简易数控直流电源设计实习报告.doc

2 信 息 科 学 与 技 术 学 院 电 子 综 合 设 计 报 告 项目名称： 简易数控直流电源 指导老师： 组号： 3 成员： 简易数控直流电源 摘要 本课程设计主要使用集成555定时器、CPLD器件EPM570、运算放大器LM324、稳压管等器件，运用数模混合电路及可编程器件制作输出电压范围为0～9.9V、步进0.1V的两位数码管显示的可控数字直流电源。 本设计包括以下四部分： 1 时钟部分：以555为核心组成，为CPLD部分的可逆计数器提供时钟脉冲。 2 电源部分：为设计中各个芯片等电路中各个部分提供电源。 3 CPLD部分：包括核心控制部分、BCD转二进制和BCD转7段译码显示三部分，分别实现“＋”、“－”、“置数”控制，0~99的二进制输出，译码显示功能（针对共阴极数码管）。 4 D/A转换及扩流部分：将数字信号转换为模拟信号，然后经过扩流电路实现所需要的电压及电流的输出（输出电压范围0～9.9V,步进 0.1V，电流500mA）。 一 、 方案设计 1．?设计要求 （1）基本要求 1） 输出电流：500mA。? 2） 输出：0～9.9V， 步进0.1V，纹波电压10mV。 3）??数字显示电压值。 4）??由“+”、“-”键控制输出电压增减。 5）??自制直流文稳压电源。 （2）提高部分 1）??输出电流1A。 2）??纹波电压10mA。 4） 可预置电压值。 5） 显示值和输出可快速连续增减。 3）??禁止0.0(9.9和9.9(0.0跳变。 2. 设计思路 根据设计要求及方案图所显示的结构及功能，此次设计我们主要使用555定时器、CPLD器件EPM570、运算放大器、简易变压器、稳压器等器件，运用数模混合电路制作输出电压范围为0～9.9V、步进0.1V的两位数码管显示的可控数字直流电源。 下图所示为本设计总体方案的结构框图： 本次设计中我们将总体方案分以下几个部分分别实现： 1 电源部分 电源部分的主要功能是为设计中运放、EPM570，DAC0832、555以及电路中某些部分提供电源。主要运用各个稳压器加以实现的各个不同电压的输出。 2 时钟部分 时钟部分主要功能是为CPLD部分的可逆计数器提供时钟脉冲。 本实验采用555构成多谐振荡电路产生所需的周期性时钟。 3 CPLD部分 CPLD部分的主要功能是实现电源电压输出的控制及驱动数码管显示所调节的电压（调节范围0～9.9V,步进 0.1V）。要求由按键来实现“+”、“-”的控制功能，并且还考虑到开关防抖的问题，也实现了提高部分的“置数”、防止0.0(9.9或9.9(0.0跳变等功能。 D/A转换及扩流部分： 运用DAC0832及稳压器7805实现了数字信号转换为模拟信号，然后经过扩流电路实现所需要的电压及电流的输出的功能。此部分电路的输出即为我们的数控直流电源所要求实现的电压及电流输出。 二 、 各部分电路具体分析及调试 1 电源部分： 结构图如下： 具体电路图如下： 电路分析： （1） 整流滤波电路： 如图所示，电路左侧是运用了四个二极管组成类似桥式整流电容滤波电路。接入了50Hz220V电源，经过变压器作用转换为有效值15V左右的交流电压输出，再经过二极管电桥（将交流电压转换成直流电压输出）和两个滤波电容（将前面得到的直流电压的纹波加以滤除）得到了能够使电路中各个稳压器正常工作的直流电压。桥式整流电容滤波电路功能实现原理如下所示： 1） 桥式整流电路 利用二极管的单向导电特性，将交流电压变换为单向脉动直流电的电路，称为整流电路。如下图所示。 原理图 图中，Tr为电源变压器，它将电网交流电压V1变成整流所需的交流电压V2。接成电桥形式的二极管D1~D4为整流元件，也可用整流桥堆代替，原理相同。RL为整流电路的负载电阻，其两端的电压Vo为整流输出电压。 由原理可知，V2的正，负半周都有同向的整流电流流过负载。因此，该电路常又称作全波桥式整流电路。 2） 滤波电路 一般较常采用的是电容滤波电路，输出电压波形图（此处附上仿真波形）反映的是电路稳态时的结果。 要保持一定的输出电压，或输出纹波较小，其放电时间常数应足够大，要满足关系式： 式中T和f为电网电压的周期和频率，频率通常为50Hz。输出电压与输入电压之间一般可取 Vo≈1.2V2 （2）稳压电路： 电路右侧是运用各个三端集成稳压器