直流稳流电源的制作.docVIP

合肥学院 第七届电子设计竞赛 设计题目： 直流稳压电源 系 别： 电子信息与电气工程系 年级专业： 09级电气信息类 小组成员： 李崇崇 0905071036 刘剑锋 0905071029 何 芳 0905075029 2011年3月14日直流稳流电源的制作 摘要：利用lm317的稳压特性配合电器元件实现输出稳定电流。首先，从单片机输出一个数字信号，控制x9241（可控电阻）通过改变x9241的输出电阻，来达到改变最终到负载的电压的目的。为提高精度减小系统误差，在电路中又增加了自动调节模块：用模数转换器对电流源输出电压进行采样，输入单片机，与参照电压进行比较，进而对其输入到x9241上的电信号进行微调。 关键词：lm317、x9242、单片机、数控、直流电源 正文： 一、任务设计。二、要求 1、基本要求 （1）输出电范围～（2）2、发挥部分（1）） 变压整流电路图 稳压流程图和对应的电压输出波形图 3.2稳流部分 把1号lm317的输出端和调整端通过电阻器件并接到另一个2号lm317的输入端上，2号lm317调整端接地，输出端接大电阻。电路简图如下图.。 稳流简图 由图可知，2号里面lm317的输出与调整端电压恒定设为U，Iadj的大小由lm317属性决定故可知 I2=U/R2+Iadj VRx=(I2-Iadj) Rx VR1=U-VRx=U(R2-Rx)/R2 I1=VR1/R1=U(Rx-R2)/R1R2 于是，根据基尔霍夫电流定律可得，流经负载的电流Iout为 Iout=I1-Ix=U(R2-Rx)/R1R2-(I2-Iadj) 由上面的结果可看出，公式中自变量只有Rx，其余都为定值，输出到负载的电流，是一个与负载电阻大小无关的物理量。所以可以输出稳定电流。 控制部分 由上面公式我们知道输出电压，可以通过Rx的大小来调节，对于Rx的原件选择，我们提出三种方案：1用电位器、2用电阻箱、3用x9241集成电路。 首先我们想到的是电位器，因为其小巧、使用方便、价格便宜，但是由于我们要做的稳流电源有一项要求是能实现电流“+”“-”步进调整功能，步进≤10mA电位器的精度显然不够，放弃选用。 于是又想到，可以使用变阻箱，变阻箱可以提供比较准确的需要的电阻值，但是使用电阻箱也有许多硬伤。首先，变阻箱体积相对来说有些大；其二，如果输出一个给定的电流，那么首先得要计算所需要的电阻值，使用起来会很不方便；其三，不能实现电流的步进。 当然，这些不足都可以设法改进，例如可以改造一个，电源所需要的阻值在箱内设定好的变阻箱，这样可以直接旋转旋钮到自定义刻度上来达到控制目的，但这样会极大加大设计难度，而且不易实现，所以也只有放弃。 后来又查阅资料发现有数字电位器x9241可以实现电阻可控。 X9241 引脚排列图 x9241 是4 个数字控制电位器为一体的单块 CMOS集成电路。每个数字电位器由 63 个电阻串联而成。可以由单片机给出数字信号来控制x9241的输出电阻，而且单片机在后面也会用到，只要把原本电路中的可变电阻改为x9241就可以了。具体来说就是：首先通过小键盘输入所要的电流，（我们设计的是通过键盘对数字进行增减，而非直接输入数字）到单片机，由单片机对x9241控制，使之输出预定电阻Rx，由Rx进而控制电流源电路，得到额定电流。 数字电位器X9241与PIC单片机的接口  稳流部分加入电容的电路图 四、测试仪器与测试方法 测量电源产生的电流大小，可以选用示波器，先测量加在电源上的电阻上的电压，然后除以测试负载的电阻，得到实际电流值。同理测纹波，也可以先测出纹波电压，然后用纹波值除以测试电阻，求得纹波电流值。 五、总结：本篇文章在理论上论证了直流电源制作的可行性，设计的直流电源可以实现题目要求：输出电流稳定、与给定值偏差较小、纹波较小可以步进调整输出电流。 参考文献： 康华光，模拟电子技术，第五版，北京高等教育出版社，2006年1 逄玉台等，X9241的原理及应用，微电子技术，2006年22期29卷 高恭娴 聂睿瑞，一种基于单片机最小系统的数控直流电源设计，科技信息，2007年第11期 陈昭栋 杨振萍，直流稳流电源的制作，物理实验，2005年3月第25卷第3期 王毓银数字电路逻辑设计第二版高等教育出版社 窗体底端 直流稳流电源 第1页