简易数控直流电源总结1.doc

题目一 简易数控直流电源 摘要：本系统以直流电压源为核心，STC89C52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，设置步进等级可达0.1V，输出电压范围为0—9.9V，输出电流为500mA，并由数码管显示输出电压值。由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减，并且输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值。扩展输出电压种类后可输出三角波、梯形波、锯齿波、方波等波形。本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（AD0832）输出模拟电流量，再经过运算放大器隔离放大输出模拟电压量，控制稳压芯片L7805电压的变化而输出不同的电压。实际测试结果表明本系统输出电压值精确度较高。本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。 1.设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如下： 2、设计要求 2.1、基本要求 （1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；（2）输出电流：500mA； （3）输出电压值由数码管显示； （4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减； （5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 2.2、发挥部分 （1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 3.总体设计方案 根据设计要求，已拟定两个设计方案，原理上基本能够实现要求。 3.1 设计方案一 3.1.1 方案一说明 把220V的交流电经过变压，整流，滤波，调整后输出，对输出电压的控制是通过矩阵键盘给单片机STC89C52输入数据，经过DAC0832转换输出-0.99~0V的电压。再经过运放放大比较，通过L7805输出0~9.9V的电压，并显示在12864液晶显示屏上。 3.1.2 方案一原理图 3.2设计方案二 通过键盘给单片机STC89C52输入一个数据，这个数据在数码管上显示出来，单片机把这个数据给DAC0832转换成模拟信号后经过运算放大器的处理后最终输出。 3.3方案比较及选择 比较这两种方案，两种方案均是通过按键命令单片机给DAC数字量然后经过DAC和运放输出模拟量。但第一种方案又将输出量采集回来与放大后的电压量比较使得电路较繁琐，而方案一是经过LM7805稳压芯片调整稳压，7805输出电流最大可达到1.5A，使得输出电流能够达到要求。而方案二是经过运放放大后的电压直接输出，电流很小。 所以采用第一种设计方案完成设计任务。 4 件部分原理及设计 4.1 电源输入部分 电源输入部分包括：变压，整流和滤波。整流选用桥式整流，滤波选用电容滤波。 4.1.1 电压部分 为了使稳压电源可以正常工作，滤波电路的输出电压U1应该满足下式： U1≥Uomax+(UI?Uo)min +URIP+ΔUI 其中: Uomax为稳压电源输出最大值 (UI?Uo)min 为集成稳压器输入与输出最小电压差 URIP为滤波器输出电压的波纹电压值(一般取Uo.(UI?Uo)min 之和的10%) ΔUI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%) 所以: U1≥15+2+(15+2)×10%+((15+2)×10%+(15+2))×10%=20.57V U2=U11.1→1.2=U11.15=17.89≈18V 4.1.2 功率部分 在桥式整流电路中，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为: I2=(1.5→2.0)I1≈(1.5→2.0)Io=1.75×0.5A=0.875A 取变压器的效率为μ=0.8 P=U2I2μ=18×0.8750.8=19.6875≈20W 4.1.3 电容部分 τ=RL*C≥(3→5)T/2 RL=U1/I1 所以:C=(3→5)TI1/2U1=(3→5)×0.02×0.5/20.572×2=1.22×103μF 所以可以取2200μF以上的电容(RLC越大，电容的放电速度越慢，纹波成分越小)。 又因为Ucmax=√2U2max(1+10%)=28V 因此电容C选用4700μF，35V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，还需在滤波电容两端并联0.01到0.1μF的高频瓷片电容。在这里选用104瓷片电容。 4.1.4 整流部分 整流部分选用桥式整流 ID=1/2I2max=12×0.875=0.4375A URM=√2U2max×(1+10%)=28V??反向电压?? 所以整流二极管选用IN4007(ID=1A ，URM=1000V)可以设计要求。 4.1.5 稳压芯片选用 KA7815，KA79