数控直流稳压电源设计任务书(doc 8页)
数控直流可变稳压电源的设计
目录前言 (1)1设计任务 (2)1.1课题内容 (2)1.2 任务和要求 (2)2系统功能 (2)3方案论证 (3)3.1 稳压电源的分类 (3)3.2 稳压电源设计方案 (3)3.3 三端集成稳压芯片 (4)3.4 数字显示部分 (4)4系统硬件设计 (4)4.1电路原理 (4)4.2硬件模块分析 (5)5系统的软件设计 (9)5.1 电路图 (9)5.2 工作原理 (10)总结 (11)参考文献： (12)前言电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。
电力电子技术电能的最佳应用技术之一。
当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。
随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。
随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。
直流稳压电源是最常用的仪器设备, 在科研及实验中都是必不可少的。
数控电源采用按键盘，可对输出电压进行设置, 输出由单片机通过D/A,控制驱动模块输出一个稳定电压。
同时稳压方法采用单片机控制, 单片机通过A/D 采样输出电压, 与设定值进行比较, 若有偏差则调整输出, 越限则输出报警信号并截流。
工作过程中, 稳压电源的工作状态(输出电压、电流等各种工作状态) 均由单片机输出驱动LCD显示, 由键盘控制进行动态逻辑切换。
以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源的设计,电源采用数字调节、输出精度高, 特别适用于各种有较高精度要求的场合。
电源采用数字控制，具有以下明显优点：1)易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。
2)控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。
3)控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。
直流稳压电源实验任务书
4个填空1个3分
30分
3
在示波器上显示整流滤波后的波形，并画出波形
时间档位：周期：幅度档位：峰峰值：
波形正确（10分压以后的波形，并画出波形。
时间档位：周期：幅度档位：峰峰值：
波形正确（18分）
18分
5
体会
14分
合计
直流稳压电源任务书
班级组员制订人 叶原日期
编号
任务内容
评价标准
分值
自评
教师评分
1
按照下图在实验箱上连接直流稳压电源电路
1.电路连接正确（10分）
2.二极管、电容方向正确（6分）
3.布局均匀美观（4分）
20分
2
将8V，50Ｈｚ交流信号输入电路,在示波器上显示输入信号波形，并画出波形
时间档位：周期：幅度档位：峰峰值：
数控直流稳压电源的设计
数控直流稳压电源的设计专业：自动化班级：074班姓名：杨欧指导教师：赵敏设计任务：1.基本功能实现：1）可输出电压：范围0～18V，步进0.1V，纹波不大于10mV。
2）可输出电流： 150mA，额定电流为0.5A。
3）可输出电压值由数码管显示。
4）由“+”、“-”两键分别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± 18v,+5v。
2.扩展功能与创新：1）输出电压可预置在0~18v之间的任意一值。
2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化。
3）扩展输出电压种类（如三角波、方波、正弦波等）。
4）扩展可输出电流：150mA。
5）在扩展的基础上增加新的功能。
3.设计报告：1）开题报告：包括可行性分析、方案比较、方案确定、系统方框图、经费预算等。
2）理论方案：具体的原理图、程序图、逻辑分析、理论计算、电路仿真结果等。
3）验证方案及验证结果：包括验证方案的原理，采取的措施、实际验证结果等4）设计总结：包括实践中出现的问题，解决方法对策、设计心得体会等。
5）参考资料：包括采用的芯片、电路、参考文献等。
内容摘要随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。
任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。
特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。
本文基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。
基本原理：简易数控直流电源，主要包括三大部分：数字控制部分、D/A变换部分和可调稳压部分。
完成这三大部分功能的电路及集成芯片品种很多，在经济、可靠、实现其基本功能的前提下，合理的设计及选择电路则是完成设计的关键。
整个系统的工作原理简述如下：计数器每次脉冲触发跳一，也及实现步进01。
如何实现步跳01成为本设计的关键所在，由于电容的容值不一，充电时间常数不等，故可利用电容时间不相等，又按键有一定的时间，大约是0.5S，但这个时间对于电容充电时间常数来说已经足够了，本设计就是通过实现按键来实现脉冲的。
简易数控直流稳压电源设计
简易数控直流稳压电源设计数控直流稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的电源装置，常用于电子设备的测试、实验和制造过程中。
下面是一个简易的数控直流稳压电源设计。
1.设计需求和规格在开始设计之前，我们需要明确电源的输出电压和电流需求。
假设设计目标为输出电压范围为0-30V，最大输出电流为5A。
2.选择电源变压器根据设计需求，我们需要选择一个合适的电源变压器。
变压器的选择应该满足以下条件：-输入电压范围为市电的电压范围；-输出电压是设计需求的两倍，即60V；-输出功率需大于最大输出功率，即300W。
3.整流电路设计使用桥式整流电路将交流输入电压转换为直流电压。
桥式整流电路由4个二极管组成，将交流输入电压的负半周和正半周均转换为正向电流。
4.滤波电路设计滤波电路用于减小输出电压中的纹波，并提供稳定的直流输出电压。
常见的滤波电路是使用电容滤波器。
根据设计需求，选择适当的电容来达到所需的输出纹波和稳定性。
5.稳压电路设计稳压电路用于控制输出电压在设定范围内稳定。
可以使用集成稳压器芯片，例如LM317，它可以根据外部电阻器和电容器的值来控制输出电压。
6.控制电路设计为了实现数控功能，可以使用微控制器或模拟电路来控制输出电压和电流。
通过合理设置电容、电阻和电位器等元器件，可以设计出合适的控制电路。
7.保护电路设计为了确保电源和负载的安全，应设计适当的保护电路。
常见的保护电路包括过流保护、过压保护和过温保护。
可以使用电流检测器、过压保护器和温度传感器等元器件来实现这些保护功能。
8.PCB设计和制造根据上述电路设计，进行PCB布局和布线。
设计合适的PCB尺寸和布局，以容纳所有元器件，并确保电路的稳定性和可靠性。
完成设计后，可以选择将PCB文件发送给制造商进行制造。
9.组装和测试将制造好的PCB组装在电源箱中，接好输入电源线和输出连接线。
在保证安全的情况下，通电测试电源的稳定性、输出的准确性和保护电路的可靠性。
10.调试和优化根据实际测试结果，不断调试和优化电源的性能。
简易数控直流电源设计共16页文档
二、数控直流电源的设计
设计内容：
数控直流电源的原理框图 直流稳压电源的设计 可逆计数器的工作原理及实现 LM317调节电压的产生 输出电压值的数码管显示
1、数控直流电源原理框图
“+”“—” 键
可逆 计数器
数显电路
D/A 转换输出 调整稳压电源来自2. 直流稳压电源的设计
固定输出的直流稳压电源的构成。
简易数控直流电源设计
聪明出于勤奋，天才在于积累
简易数控直流电源的设计
主讲：
一、设计任务
1. 设计一个有一定输出电压范围和功能的数控电源； 2. 输出电压：范围0～+9.9V，步进0.1V，纹波电压不
大于10mV； 3. 输出电流：500mA； 4. 输出电压值由数码管显示； 5. 由“+”、“-”两键分别控制输出电压增减； 6. 工作电源为220V。
可逆计数器的实现
输出电压：范围0～+9.9V，步进0.1V。所以可逆计数 器的计数范围从0~99。
因为74LS192是0~9十进制计数器，所以需要两片 74LS192构成0~99十进制计数器。
4、LM317调节电压的产生
0~99个位 计数器
0~99十位 计数器
个位D/A转 换，权值为 0.1v，产生 0~0.9v电压
十位D/A转 换，权值为 1v，产生 0~9v电压
0~9.9v
加法器
减法器
LM317 -1.25v~8.65v
1.25v
LM317公共端的调节电压可以通过数/模(D/A)转换，将 数字量转换为模拟调节电压。
DAC0832是8位的D/A转换芯片。能够与多数通用的微处 理器相接口，工作电源5~15V。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
数控直流稳压电源设计
课程设计说明书课程名称：模拟电子技术课程设计题目：数控直流稳压电源设计学生姓名：专业：电子信息工程班级：电信10-2学号：指导教师：日期： 2012 年 11 月 23 日数控直流稳压电源设计一、设计任务与要求1．功能与主要技术指标⑴输出电压：0∽9．9V步进可调，调整步距0．1V；⑵输出电流：≤500mA；⑶精度：静态误差≤1%FSR，纹波≤10mV；⑷显示：输出电压值用LED数码管显示；⑸电压调整：由“+”、“-”两键分别控制输出电压的步进增减；⑹输出电压预置：输出电压可预置在0∽9．9V之间的任意一个值；⑺其它：自制电路工作所需的直流稳压电源，输出电压为±15V，+5V； 2．数控直流稳压电源组成框图之一操作人员通过按键对系统发出电压调整指令，该指令与输出电路的状态信号一起送入数控部分电路，经过处理后产生符合指令要求的输出电压信号，并经输出电路功率驱动后输出。
当输出电路的输出电流超过极限值时，由过流保护电路产生的信号送入数控电路，关闭系统的电压输出，对系统的输出电路进行保护。
另外，数控部分还产生显示信息送入显示电路，将输出电压或其它信息报告给操作人员。
图1提示：⑴用可预置的加减计数器和D/A实现电压预置和电压步进控制；⑵用集成运放实现功率扩展或用三端集成稳压电源；⑶可用电压比较器实现过流控制；二、方案设计与论证根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如上图1所示。
主要包括这几部分：自制稳压电源、数控部分电路、显示电路、模拟/数字转换电路（D/A变换器）、过流保护及输出电路部分。
数字控制部分用“+”、“-”按键控制可逆计数器，计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后，去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以0.1V的步进值增减。
方案一：采用7805构成直流电源采用7805构成直流电源的电路如图2所示，改变RP阻值使7805的公共端的电压在-5V到10V之间可调，则7805的输出端电压就可实现0－15V之间可调了。
简易数控直流稳压电源设计
简易数控直流稳压电源设计设计一台简易数控直流稳压电源可以分为以下几个步骤：1.确定电源的输出要求：确定电源的输出电压范围和电流范围。
根据实际需求，选择合适的电压和电流范围。
2.设计电源的整流电路：确定电源的输入电流和输入电压范围。
常用的整流电路包括桥式整流电路和中心点整流电路。
桥式整流电路更常见，效率较高。
3.设计电源的滤波电路：在电源的整流电路后加入滤波电容进行滤波，去除输出直流电压上的波动。
选取合适的滤波电容，使输出直流电压稳定。
4.设计电源的稳压调节电路：选择合适的稳压器件，根据需求设计稳压调节电路。
常见的稳压器件有三端稳压器和开关稳压器。
三端稳压器稳定性好，但效率较低；开关稳压器效率高，但稳定性较差。
5.设计电源的控制电路：根据需要设计数控电源的控制电路。
可以采用微处理器或者专用控制器来实现电源的数控功能，例如实现电源的开关机、电压和电流的调节、过压和过流保护等功能。
6.优化设计：根据实际需求对电源进行优化设计。
例如，可以增加短路保护、温度保护等功能。
7.制作测试：根据设计完成电源的制作和组装，进行测试。
测试包括输入输出电压电流的测试，以及控制电路的测试。
8.优化调整：根据测试结果对电源进行优化调整。
可以通过修改电路参数、更换稳压器件等方法进行优化调整。
9.最终调整：完成测试和优化调整后，进行最终调整，确保电源的稳定性和可靠性。
10.产品发布：在完成最终调整后，将电源进行产品化，进行包装和外观设计等工作，最终将产品发布市场。
需要注意的是，在设计数控直流稳压电源时，需要考虑以下几个方面：-输出电压范围和电流范围要与实际需求相匹配。
-整流电路和滤波电路的设计要使输出直流电压稳定，并且波纹尽可能小。
-稳压调节电路的选择要根据需求和性能进行考虑。
-控制电路的设计要实现所需的数控功能。
-电源的安全性和可靠性是设计时需要考虑的重要因素。
-电源的尺寸和散热量要注意合理安排，确保电源可以正常工作并且不过热。
简易数控直流稳压电源的设计
6．3 简易数控直流稳压电源6.3.1 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。
基本要求如下：·输出直流电压调节范围5～15V，纹波小于10mV。
·输出电流为500mA。
·稳压系数小于0.2。
·直流电源内阻小于0.5Ω。
·输出直流电压能步进调节，步进值为1V。
·由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减。
6.3.2 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6.3.1所示。
图6.3.1 简易数控直流稳压电源框图该图主要包括三大部分：数字控制部分、模拟/数字转换部分（D/A变换器）及可调稳压电源。
数字控制部分+、-按键控制—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器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压之后，去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。
6.3.3 电路设计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6.3.2所示。
图6.3.2 整流滤波电路为了使稳压电源能够正常工作，滤波电路的输出电压应满足下式：I RIP I U U U U U U ∆++-+≥min 0max 01)(式中，m ax 0U 是稳压电源输出最大值；min 0)(U U I -是集成稳压器输入输出最小电压差；RIP U 是滤波器输出电压的纹波电压值（一般取0U 、min 0)(U U I -之和的10%）；I U ∆是电网波动引起的输出电压的变化（一般取0U 、min 0)(U U I -、RIP U 之和的10%）。
对于集成的三端稳压器，当V U U I 10~2)(min 0=-时，具有较好的稳压输出特性。
故滤波器输出电压值：V U I 2298.18.1315≥+++≥，取V U I 22=。
根据I U 可确定变压器次级电压2U ，即 V U U I 201.1222.1~1.12≈== 在桥式整流电路中，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：A I I I I 75.05.05.1)2~5.1()2~5.1(02=⨯=≈=。
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数控直流稳压电源设计任务书（doc 8页）
《电子线路仿真》课程设计报告DESIGN REPORT ON SIMULATION OF
ELECTRONIC CIRCUIT
题目数控直流稳压电源学科部、系：信息学科部
2.1总体设计方案说明
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。
主要包括三大部分:数字控制部分,D/A变换器及可调稳压电源。
数字控制部分用+，-按键控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变换器转化为相应的电压。
此电压经过相应的放大后去控制电源的输出，使稳压器输出的电压为1V的步进增加。
2.2模块结构与方框图
Ui
Uo
第三部分单元电路设计与参数计算
3.1 可逆计数器模块
3.1.1 模块电路及参数计算
电
压
可
逆
稳
压
反
馈
数
显
D/
A
3.1.2 工作原理和功能说明
因为要求是输出5-15V的电压，只十一个电压值，而计数器74193是一个16进制的可逆计数器。
我们只要用从0计数到10的几个状态，这可以通过反馈的方法实现。
当74193输出0时，最后输出为5V。
不能再减小了。
所以通过一个四输入的或门输入到与非门U10使减“-”失效，计数器不能减计数，只能加。
当加到6时或门反馈的数为1，通过U10后计数器就可以减计数了。
同理，当输出15V时，74193输出为10,电压不能再加了。
通过反馈输出一个0使加计数失效，电压停在15V。
此时电压只能减，只有按“-”的按键减小电压。
3.2 D/A转换模块
3.2.1 模块电路及参数计算
3.2.2 工作原理和功能说明
这一模块是最主要的一个模块，左下方从左到右依次接74193输出端的Q1Q2Q3Q4,输入端依次接入的是0000～1010，这个电路的作用就是把这些数字信号转换成模拟信号。
根据公式UO1=-Rf （UH/R16*D0+UH/R15*D1+UH/R19*D2+UH/R20*D3）
其中R16=2R15=4R19=8R20,根据二进制转十进制的计算公式可知，只要调节Rf到一定的值，就可已得到想要的模拟信号电压的大小。
其实这是一个简单的求和电路，在模电书上可以找到。
加
后面一个放大器原因是数字信号经过第一个放大器后会反向，而我们要的是正向点压。
3.3 稳压调节模块
3.3.1 模块电路及参数计算
3.3.2 工作原理和功能说明
首先使用的整流电路结构为桥式电路，滤波选用电容滤波。
然后经过稳压模块UP=R4/(R4+R3)UN UN=U0-5R2/(R1+R2)得到0U=UNR4/(R4+R3)+R2/(R1+R2)5 令R1=R3=0,R2=R4=1000欧可以得到U0=UN+5。
因此R3的左端输入电压为0～10电压即可。
之所以用7805稳压模块是因为使其输出电流，稳压系数，输出电阻，纹波都能够满足设计要求。
3.4 数显模块
3.4.2 工作原理和功能说明
此部分用了两个10进制可逆计数器，用来显示从5-15V的电压变化，当接电后低位计数器先置数5,然后开关J3接到高电平，进入计数状态，当计数到10时，进位信号CO为1,用此信号来触发高位计数器的加计数端，用借位信号EO触发减计数端。
3.5电源模块
电源部分为电路提供20V、15V、-15V、5V的电压。
使用的整流电路结构为桥式电路，滤波选用电容滤波，再经过稳压模块稳压输出。
第四部分整体电路
4.1 整体电路图
4.2 元件清单
按钮开关J1、J2 电阻若干可调电阻
与非门U3、U9、U10 或门U12
可逆计数器U2 74LS193N、U7 74LS192N、U8 74LS192N
运算放大器U1 LM324N
数码管U5 U8
稳压器U4 LM7805CT LM7815CT LM7915CT
变压器整流二极管电容若干
第五部分电路仿真结果
5.1电路仿真调试
5.1.1 调试步骤及测量数据
（1）辅助电源的安装调制
在安装元件之前，尤其要注意电容元件的极性，注意三端稳压器的各端子的功能及电路连接。
检查正确无误后加入交流电源，测量各输出端直流电压值。
（2）加入5V电源，用万用表测量计数器输出端子，分别按动“+”“-”键，观察计数器的状态变化。
（3）D/A变换器电路调试
将计数器的输出端分别接到变换器，当输入为0000时，调节滑动变阻器，使输出为0。
当输入为1010时，使输出为10v。
（4）连接好电路，测试输出电压的值，直至满足要求为止。
5.1.2 故障分析及处理
5.2整体性能指标测量（附数据、波形等）
第六部分设计总结（心得体会）
设计电路时应当一部分一部分的做，只有把这一部分做好了才去做其它的电路，不能一次性全做
完再去检测，这样的话，如果结果错了，很难找出错在哪里，只能又回头把电路拆分开分析。
设计电路时也要考虑器件，有的器件没有就不能用，就需要用其它相似的器件来替代，电路设计时就会有很大的不同。
在实际电路中，由于器件的性能不同，结果常常和想象的不同，理论上可行的方案，在现实中却不行。
一个好的设计不可能一次就完成，要不断的调试，不断的改进，才能做好。
第七部分参考文献
[1] 梁宗善. 电子技术基础与课程设计.华东理工大学出版社. 1994.
[2] A.P.Goutzoulis and D.R.Pape, Design and Fabrication of Acousto-optic devices, Marcel Dekker, New York, 1994
[3]张申科数字电子技术基础电子工业出版社2005
[4]康华光电子技术基础（第五版）高等教育出版社2005
[5]王连英基于Mutisim 10的电子仿真北京邮电大学出版社2009。