【正文】 1 前言 穩(wěn)壓直流電源的研究背景直流穩(wěn)壓電源一般由三大部分組成，它們分別是變壓器部分，整流濾波部分和穩(wěn)壓器部分。通過變壓器把220V的市電變?yōu)殡娫此枰牡蛪航涣麟?，然后?jīng)過整流器，把交流電變成直流電，但是這時(shí)候的直流電并不穩(wěn)定，需要經(jīng)過濾波后，再由穩(wěn)壓器穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流電。本設(shè)計(jì)采用lm317芯片作為集成穩(wěn)壓電路的芯片，不僅電路簡單，而且它效率高，性能好，有較高的調(diào)整精度，各方面都適合設(shè)計(jì)的要求。本電源在市場上很有應(yīng)用前景，可以作為收音機(jī)或掌機(jī)的外接電源，也可以用作手機(jī)電池的充電器，功率高點(diǎn)的還作為小型電視或其他家用電器的電源。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的儀器之一，它現(xiàn)在廣泛的應(yīng)用在學(xué)校教學(xué)，科學(xué)研究等領(lǐng)域，是電子設(shè)計(jì)人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)研究必不可少的電子儀器。在日常的電子電路中，供電電源常常要用到穩(wěn)壓直流電源。所以，穩(wěn)壓直流電源具有非常重要的研究意義。在日常生活中，很多家用電器或者IT產(chǎn)品都要用到穩(wěn)壓直流電源供電。但是在實(shí)際生活中，我們的家庭用電都是用到220V的交流電網(wǎng)。這就需要通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓電路來將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓的直流電，供家用電器使用。變壓器可以將220V的交流電轉(zhuǎn)換成適合用電器的低壓交流電。整流器由二極管組成，用于濾去整流輸出電壓中的紋波。 課題的主要內(nèi)容 電源的輸出控制本系統(tǒng)利用lm317的穩(wěn)壓及其電壓可調(diào)的功能，通過旋轉(zhuǎn)接在調(diào)整腳的電位器，調(diào)整精度較高。LM317的電壓調(diào)整電路圖如圖1所示。圖1 lm317的電壓調(diào)整原理電路圖如圖1所示，通過調(diào)整可調(diào)電阻RV1的阻值，就可以調(diào)整輸出電壓Vo的大小。所以，如果希望調(diào)整的精度高，可調(diào)電阻RV1的調(diào)整精度也要高。 穩(wěn)壓直流電源的功能本設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓直流電源，除了可以輸出穩(wěn)定的直流電壓和實(shí)現(xiàn)電壓的平滑連續(xù)可調(diào)外，還有數(shù)顯功能，能夠用LED數(shù)碼管顯示輸出端的電壓。 性能指標(biāo)輸出最大電壓：20V輸出最小電壓：輸出最大電流：最大傳送功率：20W 論文的總體結(jié)構(gòu)第一部分主要介紹課題的背景，研究意義，介紹本文的主要研究內(nèi)容，包括實(shí)現(xiàn)的功能和性能指標(biāo)等。第二部分提出穩(wěn)壓直流電源的總的設(shè)計(jì)思路和幾種可行的方案，以及各方案實(shí)現(xiàn)的功能，并對這些不同的方案進(jìn)行分析，最終選擇了本方案，并對本方案需要用到的元器件進(jìn)行詳細(xì)的介紹。第三部分對選擇的方案進(jìn)行分析闡述，把電路分模塊地論述，給出各部分電路圖。第四部分對穩(wěn)壓直流電源的性能參數(shù)進(jìn)行測量和評估，以及對被控對象進(jìn)行研究。第五部分給出設(shè)計(jì)的實(shí)物圖。第六部分對本穩(wěn)壓直流電源給出本課題的結(jié)論，作結(jié)束語。2 方案的選擇和設(shè)計(jì)思路 方案設(shè)計(jì)與論證1 ；2 波紋系數(shù)盡量小，輸出穩(wěn)定；3 能數(shù)字顯示電壓。三個(gè)方案的選擇：方案一：開關(guān)電源，采用PWM脈寬調(diào)節(jié)。它的功耗比較小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路的形式多樣。但是，PWM占空比的線性變化使相應(yīng)的電流呈非線性變化，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)濾波電容的存在對占空比很小的PWM波積分效果明顯，導(dǎo)致電壓的非線性變化更顯著，特別是PWM占空比很小的時(shí)候，即希望調(diào)出很小的電壓的時(shí)候。方案二：用單片機(jī)控制輸出電壓的調(diào)整，使用電壓采樣電路，通過A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。主要由微控制器模塊，穩(wěn)壓控制模塊，電壓采樣模塊，顯示鍵盤模塊，電源模塊五部分組成。方案二系統(tǒng)框圖如圖2所示。輸出電壓控制單元51單片機(jī)掉電貯存單元按鍵電路LCD顯示單元電壓/電流采樣電路電源電路 電壓/電流采樣電路 圖2 方案二系統(tǒng)框圖方案三：利用lm317集成穩(wěn)壓芯片為核心，通過變壓器之后整流濾波再穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流電。再用ICL7107芯片制作數(shù)字顯示電壓表頭，芯片的供電也是用lm317制作+5V的穩(wěn)壓電源提供。方案三系統(tǒng)框圖如圖3所示。輸出LM317穩(wěn)壓電路變壓器220AC輸入LED顯示ICL7107圖3 方案三系統(tǒng)框圖根據(jù)課題的要求最終選擇方案三，雖然方案三電壓調(diào)節(jié)精度不及方案二，但是連續(xù)可調(diào)的直流電壓比較符合課題，方案二中的數(shù)控直流電源是步進(jìn)調(diào)壓的。而且方案三具有電路簡單，價(jià)格低廉，便于操作等優(yōu)點(diǎn)，而且經(jīng)過調(diào)試，其電壓輸出穩(wěn)定，調(diào)壓精度高，效率高，完全符合課題的要求。 芯片的選擇 LM317三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器Lm317是可調(diào)節(jié)三端正電穩(wěn)壓器，此穩(wěn)壓器非常容易使用，只要兩個(gè)外部電阻來設(shè)置輸出電壓。此外，還使用內(nèi)部限流，熱關(guān)斷和安全工作區(qū)補(bǔ)償從而使之能防止燒斷保險(xiǎn)絲。Lm317是應(yīng)用很廣泛的集成電路之一。它不僅能構(gòu)成三端穩(wěn)壓電路的最簡單形式，同時(shí)輸出電壓具有可調(diào)的功能。此外，它還有眾多的優(yōu)點(diǎn)，例如，調(diào)壓范圍寬，穩(wěn)壓性能好，噪聲低，紋波抑制比高。它的主要性能參數(shù)如下：輸出電壓： DC；輸出電流：；保護(hù)電路：芯片內(nèi)部有過熱，過流，短路保護(hù)電路；最大輸入輸出電壓差：40V DC；最小輸入輸出電壓差：3V DC 集成穩(wěn)壓器有多種型號供選擇，每種型號有著不同的性能指標(biāo)，可用于功能要求不一樣的各種電路。表1為幾種集成穩(wěn)壓器的型號與性能指標(biāo)：表1 幾種集成穩(wěn)壓器的型號與性能指標(biāo)類型三段固定三端可調(diào)大電流可調(diào)參數(shù)符號單位78Mxx、79Lxxlm31LM337LM138輸入電壓V1V+（840）+（340）35輸出電壓V0V+（524）+（）最小電壓差（ViVo）minV+()電壓調(diào)整率Sv%V318電流調(diào)整率Si%1215溫度系數(shù)S/℃300(075) ℃紋波抑制比RRdB53660677806075調(diào)整端電流IduA50、65100輸出阻抗ZoΩ最小負(fù)載電流IominmA輸出電流IoA空擋（）M（）L（）最大功耗PmaxW輸出噪聲電壓VnuV(峰峰值)470、12560050 ICL7107三位半LCD/LED顯示A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107是現(xiàn)時(shí)一種在數(shù)字儀表領(lǐng)域上應(yīng)用非常廣泛的三位半A/D轉(zhuǎn)換器，它的用途非常廣泛，不僅可以用于制作數(shù)字顯示電壓表，電路稍加改造，還可以用于制作數(shù)字電流表和數(shù)字溫度計(jì)等實(shí)用的電路或儀表。ICL7107是一種高性能，高效率，低功耗的三位半A/D轉(zhuǎn)換器電路。它集成了七段譯碼器，顯示驅(qū)動(dòng)器，參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)，并且可以直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。ICL7107芯片將高精度，低成本和通用性非常好地集于一身，而且極性誤差小于一個(gè)字。真正的差動(dòng)輸入和差動(dòng)參考源在各種各樣的系統(tǒng)中都發(fā)揮了非常大的作用。而且，只要用十來個(gè)作用的無源電子元件和LED發(fā)光管就可以與ICL7107構(gòu)成一個(gè)具有高性能的儀表面板，充分表現(xiàn)出ICL7107芯片的低成本還有電路設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。ICL7107芯片共有40個(gè)引腳，芯片的第一腳，是將芯片正放，眼睛面對芯片的型號字符，在芯片的左下方就是它的第一腳。當(dāng)知道了那個(gè)腳是第一腳，按照逆時(shí)針方向排列，依次是第二引腳到第四十引腳。芯片的第一引腳是供電，需要接入DC5V的電壓。第36引腳是基準(zhǔn)電壓，正確數(shù)值時(shí)100mv，第26引腳是負(fù)電源引腳，它的電壓數(shù)值是負(fù)的，不能夠是正電壓或者零電壓。芯片第31引腳是信號輸入引腳。芯片的電源地是21腳，模擬地是32腳，信號地是30腳，基準(zhǔn)地是35腳，在通常的情況下，這四個(gè)引腳都接地。下面給出IC