数控直流稳压电源课程设计

XXXXX 大学电子课程设计报告

题目：数控直流稳压电源

系名

专业

年级

姓名

指导教师

xxxx年x月xx日

目录

1 课程设计的目的 (3)

2 课程设计题目的描述和要求 (3)

3 课程设计报告内容 (3)

3.1 总体设计方案及总体方框图 (3)

3.2 单元电路设计及工作原理 (4)

3.3 元件型号及参数 (9)

3.4 元件清单 (13)

3.5 系统总体电路图 (13)

3.6 系统的调试步骤及方法 (15)

3.7 测试结果 (15)

3.8 调试过程中的问题及解决办法 (16)

4 总结 (16)

参考书目 (17)

1.课程设计目的

能够掌握并实际运用课本知识。能够利用所学的电子技术知识正确分析并设计电路，将适当芯片运用到实际电路中，将课本知识转化为实际能力。

2.课程设计题目的描述和要求

设计一个可以通过数字量输入来控制输出电压大小的直流稳压电源。其具体指标如下：

1．输出电压范围为0~9V，纹波电压小于10mV。

2．输出电流为500mA。

3．输出直流电压能步进调节，由“+”、“-”两键控制电压步进增和减，步进值为1V。

4．输出电压由数码管显示。

5．包括设计系统工作的辅助电源。

3.课程设计报告内容

3.1 总体设计方案及总体方框图

根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如下图所示。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转换器，经D/A转换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1V的步进值增或减。

3.2 单元电路设计及工作原理

3.2.1 数字控制电路

数字控制电路的核心是一个可逆二进制计数器，可采用同步、可预置、双时钟可逆计数器74LS192来完成。为了消除按键的抖动，避免输出的误动作，分别在“+”、“-” 按键和计数器之间加入一个74LS123单稳触发器每按键一次时产生一个100mS左右的单脉冲，可控制计数器在0000~1001之间计数，从而控制输出电压的变化。

3.2.2 D/A转换电路

D/A转换电路是将数字量转换成模拟量。在此可采用权电阻网络D/A转换电路和电压可上下偏移的反相器构成。运算放大器可采用LM324集成四运算放大器来完成。

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U

H ≈+5V，输出低电平U

L

≈0V。则输出电压表达式为:

U

o1=-R

f

〔U

H

/8R·D

+U

H

/4R·D

1

+U

H

/2R·D

2

+U

H

/R·D

3

〕

=-R

f U

H

/23R〔23D

3

+22D

2

+21D

1

+20D

〕

设U

o2=-U

o1

(U

IN

).当D

3

D

2

D

1

D

(Q

3

Q

2

Q

1

Q

)=1001时,要求U

IN

=10V，即：

9=R

f U

H

/23R×9

当U

H =5V时，R

f

=1.6R.取R=10KΩ,R

f

由 10KΩ电阻和电阻10KΩ电位器

串联组成。

3.2.3 可调稳压电路

可调稳压电路是由集成稳压电路LM7805和运算放大器构成。为了满足稳压电源最大输出电流500mA的要求，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0~9V之间调节，可采用下图所示电路。

设运算放大器为理想器件，所以UN≈UP。又因为：

UP=（R2/R1+R2）UIN，UN=U0-（R3/R3+R4）×5

所以，输出电压满足关系式

U0=UNI·（R2·/R1+R2）+（R3/R3+R4）×5

令R1=R4=0，R2=R3=1KΩ。则U0=UIN+5。

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。若要求输出电压步进增或减，UIN步进增或减即可。

3.2.4 译码显示电路

译码器的作用是将计数器的计数结果进行二-十进制译码，并驱动数码管用十进制符号显示出来。译码器采用BCD输入的4线-7段锁存译码器CC4511，显示器用七段共阴极半导体显示器SM4205，译码器和显示器之间应接限流电阻，防止电流过大烧坏数码管。

3.2.5 输入直流电源产生电路（整流滤波电路）

首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如下图所示。仿真电路图：

电路的输出电压U

I 应满足下式：U≥U

omax

+（U

I

-U

O

）min+△U

I

式中，U

omax 为稳压电源输出最大值；（U

I

-U

O

）min为集成稳压器输入输出

最小电压差；U

RIP 为滤波器输出电压的纹波电压值（一般取U

O

、（U

I

-U

O

）min