整理简易数控直流稳压电源设计

1、精品文档1引言随着对系统更高效率和更低功耗的需求,电信与通信设备的技术更新推动电 源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向开展.整流系统由以 前的分立元件和集成电路限制开展为微机限制,从而使直流电源智能化,具有遥测、遥信、遥控的三遥功能,根本实现了直流电源的无人值守设计的直流稳压电 源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/A 转换电路、直流稳压电路等几局部,直流稳压电源是最常用的仪器设备.2简易数控直流稳压电源设计2.1设计任务和要求设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源.根本要 求如下：1.输出直流电压调节范围315V,纹波小于1

2、0mV2 输出电流为止500m A.3 .稳压系数小于0.2.4. 直流电源内阻小于0.5 Qo5. 输出直流电压能步进调节,步进值为 1V.6. 由“ +、“- 两键分别限制输出电压步进增的减.2.2设计方案根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示.主要包括三大局部：数字限制局部、D/A变换器及可调稳压电源.数字限制部分用+、-按键限制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A变换器,经D/A变换器转换成相应的电压,此电压经过放大到适宜的电压值后,去限制稳压电源的输出,使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减费-按鮭减按键精品文档图1简易数控直流稳压电源框图2.3电

3、路设计2.3.1整流、滤波电路设计首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波.电路如图2所示.式中,Umax为稳压电源输出最大值；(U-Uo) min为集成稳压器输入输 出最小电压差；URip为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取UO、( UI-Uo) min之和确实良10% ; UI为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U、UI-Uo) min、URip之和的 10%.对于集成三端稳压器,当(U-U.)min=210V时,具有较好的稳压特性.故滤 波器输出电压值：UI > 15+3+1.8+1.98 >22(V),取UI=22V.根据UI可确定变压 器次级电压 U2.U 2=

4、U/ 1.11.2(20V)在桥式整流电路中,变压器,变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：1 2=(1.5 2)1 I" (1.5 2)1 O=1.5 X 0.5=0.75(A).取变压器的效率 n 二 0.8,那么变压器的容量为P=U 2I2/ n =20X 0.75/0.8=18.75(W) 选择容量为20W的变压器.由于流过桥式电路中每只整流三极管的电流为ID=1 / 2I max=1/2I Omax=1/2 X 0.5=0.25(A)每只整流二极管承受的最大反向电压为URM2Umax=、220 (110%) : 31(V)选用三极管IN4001,其参数为：Id=1A, U

5、=100V.可见能满足要求. 一般滤波电容的设计原那么是,取其放电时间常数R.C是其充电周期确实25倍.对于桥式整流电路,滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半,即R_C 2 5 T/2=2 5/2f,由于3 = 2n f,故3 RCA 2 5 n ,取3 R_C= 3 n贝U C=3 n / co R其中R=U/I i,所以滤波电容容量为 C= 3n I i/2 n fUi = 3 n X 0.5/ 2 n X 50 X 22= 0.681 X 103卩 F取C=1000u F.电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况. UCma=1.1 X .2U2ma=1.1 X 2 X 20

6、" 31.1V综合考虑波电容可选择 C=1000u F,50V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,一般在滤波电容两端并联一个0.010.1 H的高 频瓷片电容.2.3.2 D/A 变换器D/A变换器设计假设要使UIN步进变化,那么需要一数模转换器完成.电路 如图4所示.图4 D/A转换器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U" 0V.那么输出 电压表达式为U0i=-Rf UH/8R D+U4R D+UH/2R D2+UH/R D33210=-R fUH/2 R2D+2D+2D+2D设

7、U2=-Uo1Uin.当 BDDDbQ3QQQ=1111 时,要求 Un=12V,即：312=RfUH/2 RX 15当UH=5V时,R=1.28R.取R=20© ,Rf由20K Q电阻和电阻3.5K Q电位器串联组成.233 可调稳压电路设计为了满足稳压电源最大输出电流 500mA勺要求,可调稳压电路选用三端集成 稳压器CW7805该稳压器的最大输出电流可达 1.5A,稳压系数、输出电阻、纹 波大小等性能指标均能满足设计要求.要使稳压电源能在 515V之间调节,可 采用图3所示电路.设运算放大器为理想器件,所以UP又由于UP=( R2/R1+R2 UIN,UN=( U0-R3/R3

8、+R4 X 3 所以,输出电压满足关系式U0=UNI(R- /R1+R2) + (R3/R3+R4 X 3 令 R仁R4=0 R2=R3=1Q.那么 U0=UIN+3由此可见,U0与Uin之间成线性关系,当UIN变化时,输出电压也相应 改变.假设要求输出电压步进增或减,UIN步进增或减即可.234数字限制电路设计数字限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/减限制是由“ +、“- 两面三刀 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,以便限制74LS193的输出是作加计数还是作减计数.为

9、了消除按 键的抖动脉冲,引起输出的误动作,分别在“ +、“- 限制口接入了由双集 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 5所示.74LS193及CD4538的功能表请查阅 有关资料.2.3.5辅助电源设计要完成D/A转换及可调稳压器的正常工作,运算放大器 LM324必须要求 正、负双电源供电.现选择土 15V供电电源.数字限制电路要求 5V电源,可 选择CW780集成三端稳压器实现.辅助电源原理图如图 6所示.图6辅助电源电路图2.4调试要点2.4.1辅助电源的安装调试在安装元件之前,尤其要注意电容元件的极性,注意三端稳压器

10、的各端子 的功能及电路的连接.检查正确无误后,参加交流电源,测量各输出端直流 电压值.2.4.2单脉冲及计数器调试参加5V电源,用万用表测量计数器输出端子,分别按动“+键和“-键,观察计数器的状态变化.2.4.3 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D3DO, 当QAQ0=0000寸,调节RW1使运算放大器输出 UO2=0Vi Q3-Q0=1111时, 调节10KQ电位器,使U02=10V2.4.4可调稳压电源局部调试将电路联接好,在运算放大器同相输入端参加一 010v的直流电压,观 察输出稳压值的变化情况.将上述各局部电路调节器试好后,将整个系统连

11、接起来2.5总电路图1精品文档3元件清单LM3LM32AR講411+15R 召ES2VAVES2LM3 3223T?R R5ES2R R6ES2精品文档精品文档精品文档Part TypeDesignator1KR51ufC31ufC420KR1674LS19374LS193100QRw1150KR12150KR13BRIDG葩CD4533CD4533COMCW7B05LM324LM324LM324R9pO欧姆R1010KR11RES2R612 3 8 7 4 R R R R R R B123A5671011121314151&17ie19202122232425262 了RES2RES

12、2RES2RES2RES2RES5 如V减4心得体会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水平得到了提 高；我觉得课程设计对我们的帮助很大,它需要我们将学过的理论知识与实际情 况的联系起来,增强我们对学过的知识的实际应用水平.在这次课程设计过程中, 我遇到了几个自己不能解决的问题, 通过老师和同学的帮助最终把问题解决, 因 此,我发现自己的电子知识还是有限的,而且我们所学的理论知识是很有用的, 没有坚实的知识根底,是不可能完成设计的.在设计的过程中还培养了我们的团 队精神,同学们共同协作,解决了许多人无法解决的问题,在今后的学习过程中 我们会更加团结和努力.调频TDA7088集

13、成电路应用核心器件是一块 TDA7088集成电路、调频收音机中从天线接收、振荡器、混频器、AFC频率自动限制电路、中频放大器中频频率为70kHz、中频限幅器、中频滤波器、鉴频器、 低频静噪电路、音频输出等全部功能.自动搜索调频收音机与普通调频收音机的主要区别就在于它们的调台方式不同.自动搜索调频收音机采用电调谐方式选择电台,省去了可变电容器,设置了搜索和复位两个轻触式按钮.使用时只要按下搜索按钮, 收音机就会自动搜索电台,当它搜索到一个电台后, 会准确地调谐并停止下来.如果想换一个电台, 只需再次按下搜索按钮, 收音机就会继续向频率高端搜索电台.当调谐到频率最高端后,就需要按下复位按钮, 让收

14、音机本振频率回到最低端才能重新开始搜索电台.这种自动搜索调频收音机使用方便,调谐准确,由于不使用可变电容器,所以使用寿命长 可变电容器容易损坏,它的缺点是没有频率指示.一、电路的工作原理图1是自动搜索调频收音机的电原理图.其核心器件是一块TDA7088集成电路,这块集成电路中包含了调频收音机中从天线接收、振荡器、混频器、AFC频率自动限制电路、中频放大器中频频率为70kHz、中频限幅器、中频滤波器、鉴频器、低频静噪电路、音频 输出等全部功能,还专门设有搜索调谐电路、信号检测电路及频率锁定环路.II Heo3取代可变电容器的是变容二极管,它是一种特殊的二极管.它的PN结电容随着PN结上的偏压反向

15、电压变化而改变.偏压增大, PN结变厚,PN结电容变小；偏压降低, PN 结变薄,那么PN结电容增大.因此改变 PN结上的偏压,就可以改变 PN结的电容.电路中 变容二极管接在本机振荡电路上,就可以改变振荡频率.由于集成电路中很难集成较大容量的电容器,所以集成电路外接的电容器较多.TDA7088 集成电路的 1 脚接的电容器 C1 为静噪电容； 3 脚外接环路滤波元件； 6 脚上的 C4 为中频反应电容； 7 脚上的 C5 为低通电容器； 8 脚为中频输出端； 9 脚为中频输入端； 10 脚上的 C7 为中频限幅放大器的低通电容； 15 脚为搜索调谐输入端, C12 为滤波电容器； 16 脚为

16、电调谐、 AFC 输出端.调频收音机的耳机线兼作天线, 电台信号送入集成电路的第 11 脚和 12 脚,电感 L2、 电容器C8、C9、CIO构成输入回路.电路的频率由L1、C3及变容二极管 VD1决定.混频后产生的 70kHz 中频信号经集成电路内的中频放大器、中频限幅器、中频滤波器、鉴频器 后变为音频信号,由集成电路的第 2脚输出,送到音量电位器上,再由电容器 C15 送到由 三极管 VT1 、 VT2 等组成的低频放大电路中进行放大, 推动耳机发声. 连接耳机插座的电感 器L3、L4是为了预防天线的信号被耳机旁路而设置的.发光二极管和电阻器R6组成电源显示电路.电容器 C18和C19为电

17、源滤波电路.电容器 C17是用来改善音质的.二、电路的制作图 2 是自动搜索调频收音机的元件安装示意图.首先将 16 脚的双列微型扁平封装的集成电路 TDA7O88 焊在电路板中的敷铜面上.由 于集成电路管脚间隙很小, 焊接时一定要十分小心. 可先将集成电路的管脚和电路板上的焊 点镀锡,把电烙铁头上的焊锡甩掉后,将集成电路对准电路板上的焊接处集成电路的 1 脚处在耳机插座的一方 ,用不带焊锡的电烙铁进行焊接.其次将4 根跨线、 5只电阻器、 2只电感器焊到电路板上.再依次将 17只电容器、 2只电解电容器、 2只三极管、变容二极 管、 2 只线圈、电位器、耳机插座、轻触开关、发光二极管焊到电路板上.注意发光二极管 的上下要与机壳相配合.最后用导线连接电池接触