《数控直流电源设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控直流电源设计（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成都理工大学工程技术学院毕业论文数控直流电源设计作者姓名：专业名称：电子信息科学与技术指导教师：金作锋 副教授数控直流电源设计摘要本文介绍了数控直流电源的设计，论文研究数控直流电源的设计和实现，采用了有一定输出电压范围和功能的数控电源，并有稳压直流电源电路，具有切换功能的单键加、减计数器，数码管的连接电路以及由两个74LS192级联构成的两位十进制计数器电路组成的数控直流电源。论文首先简要介绍了研究直流数控电源的背景和意义以及它在我们生活中的应用。然后详细介绍了在设计中要用到的各个元器件的功能以及使用方法。最后介绍数控直流电源可行性方案设计以及各个单元模块的设计。本次设计的数控直流稳压电源，可
2、以实现电压在09.9V之间可调，步进0.1的功能。关键词：集成稳压器 直流电源 数控直流电源 稳压电源- 30 -AbstractThis article introduced the numerical control direct-current power supply design, the paper research numerical control direct-current power supply design and the realization, used had certain output voltage scope and the function numer
3、ical control power source, and had the constant voltage direct-current power supply electric circuit, had the cut function single bond to add, to reduce the counter, the nixietube junction circuit as well as the numerical control direct-current power supply which was composed by two 74LS192 cascade
4、constitution two decade counter electric circuit.The paper first was brief introduced the research cocurrent numerical control power source background and the significance as well as it lived the application in us.Then introduced in detail must use each primary device function as well as the applica
5、tion method in the design. Finally introduces the numerical control direct-current power supply feasible project design as well as each unit module design.This is a design of Computer Numerical Control direct current voltage-stabilizing project which achieves the function of 0+9.9V adjustable, with
6、steps at 0.1V . Keywords: integrated voltage regulator, DC power supply,CNC DC Power Supply，Power Supplies目录摘要IAbstractII目录III前言11电源概述21.1什么是电源21.2电源的分类及其特点21.2.1 线性稳压电源21.2.2开关稳压电源31.2.3电荷泵电源32直流电源52.1直流电源的组成52.1.1 电源变压器62.1.2 整流电路62.1.3 滤波器62.1.4 稳压电路62.2直流电源的分类及其特点62.2.1 化学电源62.2.2 线性稳定电源72.2.3开关
7、型直流稳压电源72.3直流稳压电源研究背景及意义73数控直流电源设计93.1 总体方案论证93.1.1采用集成稳压器的解决方案93.1.2采用集成功率放大器的解决方案93.1.3采用集成运算放大器与集成稳压器组合的解决方案103.2 单元模块设计113.2.1稳压电路设计113.2.2输入整流滤波电路的设计143.2.3数控电路设计153.2.4输出电压值的数码管显示183.2.5为实现上述各部分电压稳压工作，自制一个稳压直流电源203.2.6用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进为0.1V不变）203.2.7 扩展电压输出波形（如三角波）243.2.8制作与调试253.3 电路参数的
8、计算及元器件的选择253.3.1 稳压电源部分的计算253.3.2对元器件的选择问题263.3.3 特殊器件的介绍264 各单元模块的联接及系统功能28总结29致谢30参考文献31前言随着国际上电子工业和计算机技术的飞速发展，电子产品已与计算机系统紧密相连，电子产品的智能化日益完善，电路的集成度越来越高，而产品的更新周期却越来越短。以定量估算和电路试验为基础的电子设计方法已经无法适应当前激烈竞争的市场。此次毕业实习、毕业设计第一阶段的主要工作是，学习电源的基础知识，对直流电源的各个组成单元进行分析和讨论，了解各种直流电源的设计方案及其优缺点。第二阶段的主要工作是：在教师的指导下，设计了数控直流
9、电源，该系统是采用应用极其方便的集成稳压器实现，并在集成稳压器的基础上附加所需要的功能。通过对各个部分的设计和实现 ，最终达到了设计目标。通过指导教师的悉心指导和自己的努力，顺利完成了毕业实习、毕业设计的各项工作任务。本文正文内容主要包括四个部分，各部分内容安排如下：第一部分：简要概述了什么是电源以及电源的分类及其特点。第二部分：简要描述了直流电源的组成及直流电源的分类及其特点，并对介绍了直流稳压电源研究背景及意义。第三部分：详细具体的描述了数控直流电源的设计，首先介绍了各个方案的设计其次介绍了所选方案的各个单元模块的设计。第四部分：图示了各个模块之间的联接及系统功能。最后论文对课题内容及成果
10、进行了总结。1电源概述1.1什么是电源把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能。发电机、电池本身并不带电，它的两极分别有正负电荷，由正负电荷产生电压(电流是电荷在电压的作用下定向移动而形成的)，电荷导体里本来就有，要产生电流只需要加上电压即可，当电池两极接上导体时为了产生电流而把正负电荷释放出去，当电荷散尽时，也就荷尽流(压)消了。干电池等叫做电源。通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设备叫做信号源。晶体三极管能把前面送来的信号加以放大，又把放大了的信号传送到后面的电路中去。晶体三极管对后面的电路来说，
11、也可以看做是信号源。整流电源、信号源有时也叫做电源。1.2电源的分类及其特点电源分类 根据不同的工作原理可将电源分成三类：线性稳压电源、开关稳压电源及电荷泵电源。它们各自都有一定的特点及适用范围。1.2.1 线性稳压电源线性稳压电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。线性稳压电源是因其内部调整管工作在线性范围而得名。该类电源优点是稳定性高、纹波小、可靠性高、外围元件最少、输出噪声最小、静态电流最小、价格也便宜。缺点是一般认为线性稳压电源的输入电压与输出电压之间的电压差（一般称为压差）大，调整管上的损耗大，效率低。 但近年来开发出各种低压差（LDO
12、）的新型线性稳压器IC，一般可达到达输出100mA电流时，其压差在100mV左右的水平（甚至于到70-80mv的水平），某些小电流的低压差线性稳压器其压差仅几十毫伏。这样，调整管的损耗较小，效率也有较大的提高，因此可延长电池的寿命。 1.2.2开关稳压电源与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源，它的电路型式主要有单端反激式、单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态；开关电源因此而得名。 开关电源的优点是效率高（可以达到8095%）、稳定可靠；缺点相对于线性电源来说成本较
13、高、纹波较大（一般1%VO(P-P)，好的可做到十几mV(P-P)或更小)。1.2.3电荷泵电源电荷泵有三类：开关式调整器升压泵、无调整电容式电荷泵和可调整电容式电荷泵。三类电荷泵的工作过程均为：首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，以获得所需的输出电压。开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量，而电荷泵采用电容器。电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升，采用电容器来贮存能量。电荷泵是无须电感的，但需要外部电容器。工作于较高的频率，因此可使用小型陶瓷电容(1F)，使空间占用最小，使用成本低。电荷泵仅用外部电容即可提供2倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的ESR(等效串
14、联电阻)和内部开关晶体管的RDS（ON）。电荷泵转换器不使用电感，因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容滤除。它输出电压是工厂生产精密予置的,调整能力是通过后端片上线性调整器实现的，因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数，以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。从电容式电荷泵内部结构来看,它实际上是一个片上系统。在便携式产品中，常常利用低压差线性稳压源（LDO）将5V主电源转换为3.3V，LDO具有低成本、小尺寸、低静态电流及易于实现等特点，但其转换效率很低，在这种应用中效率一般为67%。一种可替代的方案是采用降压型开关稳压器，转换效率典
15、型值可达90%，但需要外接电感，占线路板尺寸较大，价格相对较高。另一种解决方案是采用电荷泵，弥补了LDO与开关稳压电源的不足，具有低成本、小尺寸、易实现、转换效率高等特点。电荷泵器件占用的空间要小得多。它们受到青睐，除了可以用于不同的应用以外，还有一个间接的原因就是人们认为基于电感的功率源可能带来不可克服的EMI（电磁兼容性）问题。2直流电源 2.1直流电源的组成能使电路中形成恒定电流的装置，如干电池、蓄电池、直流发电机等，称为直流电源。直流电源有正负两个电极，正极的电势高，负极的电势低；当两个电极与电路连通后，直流电源能维持两个电极之间的恒定电势差，从而在外电路中形成由正极到负极的恒定电流。要使电源两极间的电势差保持恒定必须使在外电路中由正极流到负极的正电荷，在电源内部逆着电场力的方向，由负极返回到正极去。这个过程不能靠静电力，只能靠某种与静电力方向相反的“非静电力”来实现。因此，电源就是一种提供非静电力的装置，通过非静电力做功，把非电能转化为正负电极之间的电势能。表征电源特征的重要物理量有两个：一个是电源电动势E，另一
