1、 毕 业 设 计 (论 文 )简易数控直流电源吉林农业工程职业技术学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：简易数控直流电源任务与要求：1. 设计任务设计一个有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如图1.1 所示。 图 1.1 电路结构总体框图2. 设计要求（1）输出电压：范围 09.9V，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“”、“”、“计数”三键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+5V。2008 年 4 月 7 日毕业设计(论文)进度计划表日 期 工 作 内 容 执 行
2、 情 况指导教师签 字4.1-4.14 收集资料4.15-4.20 设计初稿4.21-4.28 CAD 画图4.29-5.10 整理设计5.11-5.12 修改初稿5.13-5.16 修改5.17-5.20 机动指导教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。摘 要随着时代的发展，电子技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，本文主要研究设计了一个简易的数控直流电源，主要完成了如下工作：1、电源由稳压电路设计，它采用了 LM317 作为基本的稳压电路，还在 LM317 的基础上附加了电压调节电路、数字电压显示电路。2、输入整流滤波电路设计，主要是根据整流
3、二极管的额定电流为输出电流平均值 310 倍的规则设计的。3、数显部分设计，在数显部分设计中选择的是共阳极数码管和 74LS47 七段字形译码器配合使用的。4、防溢出电路设计，为防止加、减溢出设计中用了与非门来检查。由于要实现的不是高速电路，所以用最基本的二极管逻辑电路来实现的。5、自制稳压直流电源设计是用电源变压器、整流器、LM7805 构成的。关键词： 数控电源 桥式整流 集成稳压器 数码显示 目 录一、设计方案比较与确定1二、集成稳压器的设计 12.1 基本设计思路12.2 稳压电路设计12.2.1 稳压电路设计12.2.2 整流滤波电路的设计4三、 数控电路设计53.1 电路元件的选择
4、53.2 计数电路设计73.3 具有防溢出功能的计数电路设2 2计9四、输出电压值的数码管显示电路设计10五、 整机工作用稳压直流电源设计11结束语12致谢13参考文献141 1简易数控直流电源一、设计方案比较与确定根据题目的要求，首先想到利用单片机控制，实现稳压电源的输出电压调节。可以经过单片机通过 D/A 输出稳压电源的基准电压，再通过放大器和输出电压调整管输出可调电压。但是如果按照这个思路，整个电路会变的很复杂，所以我选择了应用比较简单方便的集成稳压器来实现，并在集成稳压器的基础上附加所需要的数控功能。二、集成稳压器的设计2.1. 基本设计思路实现稳压电源最简单的方式就是采用集成稳压器。
5、如果是输出电压可调或输出电压精确控制，则选用输出电压可调的集成稳压器，本文选择了正电压输出的 LM317 和负电压输出的 LM337。在以 LM317 为基本稳压电路的基础上，附加电压调节电路、数字电压显示电路和扩展输出电压种类电路。输出电压控制部分选用计数器控制继电器切换输出电压检测电阻的方式，这样控制电路部分不仅可以大大简化，而且也避免了单片机工作对稳压电源造成的电磁干扰。2.2 稳压电路设计2.2.1 稳压电路设计本设计选用了输出电压可调的通用集成稳压器 LM317，LM317 的引脚功能及典型应用电路如图 2.1 所示。2 2图 2.1 LM317 的引脚功能与典型应用电路LM317
6、是可调节 3 端正电压稳压器，在输出电压范围为 1 . 2 伏到 37 伏时能够提供超过 1 . 5 安的电流。此稳压器非常易于使用，只需要两个外部电阻来设置输出电压。此外还使用内部限流、热关断和安全工作区补偿使之基本能防止烧断保险丝。 LM317 服务于多种应用场合。该器件可以用来制做一种可编程的输出稳压器，或者，通过在调整点和输出之间接一个固定电阻，LM317 可用作一种精密稳流器。输出电流超过 1 . 5 安输出在 1 . 2 伏和 37 伏之间可调节内部热过载保护不随温度变化的内部短路电流限制输出晶体管安全工作区补偿对高压应用孚空工作表面贴装形式,和标准 3 引脚晶体管封装.避免置备多
7、种固定电压。LM317 的主要技术指标件表 2.1表 2.1 LM317 的主要技术指标从表 2.1 中可以看到，LM317 完全可以满足本设计的稳压性能要求。本设计拟采用 LM317 构成的步进为 0.1V，输出电压范围为 09.9V 的稳压电源部分电路如图 2.2 所示。参数 最大输入电压（V）静态电流（A）纹波电压抑制比（dB） 电压调整 率 输出电压随结温 变化（V）典型值 35 50 66 0.01% 0.005最大值 40 100 80 0.04%3 3图 2.2 输出电压范围为 09.9V 的稳压电源部分电路为了实现输出电压从 09.9V 以 0.1V 步进调节，输出电压调节网络
8、可以用8 组电阻实现，分别是 0.1V、0.2V、0.4V、0.8V、1V、2V、4V、8V。由于三端稳压芯片 LM317 和 LM337 的输出电压不能从 0V 起调，依据输出公式：Uout=1.25(1+R2/R1)。当集成稳压器的输出端与调节端所连接的电阻值选 R1=625（对应 500 /V）时，0.1V、0.2V、0.4V、0.8V、1V、2V、4V、8V 的调节电阻的阻值分别为50 、100 、200 、400 、500 、1k 、2k 、4k 。每组电阻两端并接小型继电器或微型继电器K0.1、K0.2、K0.8、K1、K2、K4、K8（要求继电器的接触电阻小于 1 ） ，继电器的
9、常闭触点将各输出电压检测电阻短接，也就是说，所以继电器的电磁线圈均不得电时，输出电压为零。随着不同继电器电磁线圈的得电，将得到对应的输出电压。例如，需要输出电压为 2.5V，对应的 BCD 码应该为 00100101，即整数电压位应该是 0010，继电器 K2 得电，将常闭触点断开，切换到常开触点，使 1k电阻起作用；小数位电压应该是 0101，继电器 K04 和继电器 K01 得电，使继电器 K04 和继电器 K01 将常闭触点断开，切换到常开触点，使 200电阻和 50电阻起作用。这时的输出电压检测为 1250，是输出端与调整端并接 625的两倍，输出端对调整端电压为 1.25V，忽略调整
10、端电流（50 A2mA）对4 4应的输出电压检测电阻 1250的电压为 2.5V。稳压电路对输出电压检测电阻的负端电压为 3.75V。由于输出电压检测电阻的负端对 GND 的电压为-1.25V，扣除这个-1.25V，输出电压为 2.5V，其他数值的输出电压以此推类，不再赘述。如果输出电压检测电阻的参考端接 GND，LM317 的最低输出电压则为1.25V（这时 LM317 的调节端 GND，正常工作状态下，输出端对参考的电压为1.25V，也就是输出端电压对 GND 的电压为 1.25V） ，不能满足试题的 0+9.9V的要求。因此，为了获得 0V 的输出电压，输出电压检测电路的参考端应接在-1
11、.25V 的电压基准上，以抵消 LM317 的输出端与基准端的 1.25V 的影响。当整流滤波电容器远离稳压电路时，需要在靠近稳压电路特别是集成稳压器的地方，在输入端和 GND 端接旁路电容器，旁路电容器的电容量取 1F，并要求旁路电容器的等效串联电阻 ESR 要小,通常选用陶瓷电容器。2.2.2 整流滤波电路的设计因为本设计对稳压电源的效率没有要求，在设计时可以不考虑如何提高效率的问题，因此，在设计时我仅仅考虑了满足功能这一点。根据整流二极管的额定电流应为输出电流平均值的 310 倍的规则，整流器可以选择额定电流为 3A 的 1N5400 系列整流二极管，为了简化整流变压器，可以选用桥式整流电路。整流滤波电容器如果选择 25V/1000F 或 25V/47OF 可能会使整流输出纹波电压变大，并且一定要将整流变压器的级次电压选得比较高才能避免稳压电路的输出电压塌波。本设计中滤波电容选择 25V/2200 F，这样可以获得比较低的整流输出纹波电压。整流变压器容量为 30VA，级次输出电压约 15V。 输出整流滤波电路如图 2.3所示。
