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1、步进可控直流稳压电源实验报告实验名称：步进可控直流稳压电源设计姓 名：耿大延，龚克寒学 号：090402121,00402121班 级：09光电时 间：2011.11.15南京理工大学紫金学院电光系一、 实验目的1、 设计制作一个步进可控直流稳压电源二、 实验原理（一）设计及原理图1整流、滤波电路设计通常，把交流电转换为稳定的直流电需经过整流、滤波和稳压三个环节。其结构方框图及信号变换流程如图7-1-1所示：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1所示。图1 整流滤波电路设Uomax为稳压电源输出最大值，即10v；（UI-UO）min为集成稳压器输入输出最小电压差；URIP
2、为滤波器输出电压的纹波电压值（一般取UO、（UI-UO）min之和的确良10%）；UI为电网波动引起的输入电压的变化（一般取UO、（UI-UO）min、URIP之和的10%），则输出电压应满足下式：UUomax+（UI-UO）min+UI对于集成三端稳压器，当（UI-UO）min=210V时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：UI10+3+1.2+1.3215(V),取UI=15V.根据UI可确定变压器次级电压 U2。 U2=UI/1.11.2(13V)在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：2=(1.52)II(1.52)IO=1.50.5=0.75(A).取
3、变压器的效率0.8,则变压器的容量为 P=U2I2/=130.75/0.8=12.1875(W)选择容量为20W的变压器。一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数RLC是其充电周期的确25倍。对于桥式整流电路，滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半，即RLC（25）T/2=25/2f,由于2f,故RLC(25),取RLC3则 C=3/RL其中RL=UI/II，所以滤波电容容量为C3II/2fUI(30.5)/ 250151.0103(F)取C=1000F。电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。UCmax=1.1U2max=1.11320.2(V)综合考虑波电容可选择C=1000
4、F，50V的电解电容。另外为了滤除高频干扰和改善电源的动态特性，一般在滤波电容两端并联一个0.010.1F的高频瓷片电容。整流滤波后电压图大致情况如图5所示。图5整流滤波后电压图2可调稳压电路设计为了满足稳压电源输出电流100mA的要求，可调稳压电路选用三端集成稳压器LM317，该稳压器的最大输出电流可达1.5A，稳压系数、输出电阻、纹波大小等性能指标均能满足设计要求。要使稳压电源能在010V之间调节，电路如下图所示。图6 可调稳压电路设计LM317的输出电压范围为010V , 步进电压0.04V,图7输入电阻设计3数字控制电路设计数字控制电路的核心是可逆二进制计数器。74LS193就是双时钟
5、4位二进制同步可逆计数器。计数器数字输出的加/减控制是由“+”、“-”按键组成，按下“+”或“-”键，产生的输入脉冲输入到处74LS193的CP+或CP-端，以便控制74LS193的输出是作加计数还是作减计数。图8 数字控制电路设计4辅助电源设计要完成D/A转换及可调稳压器的正常工作，需要设计一个辅助电源可以输出5V电压，供各芯片使用。现选择15V供电电源。数字控制电路要求5V电源，可选择CW7805集成三端稳压器实现。辅助电源原理图如图所示。图10 辅助电源部分设计 （二）电路仿真1.辅助电源的仿真在安装元件之前，尤其要注意电容元件的极性，注意三端稳压器的各端子的功能及电路的连接。检查正确无
6、误后，加入交流电源，测量各输出端直流电压值。辅助电源输出电压如图11所示。由调试结果可知，稳定后电压为5.008V左右，误差为0.016图11辅助电源输出电压截图2.数码显示管仿真按下“+”或“-”键，产生的输入脉冲输入到处74LS193的CP+或CP-端，控制数码管显示输出，有仿真得，数码管可以在29V间步进显示。 3.三八译码器调试按下“+”或“-”键，产生的输入脉冲输入到处74LS193的CP+或CP-端，控制三八译码器选通，由多路示波器测得输出八个端口的电平高低，如下图所示4可调稳压电源部分仿真将电路联接好，按下“+”或“-”键，产生的输入脉冲输入到处74LS193的CP+或CP-端，观察输出稳压值的变化情况。图 12对应各档位电压输出值将上述各部分电路调节器试好后，将整个系统连接起来进行仿真。电压连续变化图如下图图13 电压连续变化图整体电路图如下：图14 整体电路仿真图
