简易数控直流可变稳压电源的设计dmvy.docx

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1、课程名称称：电子子课程设设计课题名称称：简易易数控直直流可变变稳压电电源的设设计班级：测测控技术术与仪器器 077级2班班小组成员员：谯建建辉2000700710066 丁滔2000700710084使用仪器器：直流流电源，万万用表学校：成成都信息息工程学学院课程设计计时间：20009年111月119日12月月31日数控直流流可变稳稳压电源源的设计计1.内容容摘要：数控直直流可变变稳压电电源由输输入电路路，稳压压输出电路路和显示示电路组组成。输输入电路路输入的的电压直直接由实实验室直直流电源源提供，提提供的直直流电压压经退耦耦、滤波后后直接输输入到三三端可调调式稳压压器的输输入端，通过改变三端

2、可调式稳压器的电阻而得到不同的电压输出，在这里选用8通道数字模拟开关改变三端可调式稳压器可调端的电阻。通过按键计数状态来控制8通道数字模拟开关的开关状态，计数的状态与三端可调式稳压器的输出电压一致，同时将计数状态在数码管上同步显示输出的电压。2.设计计指标：(1)用集成成芯片制制作一个个299V的直直流电源源。(2)最最大功率率要求110W以以上。(3)电电压的调调整步进进为1VV并有相相应的指指示。(4)具具有过压压、过流流保护。3.方案案选择与与系统框框图：方案一：该数控直直流可变变稳压电电源主要要由滤波波电路，稳稳压电路路和计数数显示电电路组成成。 方方案采用用LM3317组组成数字字可

3、调直直流稳压压电压源源，采用用78005构成成固定输输出电压压源。 LLM3117是可可调式三三端稳压压器，能能够连续续输出可可调的稳稳定的直直流电压压。它只只允许可可调正电电压，且且该稳压压器内部部含有过过流，过过热保护护电路；LM3317通通过一个个电阻（RR）和一一个可变变电位器器（Rpp）组成成电压输输出调节节电路，它它的输入入电压VVi=115V，输输出电压压为 VVo=11.255（1+Rp/R），在在该方案案中，通通过8通通道数字字控制模模拟开关关40551芯片片改变RRp的值值，从而而改变输输出的电电压值。 778055是固定定式三端端稳压器器，当其其输入输输出的压压差达到到要

4、求时时，其固固定输出出+5VV，一般般要求778055的输入入输出的的压差在在大于22V的情情况下，才才能保证证正常输输出。8通道数数字控制制模拟开开关40051的的开关的的选通，通通过其使使能端与与其选通通状态代代码控制制，而其其选通状状态代码码则通过过74LLS1993加/减计数数器的计计数输出出状态控控制。该该方案要要求在稳稳定输出出步进为为1V的的直流电电压输出出（29V）的的同时，将将输出电电压在数数码管上上显示。在这里，选用驱动共阴极数码显示器的BCD码四位七段译码器4511，将4511的译码输入端直接与74LS193计数器的计数状态输出端，将4511的译码输出端通过适当阻值的电阻

5、，再与共阴极数码管相连接，这样就可以初步实现输出电压与显示同步。系统框图图：直流电压输入滤波电路稳压输出电路译码驱动显示电路按键数控模拟选通开关计数器方案二：利用单片片机，DD/A转转换器，LM324设计数控可变直流稳压电源。利用单片片机编程程实现按按键中断断后输出出不同的的代码，经经D/AA转换，放放大后就就可得到到期望的的模拟电电压输出出，同时时在连接接单片机机的显示示电路中中显示电电压值。 单片机按键中断D/A转换器,放大输出电路显示电路4.各单单元电路路设计，参参数计算算和元器器件选择择：选择方案案一：直流电压压源输出出的直流流电压都都有一定定程度的的纹波，可通过电容滤波来减小或消除纹

6、波对后续电路的影响。 简单电电容滤波波电路：图中的发发光二极极管作为为指示灯灯，选用用1000uF的的电解电电容C11起平滑滑输出的的作用，选选用0.1uFF（1004）瓷瓷片电容容起消除除高频干干扰作用用，即用用C1和和C2抑抑制高频频干扰。容量选择择：（11）大电电容：负载越越重，吸吸收电流流的能力力越强，大大电容需需求的容容量就越越大。 （2）小小电容：一般选选1044即可。注意：大大容量电电解电容容有一定定的绕制制电感分分布电感感，易引引起自激激振荡，形形成高频频干扰，故故可在稳稳压器输输入输出出端并入入小容量量瓷片电电容来抵抵消电感感效应，消消除高频频干扰。稳压电路路：直流电压压经滤

7、波波后，直直接输入入到可调调式三端端稳压器器LM3317的的输入端端和固定定式三端端稳压器器78005的输输入端后后构成稳稳压电路路。稳定定电压的的输出值值通过88通道数数字控制制模拟开开关芯片片CD440511的开关状态态来改变变。 输入入被选通道道及对应的电电压值INHC B A0 000 XX0（88V）0001 XX1（99V）0010 XX2（22V）0011 XX3（33V）0100 XX4（44V）0101 XX5（55V）0110X6（66V）0111X7 (7V)1XXX无电解电容容C7用用来提高高稳压器器的纹波波抑制比比，减小小输出电电压中的的纹波电电压；CC6用来来克服L

8、LM3117在深深度负反反馈作用用下可能能产生的的自激振振荡，还还可以进进一步减减小输出出电压中中的纹波波分量；D1的的作用是是防止输输入端短短路时，电电容C66放电而而损坏稳稳压器；D2的的作用是是防止输输出端短短路时，CC7放电电而损坏坏稳压器器。根据公式式：Voo=1.25（11+Rpp/R），选选用R=2200，Vii=+112V，则则Vo=11.255（1+Rp/2200）=22V时，RR3=RRp=1132Vo=33V时，RR4=RRp=3308Vo=44V时，RR5=RRp=4484Vo=55V时，RR6=RRp=6660Vo=66V时，RR7=RRp=8836Vo=77V时，R

9、R8=RRp=110122Vo=88V时，RR9=RRp=111888Vo=99V时，RR10=Rp=13664考虑到440511的各开开关选通通后存在在内阻，且且上述阻阻值的电电阻不好好找到，故故在该方方案中RRp采用用变阻器器。除了R88，R99,R110采用用010KK的变阻阻器外，其其它均采采用01K的变变阻器。计数显示示电路：显示电电路是由由计数器器，译码码器及数数码管组组成的。计计数器用用74LLS1993，译译码器用用驱动共共阴极数数码显示示器的BBCD码码四位七段译译码器45111。通通过按键键产生一一个下降降沿使774LSS1933计数，同同时用774LSS1933的计数数状

10、态输输出端来来选通440511的各开开关，从从而达到到输出固固定电压压输出的的目的。74LSS1933的功能能表清零 预预置 时时钟 预预置数据据输入 输出 MRPLLCU CD PP0P11P2P33 QAA QBB QCC QDD 1 0 0 0 0000 DD0 D1 D22 DD3 D0 D11 DD2 D30111加计数数 011减计数数45111译码器器的特点点：具有BCCD转换换、消隐隐和锁存存控制、七七段译码码及驱动动功能的的CMOOS电路路能提供供较大的的拉电流流。可直直接驱动动LEDD显示器器。其功能介介绍如下下： BBI：44脚是消消隐输入入控制端端，当BBI=00 时，

11、不不管其它它输入端端状态如如何，七七段数码码管均处处于熄灭灭（消隐隐）状态态，不显显示数字字。LT：33脚是测测试输入入端，当当BI=1，LLT=00 时，译译码输出出全为11，不管管输入 DCBBA 状状态如何何，七段段均发亮亮，显示示“8”。它它主要用用来检测测数码管管是否损损坏。 LE：锁定控控制端，当当LE=0时，允允许译码码输出。LLE=11时译码码器是锁锁定保持持状态，译译码器输输出被保保持在LLE=00时的数数值。 AA、B、C、D、为884211BCDD码输入入端。 A、B、C、D、E、F、G：为译译码输出出端，输输出为高高电平11有效。5.完整整电路图图及其工工作原理理：数控

12、直流流可变稳稳压电源源的工作作原理：直流电压压源输出出的电压压经耦合合，滤波波后作用用到固定定式三端端稳压器器78005和可可调式三三端稳压压器LMM3177，78805稳稳定输出出的+55V直接接为744LS1193，774 LLS000，译码码器45511提提供电源源电压。根据公式：Vo=1.25（1+Rp/R），改变连接LM317的1脚上的电阻阻值，就可在其输出端得到不同的电压值。LM317的1脚上电阻阻值的改变是通过8通道数字控制模拟开关芯片4051实现的。因为当INH为低电平时，4051的输入端 C B A的不同状态输入，可选通对应的开关，即可改变LM317的1脚上电阻阻值，从而控制

13、LM317的输出电压值。4051的输入端 C B A的状态，则通过74LS193(四位二进制加/减计数器)的计数输出状态来控制，即将74LS193的四个计数输出端的低三位分别与4051的输入端 C B A相连接。同时将74LS193的四个计数输出端与驱动共阴极数码显示器的BCD码四位七段译码器4511的四位输入端相连接，通过4511译码后驱动共阴极数码管显示相应的电压值，实现电压输出与显示值同步。6.组装装调试：组装调试试过程中中，使用用的主要要仪器，仪仪表及工工具包括括：直流流电压源源，万用用表，烙烙铁等。组装时，应应注意的的方面：检查电电路板上上的铜线线是否存存在断线线和短路路问题，若若存

14、在应应及时解解决，可可用焊锡锡对断线线进行修修补，如如果断线线很严重重可用搭搭连导线线解决。在在焊接的的时候烙烙铁的温温度不要要太高，这这样于焊焊接不利利。调试部分分：（1）调调试时，要要注意各各芯片的的安装是是否正确确。连通通电源，输输入+112V直直流电压压，用万万用表测测量各芯芯片的电电源电压压VCCC的电压压值。该该实验调调试中，测测得78805的的输入输输出端电电压分别别为+88.1VV和+44.9VV，LMM3177的输入入输出端端电压分分别为+12VV和3.3V。440511的电源源电压VVCC为为+111.9VV，744LS1193，774LSS00，445111的电源源电压均

15、均近似为为+4.9V。（2）接接下来逐逐一排查查各芯片片工作是是否正常常。接通通电源，数数码管显显示数字字为2，用用万用表表表笔测测量744LS1193的的计数输输出的高高低电平平的状态态（一般般电压值值小于00.177V左右右为低电电平，电电压值大大于2.7V为为高电平平），经经测量774LSS1933的计数数状态输输出端QQD QQC QQB QQA的电电压值分分别为00V，00V，44.3VV，0VV，这与与显示值值是对应应的。（3）将将40551芯片片拔出，开通电源，用导线分别代替各开关，调节变阻器，观察LM317的电压输出值的变化。若输出电压值随变阻器阻值的变化而变化，且用万用表测得

16、4051插槽的各引脚的高低电平状态与原理图上对应的预期的理论值接近，则说明连接4051各管脚的铜线无断线，短线现象。（4）在在调试显显示电路路中，遇遇到按下下一次按按键，数数码管上上显示多多次计数数现象和和显示计计数到99时，再再按一次次按键则则出现消消隐，再再按键几几次后，数数码管显显示0，11，2，。这显然与设计要求不符。经过仔细排查发现计数到10时，经与非门反馈到计数器置数的管脚之间的铜线存在断路，经用焊锡修补后，计数状态输出值能正常显示2到9。在数码管显示2到9时，可以用万用表检测74LS193的计数状态输出端对应的二进制代码与数码管显示的数字是否相符。而对于按下一次按键，在数码管上显

17、示多次计数现象，是由按键产生的脉冲抖动引起的，可以利用电容电压不能突变的特性，对按键进行消抖（可选用10pF的瓷片电容对按键进行消抖处理）。当然，要想消除抖动，可以用555定时器实现，实现按键按下一次后只产生一个一定宽度的脉冲，即按下一次按键，只产生一个下降沿作用于计数脉冲输入端。7.元器器件清单单：序号元器件名名称型号及规规格数量（只只）封装形式式备注1 插槽2SIP22系统封装装2发光二极极管1制作封装装3电解电容容100uuF,116V2RB.22/.44系统封装装4电解电容容10uFF，255V1RB.22/.44系统封装装5电阻R112201AXIAAL0.4系统封装装6电阻R224

18、.7kk1AXIAAL0.4系统封装装7电阻R1111k1AXIAAL0.4系统封装装8电阻R112RR188207AXIAAL0.4系统封装装9电位器RR8RR1010k，11033制作封装装10电位器RR3R71k，11025制作封装装11电阻R1191001AXIAAL0.4系统封装装12瓷片电容容C21041RAD00.1系统封装装13瓷片电容容C31031RAD00.1系统封装装14瓷片电容容C81011RAD00.1系统封装装15按键开关关S11制作封装装16二极管DD1，DD2400772DIODDE0.4系统封装装17可调式三三端稳压压器LM3117T1TO-1126系统封装装

19、18固定式三三端稳压压器L78005CVV1TO-1126系统封装装19四位二进进制加/减计数数器SN744LS1193NN1DIP116系统封装装208通道数数控模拟拟开关HCF440511BE1DIP116系统封装装21驱动共阴阴极数码码管的BCD码码七段码码译码器器CD45511BBE1DIP116系统封装装22与非逻辑辑门HD744LS000P1DIP114系统封装装23共阴极数数码管SM42205001K1制作封装装24系统封装装8. PCB图图或布线线图：9. 电路特点点及方案案优缺点点：该电路的的设计结结构简单单，能实实现数字字控制模模拟电压压输出，且且将模拟拟输出电电压值在在数

20、码管管上显示示，具有有较好的的同步性性。该方案结结构系统统图较简简单，易易于实现现，便于于组装调调试，但但该方案案实现的的模拟电电压输出出范围有有限，元元器件需需求量多多，且按按键消抖抖处理有有待改善善。建议用5555定定时器来来产生一一个下降降沿作用用到计数数器脉冲冲计数端端，这就就避免了了按键消消抖的不不完善之之处。也也可以用用其他芯芯片器件件，如用用单片机机设计数数控可变变直流稳稳压电源源，用单单片机就就可以减减少其它它芯片的的使用。10. 设计结果果：该设计的的电路经经调试后后基本能能达到设设计指标标要求，能能做到稳稳定直流流电压输输出与显显示同步步进行，显显示2VV9V。由于考考虑到

21、440511内阻的的存在，变变阻器的的灵敏度度不高，使使得测得得模拟电电压存在在一定得得误差。11. 总结与体体会：通过本次次电子课课程设计计，让我我们清楚楚的了解解到数控控可变直直流稳压压电源的的工作原原理，以以及组成成其电路路的各单单元电路路的工作作原理即即元件参参数计算算和元器器件的选选择。并并且从设设计电路路过程中中了解了了一些芯芯片的应应用范围围及使用用方法。由由于初学学PCBB制作，布布局不是是很好。通过本次次课程设设计，学学习了制制作PCCB板的的流程，也也熟悉了了prootell99sse软件件的使用用。复习习了模拟拟电子技技术基础础，数字字电子技技术基础础的知识识。12.参参考文献献资料：1华华成英，童童诗白.模拟电电子技术术基础（第第四版）M.北京：高等教教育出版版社，220066.12杨杨志忠，卫卫桦林，郭郭顺华.数字电电子技术术基础M. 北京京：高等等教育出出版社，220044.73电电子资源源网：hhttpp:/wwww.doocinn.coom/pp-37796558499.httml4胡胡烨，姚姚鹏翼，陈陈明.PProttel 99 SE原原理图与与PCBB设计教教程MM.北北京：机机械工业业出版社社，20005.3