0~15V可调数显直流稳压电源.docx

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1、模拟电子技术课程设计报告课题名称一数显可调直流稳压电源专业班级同学姓名名目1、绪论22、设计任务及要求22.1 设计任务22.2 2设计要求22.3 设计目的33原理33.1 .直流稳压电源原理33.2 数显原理34、电路原理图34.1 数显模块34.2 电源模块35.直流稳压电源设计45.1 桥式整流电路设计45.2 电容滤波电路设计45.3 稳压电路设计46、数字显示电路设计46.1芯片介绍46. 2元件管脚图56. 3管脚说明56. 4连接说明56.5调试说明57、PCB 图 58、主要元件电路参数58.1输入电压Ui58.2输出电压U268. 3整流桥68. 4滤波电容69、结论与心得

2、6数字显示连续可调直流稳压电源的设计1、绪论当今社会人们极大的享受着电子设施带来的便利，但是任何电子设施都有 一个共同的电路一电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，全部的电子 设施都必需在电源电路的支持下才能正常工作。常用的稳压电源有沟通和直流 之分，当然这些电源电路的样式、简单程度千差万别。不行否认电源己经广泛 地应用于我们生活的方方面面，所以，学习并了解电源的制作原理和技术对于 我们的生产和进展都具有乐观的意义。由于电子技术的特性，电子设施对电源电路的要求就是能够供应持续稳 定、满意负载要求的电能，而且通常状况下都要求供应稳定的直流电能。供应 这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。

3、直流稳压电源在电源技术中占 有特别重要的地位。本文主要设计并制作数字显示的直流稳压电源。本电源作为一个微型启动器, 具有可调整电压，调压范围是0V-+15V,而且具备输出电压可以显示的功能。本文 介绍了直流稳压系统的总体的设计方案，它主要由变压器部分、整流滤波部分、稳 压部分、电压数字显示部分和输出部分组成。电源的稳压部分用三端集成稳压管 LM317完成，数字显示部分用ICL7107芯片完成。ICL7107是一种市场上应用特别 广泛的集成芯片，内置程序，可以直接驱动LED数码管。本设计的显示部分是采纳 ICL7107芯片制作LED显示的数字电压表,并联到输出端,完成电压显示的功能。 本电源具有

4、设计简洁敏捷，成本低，效率高，调整精度高等优点，在市场上有很好 的应用前景。关键词：整流 滤波 稳压 数字显示2、设计任务及要求2.1设计任务设计并制作一个输出电压可调的直流稳压电源，并用数码管显示输出电压 值。2. 2设计要求.输出电压可用电位器在015V范围内连续可调，最大输出电流 200mA. o1 .用三个LED数码管作为输出电压的数字显示元件，显示两位整数，一位 小数。2 .输出电压显示误差要求5%。3 .在调压电位器动端固定在某位置时，当发生下列状况之一时，输出电压 变化量之肯定值不超过0. IV：1）电网电压在220V （l10%）o2）输出电流在0100n】A范围内变化。3）环

5、境温度在1535范围内变化。1 .输出电压的纹波成分峰一峰值（4p）不超过20mV。2 .发挥部分1）设计过电流爱护功能，过电流爱护的电流临界值在200300mA范围 内。2）用Protel绘制印制电路板图。3）制作印制电路板并组装、调试电路。2.3设计目的1 .提高动手力量和创新力量.理论和实践相结合，学以致用2 .为毕业设计做预备3、原理2.1 .直流稳压电源原理直流稳压电源是一种将220v工频沟通电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需 要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，图1-1其中：1）电源变压器：是降压变压落，它将电网22（）v沟通电压变换成符合需要的 沟通电压，并送给整流电路

6、，变压器的变化比由变压器的副边电压确定。2）整流电路：采用单向导电元件，把50Hz的正弦沟通电变换成脉动的直 流电。3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的沟通成份大部分加以滤除，从而 得到比较平滑的直流电压。4）稳压电路：稳定电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随沟通电网电压 和负载变化而变化。2.2 数显原理为了更直观的观看直流电源的输出状况，我们必需要一个数字显示电路。而数 字显示电压表是精度特别的高和性能特殊的稳定。ICL7107是现时一种在数字仪表 领域上应用特别广泛的三位半A/D转换器，它的用途特别广泛，不仅可以用于制作 数字显示电压表，电路稍加改造，还可以用于制作数字电流表和数字

7、温度计等有用 的电路或仪表。4、电路原理图数显模块4.1 电源模块图3-1图3-25 .直流稳压电源设计5.1 桥式整流电路设计桥式整流属于全波整流，它不是采用副边带有中心抽头的变压器，而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单 方向的全波脉动电压。单相全波整流电路如图（a）所示，波形图如图（b）所示。图3-3（a）电路图 （b）波形图整流二极管选用型号为IN4007的二极管即可满意要求，本设计采纳1A硅桥实 现整流目的。5.2 电容滤波电路设计并联电容滤波后，输出电压直流成份（即输出电压平均值）提高了；脉动成份 降低了（即输出波形平滑）。本设计2只10

8、00uf/50V的电解电容和2只470uf/63V的一般电容分别相并联 作为淀波电容。5.3 稳压电路设计由于芯片icl7107和共阳数码管都需要额外的电源，现用三端稳压器7805和7905 设计一个正负5V的直流电源，电源可以与主电路共用一个变压器和整流桥以节省成本。 电源模块如图所示：图3-66、数字显示电路设计6.1芯片介绍电源模块设计完成后，接下来就是数显模块的设计。依据前面介绍我们选定了 ICL71O7芯片作为数显模块，ICL7107是一个3位半A/D转换潜，是常用的数显模块芯 片，本模块设计的重点就是了解它的原理，确定他的参数参数，选择元器件并设计出电 路。ICL7107将高精度、

9、通用性和真正的低成本很好的结合在一起，它有低于10 UV的 自动校零功能，零漂小于1UV/OC,低于10pA的输入电流，极性转换误差小于一个字。 真正的差动输入和差动参考源在各种系统中都很有用。在用于测试量负载但愿、压力规 管和其他桥式传感器时会有更突出的优点。此外，只要用十个左右的无源元件和一个LED 屏就可以与ICL7107构成高性能的仪表面板，实现了低成本和单电源工作。6 . 2元件管脚图图3-76.1 管脚说明1号脚为电源端口，接+5V正电源，26号脚为负电源接口，接-5V, 21号引脚 接地，2号到8号引脚接最低位数码管，9号到14号、23号引脚接其次位数码管， 15号到18号、22

10、号到24号引脚接第三位数码管；31号端口外界R2电阻后用于接 入待测电源的基准电平，可以输入199. 9mV的 电压；37号引脚接TEST端口， 用于检测电路是否正确，以及数码管是否有损坏；36号引脚接滑动变阻器，用于调 试电路，精确读数；27, 28, 29引脚的元件数值，它们是0. 22uF, 470K, 0. 47uF阻 容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容，并且把36脚 基准调整到1.000V就可以使用在1.999V量程了； 32脚是模拟地；35脚是基准 地；30脚是信号地；比例读数：把31脚与36脚短路，就是把基准电压作为信号 输入到芯片的信号端，观看此时数码管

11、的读数；电路中用TL431及协作电阻电容实 现信号放大。6.2 连接说明数显模块和电源模块的连接，采纳数显模块的负测量端、ICL7107芯片的21引脚和 电源模块的接地端共同接地，数显模块的正测量端和电源模块的正、负电压输出端通过 一个双向开关连接，当开关打向上端时，通过调整滑动变阻器W2就可以得到需要的正输 出电压，电压值直接显示在数显模块上，当开关打向下端时，通过调整滑动变阻器时就 可以得到需要的负输出电压，并电压值直接显示在数显模块上。6. 5调试说明由7107构成的A/D转换电路调试比较简洁主要调试工作为基本量程200mV 时的基准电压。穴“ 二 100mV的调整，调整时，基准电压U/

12、.fOOmV的值要用41 f rf * r的数字电压表进行测量。7. PCB 图图7T 图7-28、主要元件电路参数1输入电压Ui输出电压U0应与稳压电源要求的输出电压的大小范围相同，稳压电路的最大允许 电流ICM Lmax8. 3整流桥由于指标要求最大电流为1A,最大整流电流If(l.l*Io)/2=l.lxV2|j2/, 最高反相工作电压Ul.lx&x|j2,计算出来的整流二极管的参数为1=0. 4954A, U=46. 66V,可在IN400“IN4007中选择,这里选择的是IN4002。本设计采纳1A硅 桥代替二极管效果更好。8. 4滤波电容通常认为：滤波电容越大越好。这是由于整流特性

13、与时间常数R.C的值有关，他的数值 越大，电容放电越慢，滤波效果越好。但滤波通常采纳的是电解电容，太大将使电源体积增大， 成本提高。滤波电容 C52 (3 5) T/2R, T=l/5O=O.O2s,R V2/Iomax=15/l = 15 Q ,取 Cl=C2=1000uf,电容耐压值大于可取50V,电容的放电电流可取1A。电容 C3和C4用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生电感效应并消退输出电压中的高 频噪声,其容量较小一般小于luF,这里C3、4c选取O.33uF。但是若C3和C4电容较大，一 旦输入断开，C3和C4将从稳压器输出端向稳压器放电，简洁使稳压器损坏。因此可在稳压器 的输入和输出端之间接一个二极管，起爱护作用。9、结论与心得通过这次课程设计，复习和巩固了以前的的学问自是不用说，更重要的是这是 一次将我们的理论学问运用于实践的的全新体验。还有就是在整个设计制作过程 中，小组成员之间甚至不同组成员之间亲密协作，相互关心，相互鼓舞，共同完成 了该次课程设计，增进了彼此之间的感情，熬炼了团结协作的力量。这次设计虽然也有美中不足的地方，但是无论如何，完成了一个电子装置的设计与实物制作，这 一次特殊体验让我们获益匪浅。