数控直流稳压电源.doc

沈航北方科技学院 课程设计说明书 课程名称 综合课程设计 学 生 姓 名 张玄烨 专 业 电子信息工程 班 级 B841201 学 号 27 指 导 教 师 高磊 成 绩 2011年 12月 摘 要 直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。本设计给出的稳压电源的输出电压范围为～1 V，并具有+、-步进电压调节功能，其步进为0. V。 关键词： 直流；稳压；步进 目 录 1、方案论证与选择 1 2、电路工作原理 2 2.1、D/A变换器 2 2.2、稳压电路部分设计 3 2.3、数字控制电路设计 3 3、电路调试与排故 5 3.1、稳压电路部分的调试 5 3.2、单脉冲及计数器调试 5 3.3、D/A变换器电路调试 5 4、结 论 7 参考文献 8 主要元器件参数 9 1、方案论证与选择 方案 1采用模拟的分立元件，利用纯硬件来实现功能，通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路，实现稳压电源稳定输出±5 V、 ±12 V、±15 V并能可调输出 0~ 30 V电压，见图 1所示。但由于模拟分立元件的分散性较大，各电阻电容之间的影响较大，因此所设计的指标不高、不符合设计要求、且使用的器件较多、连接复杂、灵活性差、功耗也大，同时焊点和线路较多，使成品的稳定性和精度受到影响。方案 2此方案采用方案，主要特点在于使用一计数器完成系统的控制功能，其中二进制计数器的输出经过 D /A 变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。 图2 D/A变换部分电路 该电路的输入信号接四位二进制计数器的输出端，设计数器输出高电平为UH≈+5V，输出 低电平UL≈0V。则输出：电压表达式为Uo1=-Rf〔UH/8R·D0+UH/4R·D1+UH/2R·D2+UH/R·D3〕 =-RfUH/23R〔23D3+22D2+21D1+20D0〕 设Uo2=-Uo1(UIN).当D3D2D1D0(Q3Q2Q1Q0)=1111时,要求UIN=12V，即：12=RfUH/23R×15 当UH=5V时，Rf=1.28R.取R=20KΩ,Rf由 20KΩ电阻和电阻3.5KΩ电位器串联组成。 2.2、稳压电路部分设计 要使稳压电源能在5～10V之间调节，可采用图3所示电路。 图3 稳压电路部分电路图 设运算放大器为理想器件， 则输出电压与输入电压之间成线性关系，当输入电压变化时，输出电压也相应改变。若要求输出电压步进增或减，输入电压步进增或减即可。 2.3、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。为了消除按键的抖动脉冲，引起输出的误动作，分别在“+”、“-”控制口接入了由双集成单稳态触发器CD4538组成的单脉冲发生器。每当按一次按键时，输出一个100ms 左右的单脉冲。电路如图4、5所示。 图4 单脉冲发生器 图5 可逆二进制计数器 3、电路调试与排故 3.1、稳压电路部分的调试 在安装元件之前，要注意三极管的各端子的功能及电路的连接。检查正确无误后，加上电压，测量各输出端直流电压值。 3.2、单脉冲及计数器调试 加入5V电源，用示波器测试计数器输出端子，分别按动“+”键和“-”键，观察计数器的状态变化。测试结果如图6所示。 图6 脉冲发生器输出波形 3.3、D/A变换器电路调试 将计数器的输出端Q3～Q0分别接到D/A转换器的数字输入端D3～D0，当Q3～Q0=0000时，调节RW1，使运算放大器输出UO2=5V当Q3～Q0=1111时，调节10KΩ电位器，使U02=10V。 将上述各部分电路调节器试好后，将整个系统连接起来，运行测试。各部分连接后的完整电路图如图7。 图7 数控直流稳压电源 4、结 论 本设计基本达到了任务书的要求，还有一些小的细节需要改进，比如输出的电压不够稳定，在0.1V左右波动，由于时间等因素没有解决这一问题，以后的学习过程中再做逐步的完善。 通过本次的课程设计，我们综合应用课本理论解决实际问题的能力得到了提高；我觉得课程设计对我们的