小功率数控稳压直流电源设计

1、电子线路课程设计报告设计课题：小功率数控直流电压源的设计专业班级：小组成员：2016.092016.12指导教师：设计时间：小功率数控直流电压源的设计一、设计任务与要求1. 要求操作方便，电压稳定度高。2. 能够0到9.9v可调。3. 输出电压采用数字显示，可用于要求电源精度比较高的设备。4. 不能使用单片机。二、方案设计与论证对设计要求的总体分析：由于题目是数控稳压电源，并口有精确的步进值， 因而不适合采用普通的串并联方式的线性稳压电源。且由于电路结构简单， 集成度高，可以很容易实现的精确女的递增和递减的功能控制。由于不能使 用单片机，因而只用到了数字技术中的可逆计数器，d/a转换器，译码显

2、示 等电路。方案一、数控直流稳压电源共有六部分组成，其中输出电压的调节是通过“ + ” 和“一”两个按键来操作的；步进电压精确到0. lv去控制可逆计数器分别 作加，减计数；可逆技术器的二进制输岀分两路进行，一路用于驱动数字显 示电路，精确显示当前输出电压值：另一路进入数模转换电路：数模转换电 路将数字量按比例转换成模拟电压，然后经过射极跟随器的控制，调整输出 级，使输出稳定直流电压。方案二、可逆技术器的输出是依次递增或递减的数字量，经过数模转换后变 成模拟电压值。由于电压的数数值可以把输出的模拟电压经过模数转换再显 示，也可以直接把数模转换前的数字量直接经译码显示。+5v稳压电源三、单元电路

3、设计与参数计算1. “+”,“-”键控制的可逆计数器的设计工作原理：此部分电路主要用两个按钮开关作为输出电压增和减的调整键， 与可逆计数器的加计数cpu时钟输入端和减计数cpd时钟输入端相连，可 逆计数器采用两片四位十进制同步加/减计数集成块74ls192芯片级联而成。 由于要求输出电压从0v到9.9v可以调节，所以级联的两个74ls192计数 器总计数范围从00000000到10011001 （即099）。而74ls192芯片本身 为十进制可逆计数器，所以只需两块这样的芯片级联就可以达到目的。 元件选择：计数器部分采用的是十进制双时钟可预置数异步复位十进制（bcd 码）可逆计数器74ls19

4、2芯片。与它功能相同的还有其他芯片，比较容易找 至i。这里采用ttl逻辑电路而不采用cmos数字电路的原因是ttl逻辑电路 的输入阻抗低，具用良好的抗外界电磁干扰能力，而cmos数字电路的输入 阻抗极高，很容易被外界电磁场所干扰而误动作，这也是电子技术基础“数 字部分”近30年来一直在讲ttl逻辑电路路很少讲cmos电路的原因。2. 数字显示电路的设计工作原理：在数字测量仪表和各种数字系统中，都需要将数字量直观的显示 出来。一方面供人们直接读取测量和运算的结果另一方面用于监视数字系 统的工作情况。因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。数字 显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组

5、成。其中的数码的显示方 式一般有三种：第一种是字型重叠式；第二种是分段式；第三种是点阵式。 目前以分段式应用最为普遍，主要器件是七段发光二极管（led）显示器。 它可分为两种，一是共阳极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上）, 另一是共阴极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上，使用时公共 点接地）。由于前一级电路采用两级可逆计数器，且其输岀仅代表电压值代 码而不是代表具体电压，故而不用考虑与d/a转换间存在的结合问题；而直 接去显示，所以电压显示非常方便，直接采用两块74ls48芯片驱动显示。 元件选择：与74ls48芯片功能相同的还有74ls47芯片。它的引脚排列与 74ls48

6、的引脚排列一模一样，两者的功能也差不多。使用时要注意：74ls47 芯片是用来驱动共阳极显示器的,74ls48芯片是用来驱动共阴极的；74ls48 芯片内部有升压电阻，使用时可以直接与显示器相连，而74ls47为集电极 开路输岀，使用时耍外接电阻。在使用时应注意：74ls48芯片在使用可直 接驱动共阴极的led数码管而不需外接限流屯阻。3. 2. 2.3 d/a转换电路设计工作原理：数模转换电路采用两块dac0832集成块，它是一个8位数/模转 换电路。由于dac0832不包含运算放大器，所以需要外接一个运算放大器相 配，才构成完整的d/a转换器，低位dac输出的模拟量经过9： 1分流器分 流

7、后与高位dac输出模拟量相加后送入运放，具体实现由900欧姆和100欧 姆的电阻相并联分流实现。运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模 拟输岀电压，运放采用的是低噪声的ne5534芯片。4 调整输岀电路设计工作原理：调整输出级采用运放作射极跟随器，使调整管的输出电压精确地 与d/a转换器输出电压保持一致。调整管采用大功率达林顿管，确保电路的 输岀电流值达到设计要求。数控电源各部分工作所需的±15v和+5v电源由 固定集成稳压器7815, 7915,和7805提供，调整管所需输入电压，经简单 整流，滤波即可得到.元件选择：达林顿管就是将两个三极管接在一起，极性和第一只三极管的极 性

8、保持一致。四、总原理图及元器件清单1 总原理图1.元件清单元件序号型号主要参数数量备注d11二极管r17.5k1r27.5k1r3ik1r40.1k1r5ik1r69k1r710k1q1mps65141button2u174ls1921计数器u274ls1921计数器u3dac08321u4dac08321u545111u645111u7:alm3581u7:blm3581u&alm3581u8:blm3581共阳极2数码管五、安装与调试电路的调试采用分模块的调试方式。即按照原理方框图一一进行调试，然后 再通调。由于数字电路部分只要设计和接线正确，一般不会出现问题；所以 调试主要集中在

9、模拟电路部分。六、性能测试与分析经过测试，该电源的参数如下:uo/v0.01.02.03.04.05.06.07.0&09.09.9i/ma0205080110140170200230260270u/v0.020.951.902.873.894.905.916.927.898.819.09u。为数码管显示数值，u为实际输出电压，i为加负载电阻后的电流值 负载电阻阻值为30q。该数控直流稳压的电源满足课题要求，各项测试数据 均在误差范围内。七、结论与心得本次设计历时三个月左右，在老师的指导下，在小组成员的紧密合作和不懈 努力下，最终完成了本次设计的全部要求，本次实验，本人主要负责原理图 的绘制和实验报告的编辑工作，并参与了最后的调制。此次原理图采用 proteus绘制，在绘制过程屮，曾出现过多次报错，经过排查，主要问题多 集中在没数模转换部分，最后通过查阅资料及咨询指导老师，解决了相关问 题，在电路板的调试过程中，出现过很多始料未及的问题，主要问题集中在 数码管显示和模数转换部分，经过数次检测和调试，最终满足了设计要求, 并按照要求完成了实验报告的编辑工作。本次实验，让我对电子线路的设计 有了更深的了解，设计方法和设计技巧都有了很大的提升，相信，本学期的 电子线路设计经验会对以后的工作和