中的 Q0Q9,Q0 Q9从而可以通过控制控制 Q0Q9，Q0Q9的高低电平来控制三极管的通断， 达到了控制电压的目的。 3 3 主要单元电路分析主要单元电路分析3.13.1 可逆计数器的设计可逆计数器的设计此部分电路主要用分位两按键开关1、2作为电压调整键，与可逆计数器 的加计数CPU 时钟输入端和减计数CPD 时钟输入端相连，可逆计数器采用两片 四位十进制同步加/减计数集成块74LS192 级联而成。另设个位两按键开关 3、4作用级联的下一级芯片作为粗调键。74LS192 是双时钟，可预置数，异步 复位，十进制（BCD 码）可逆计数器。与之

12、功能相同的还有其它芯片，比较容 易找到,如54HC192，54HCT192，74HC192，74HCT192 等。 工作原理：由于输出电压从0V 到9.9V 可以调节，所以74LS192 两计数器 总计数范围从00000000 到10011001（即099）,而74LS192 本身为十进制可逆 计数器，所以只需两块这样的芯片级联就可以达到目的，此芯片封装和工作模 式表如下图二所示。 PL 是低电平有效的预置数允许端，PL=0 时，预置数输入端P0P3 上的数 据被置入计数器。MR是高电平有效的复位端，MR=1 时，计数器被复位，所有 输出端都为低电平。CPU 是加计数时钟，CPD 是减计数时钟

13、，当CPU=CPD=1 时， 计数器处于保持状态，不计数。 当CPD=1，CPU 由0变为1时，计数器的计数值加1；当CPU=1，CPD 由0变1 时，计数器的计数值减1。 TCU 是进位输出端，当加计数器达到最大计数值时，即达到9 时，TCU 在 后半个时钟周期 （CPU=0）内变成低电平，其他情况均为高电平。TCU 是借位输出端，当 减计数器计到零时，TCD在时钟的后半个周期（CPD=0）内变成低电平，其他情 况下均为高电平。 为实现100 进制的计数可把第一块芯片的TCU，TCD 分别接后一级的 CPU，CPD 就可以级联使用，这就达到了099 的计数。图二图二 74LS19274LS1

14、92 的芯片封装和工作模式的芯片封装和工作模式3.23.2 数字显示电路的设计数字显示电路的设计 此部分电路由七段发光二极管(LED)数码管和 BCD 码七段译码驱动器组成， LED 数码管是目前最常用的数字显示器，一个 LED 数码管可用来显示一位 09 十进制数和一个小数点。LED 数码管要显示 BCD 码所表示的十进制数字河南理工大学本科课程设计报告7就需要有一个专门的译码器，给译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱 动能力。BCD 码七段译码驱动器，此类译码器型号有 74LS47(共阳)、 74LS48(共阴)、CC4511(共阴)等，此设计采用两片 CC4511BCD 码锁存/七段译 码/驱动器，内部输出带上拉电阻它把从计数器传送来的二十进制码，驱动数 码管显示数码。两片数码管分别显示输出电压的个位和分位。图三所示为 CC4511 引脚排列和功能表。其中：A、B、C、D 为 BCD 码输入端。a、b、c、d、e、f、g 为译码输出端，输出“1”有效