数控直流电源的设计

**科技大学

电子技术课程设计任务书

设计题目：数控直流电源的设计

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一、设计要求

设计题目：数控直流电源的设计（B ）

设计内容：设计一线性输出电压可调的直流电源。电源有电压增（UP ）和电压减（DOWN ）两个键，按UP 时电压步进增加，按DOWN 时电压步进减小。具体要求如下：

（１）输出电压5~12V ，步进为1V ；（40分） （２）输出电压误差最大±0.1V ；(40分) （３）输出电流不小于1A ； (5分)

测试条件：分别测试输出为5V 、6V 、7V 、。。。、12V 的输出电压。输出电流通过设计预以保证。

评分标准：[注：满分为95分]

（1）输出电压5~12V ,步进1V ，得满分，否则不得分； (２) 输出电压误差≤±0.1V ，得满分；±0.1V≤输出电压误差≤±0.2V ，扣10分；±0.2V≤输出电压误差≤±0.3V ，扣20分；输出电压误差≥±0.5V ，不得分。

发挥部分：用LED 或数码管显示电压设定值；

参考元器件：74LS192,74HC138,三极管S8050/S8550，LM317，CD4511等。 二、电路方框图

数控步进直流稳压电源电路分为电源电路、顺序脉冲发生电路、开关电路、分压电路和三端可调稳压输出构成，电路主要元件为集成芯片CD4051和可调三端集成稳压器LM317。

（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V 、50hz 交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 （2）整流电路：利用整流二极管单向导电性，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分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：稳压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的变化而变化。

（5）按键电路是为开关电路提供开关脉冲，使开关管顺序导通。 （6）计数器在按键的脉冲下产生步进与步减，按制模拟开关的输入。 （7）显示电路是显示所选择档位与输出电压值。 三、单元电路设计与分析 通过对方框图的分析，可以进一步设计出各部分单元电路的具体原理电路图，并选择计算各单元电路元件的参数，然后按参数选择合适元件将各元件按原理图

变压器整流滤波电路

可调稳压电路计数器显示电路按键输出 输入

搭接，测试其能否实现电路要求的量化指标。

在设计单元电路首先应考虑电源供电问题，设计出电源电路得出各集成IC 块所需的+5V电源，可以用固定三端集成稳压器（7805）来产生直流+5v。同时要得到5-12之间可调的直流电压，步进为1v的电压输出，就可以用可调式三端集成稳压器（LM317）来实现，通过调整端与地之间所接电阻值的不同来改变输出的电压值，但调整端与地之间的分压电阻值的大小如何去控制，我们会想到用模拟开关CD4051去控制可调端与地之间所接电阻值的大小，从而控制可调三端集成稳压器的电压输出值，以实现其电路设计要求的功能。

电源电路可通过变压器降压，二极管桥式整流，电容滤波，将~ 220v电压降为18v左右交流电压经虑波送给固定三端集成稳压器得到+5v电压，可以给各IC 块提供工作电压，确保两芯片的电源输入。此外它还

3.2 参数的计算与元器件的选择

对于该课程设计题目数控步进直流调压电源基本框架已设计完成，下面对其各单元电路进行元器件参数计算，进而选择合适的元器件搭接电路。

1、电源电路

电源电路由变压、整流、滤波、稳压四部分组成，变压部分用220V-18V/10W 的小功率变压器，后面的

整流桥用四个同型号的1N4007搭成，整流以后的波形如下：

尽管整流后的电压为直流电压，但波动较大，仍然不能直接作为电源使用，还需进一步滤波，将其中的交流成份滤掉，滤波这里是采用电容，电解电容为4700 Uf,无极电容用钽电容0.1uf.从整流二极管的电压经过电容滤波后成为有效值为+25V的脉动电压，此脉动电压输入到7805的电压输入端(第1脚)，经7805稳压管稳压输出+5V的直流稳压，这电压正好给电路中其它IC块做供电电压，7805的2-3、3-1脚之间接入一个起保护作用的二极管，这里选用IN4007,为了减小负载电路给7805输出电压产生输大的波动，所以在7805的5V输出端接入两滤波电容;同时，25V的脉动电压给LM317提供输入电压.

2、按键控制电路

按键控制电路实现电源的步增、步减以及复位的功能。

十进制可逆计数器74LS192引脚图管脚及功能表：

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：

（a ）引脚排列 (b) 逻辑符号图5-4

74LS192的引脚排列及逻辑符号

图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位

输出端， 为非同步借位输出端，P 0、P 1、P 2、P 3为计数器输入端，为清除端，Q 0、Q 1、Q 2、Q 3为数据输出端。

其功能表如下：

74LS192在计数时清零端MR 通过下拉电阻R4(1K)接低电平，在需清零时则按下start/restart 按扭可实现清零。

预置端接“1”，CPu 与CPd 分别通过

电阻R2\R3接高电平，同时通过点触开关UP 与DN 接到“0”上，实现计数输入，

当按下点触开关时，计数端则由低电平跳变为高电平，松开点触开关后则会又跳回到低电平，实现对74LS192输入一个脉冲。每按一下UP 或DN 则计数器会相应的加1或减1。由于本电路中只出现5-12V 的8个电压点，所以只要实现计数器在8的范围内计数即可，当输出端Q 1Q 2Q 3Q 4从“0000”计数到“1110”时,则可实现8种不同状态的控制，所以，当计数器输出到0001时让计数器又被清零到0000，所以可以只在5-12之间的状态出现，而不会现无用状态。

3、显示电路

显示电路可以达到与电压值大小相等的同步显示，由于输出电压是可增可减的电压，所以显示电路仍得用一个双时钟的加减计数器，这里仍选用74LS192.