数显可调直流稳压电源

一、绪论

高科技设备的发展离不开电源技术的进步，高精度电源已广泛应用到于通信、工业、军事、航空航天、家电等领域。其中弱电的重要性是所有电源的基础，人们对它的研究、开发技术水平也越来越高。低压大电流的电源也是以后发展的方向。而直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值而电源是电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性而且电子设备的故障60%来自电源,因此作为电子设备的基础元件,电源受到越来越多的重视.现代电子设备使用的电源大致有线性稳压电源和开关稳压电源两大类. 所谓线性稳压电源,是指在稳压电源电路中的调整管是工作在线性放大区. 将220V,50Hz 的工频电压经过线性变压器降压以后,经过整流,滤波和稳压, 输出一个直流电压.我们做两类电源比较。线性稳压源的优点是:电源稳定度及负载稳定度较高；输出纹波电压小；瞬态响应速度快;线路结构简单,便于维修;没有开关干扰。缺点是:功耗大,效率低,其效率一般只有35～60%;体积大,质量重,不能微小型化;必须有较大容量的滤波电容. 其中,交换效率低下是

线性稳压电源的重要缺点,造成了资源的严重浪费. 在这种背景下,开关稳压电源应运而生. 任何电子设备均需直流电源来供给电路工作.特别是采用电网供电的电子产品.为了适应电网电压波动和电路的工作状态变化,更需要具备适应这种变化的直流稳压电源. 随着电子技术的发展,人们对如何提高电源的转换效率,增强对电网的适应性,缩小体积,减轻重量进入了深入的研究.开关电源应运而生.七十年代,便应用于电视机的接收,现在已经广泛用于彩电,录像机,计算机,通讯设备,医疗器械,气象等行业.

本文就是利用LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。与数字电压表头集成块ICL7107，实现对直流输出大小的在线测量。这种ICL7107表头需要工作电压是±5v，所以要用到LM7805和LM79L05来做工作电压。此次动手设计直流稳压电源能巩固、深化和扩展我们的理论知识与初步的专业技能，为以后的专业工作打下坚实的基础。除此之外，通过这次设计，使我们在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到的训练和提高。通过此次设计，培养我们的综合运用所学知识分析和解决工程实际的能力，培养我们正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

二、可调直流稳压电源设计

2.1 设计目的

(1).学习基本理论在实践中综合运用的初步实践，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

(2).学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。

(3).培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

2.2 设计任务及要求

(1).设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求：

①输出电压可调：Uo=+1v～+15v

②最大输出电流：Iom=1A

③纹波电压：≤100mV

④稳压系数：≤0.05

(2) .设计电路结构，选择电路元件。

(3) .调试，测试。

2.3 设计步骤

(1).电路图设计

①确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。

②系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。

③总电路图：连接各模块电路。

(2).电路安装、调试

①为提高我们的动手能力，自行设计印刷电路板，并焊接。

②在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。

③将各模块电路连接起来，整机调试，并测量。

2.4 方案对比

(1)方案一

一种以AT89S51 单片机为核心, 并通过控制比较调整单元基准电压的变化来来实现高可靠,小纹波和高精度电压控制的直流数显可调稳压电源的硬件电路组成和软件设计。

此方案需要一个最小单片机系统，在硬件上并不比方案二难多少。

此方案优点为：

①有较高稳压的可靠性和精度。

②采用了A/D模块并用液晶显示可以提高测量的准确性和直观显示能力。

③可调部分采用步进方式调节输出电压，可以按自己需要的最小步进调节。

此方案缺点：

①价格昂贵。

②芯片管脚比方案多，布局连线时相对比较复杂。

(2)方案二

设计共包括两个部分的设计：电源电路设计和显示系统的设计。电源部分包括：整流电路、滤波电路、线性稳压电路、LM317可调输出电路、保护电路的设计。显示部分包括：工作电源、采样电路、ICL7107电压表显示电路的设计。

此电路最大的特点是简单、方便、便宜、布局方面也轻松多。

2.5 本次设计思路和总体电路图

2.5.1 直流稳压电源电路

①电网供电电压交流220v（有效值）50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

②降压后的交流电压，通过整流电路变成直流电，但其幅度变化大。

③脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

④滤波后的直流电源，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

2.5.2 直流稳压电源原理

直流稳压电源是一种将220v工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图1.

图一

其中：

①电源变压器：是降压变压器，它将电网220v交流电压变换成符合需要的交流电压，并送給整流电路，变压器的变化比由变压器的副边电压确定。

②整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。

③滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成份大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

④稳压电路：稳定电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载变化而变化。电路图如下：

2.5.3数字显示电路

为了更直观的观察直流电源的输出情况，我们必须要一个数字显示电路。而数字显示电压表是精度十分的高和性能特别的稳定。也是我们首选的数字显示方式。但有人说