【正文】 摘 要當(dāng)今社會人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個共同的電路電源電路。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。常用的穩(wěn)壓電源有交流和直流之分，當(dāng)然這些電源電路的樣式、復(fù)雜程度千差萬別。不可否認電源已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于我們生活的方方面面，所以，學(xué)習(xí)并了解電源的制作原理和技術(shù)對于我們的生產(chǎn)和發(fā)展都具有積極的意義。由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。本文主要設(shè)計并制作數(shù)字顯示的直流穩(wěn)壓電源。本電源作為一個微型啟動器，具有可調(diào)整電壓，而且具備輸出電壓可以顯示的功能。本文介紹了直流穩(wěn)壓系統(tǒng)的總體的設(shè)計方案，它主要由變壓器部分、整流濾波部分、穩(wěn)壓部分、電壓數(shù)字顯示部分和輸出部分組成。電源的穩(wěn)壓部分用三端集成穩(wěn)壓管LM317完成，數(shù)字顯示部分用ICL7107芯片完成。ICL7107是一種市場上應(yīng)用非常廣泛的集成芯片，內(nèi)置程序，可以直接驅(qū)動LED數(shù)碼管。本設(shè)計的顯示部分是采用ICL7107芯片制作LED顯示的數(shù)字電壓表，并聯(lián)到輸出端，完成電壓顯示的功能。本電源具有設(shè)計簡單靈活，成本低，效率高，調(diào)整精度高等優(yōu)點，在市場上有很好的應(yīng)用前景。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)計的要求。本電源在市場上很有應(yīng)用前景，可以作為收音機或掌機的外接電源，也可以用作手機電池的充電器，功率高點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)計人員進行實驗操作和科學(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)計的穩(wěn)壓直流電源，除了可以輸出穩(wěn)定的直流電壓和實現(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)計思路和幾種可行的方案，以及各方案實現(xiàn)的功能，并對這些不同的方案進行分析，最終選擇了本方案，并對本方案需要用到的元器件進行詳細的介紹。第三部分對選擇的方案進行分析闡述，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)進行測量和評估，以及對被控對象進行研究。第五部分給出設(shè)計的實物圖。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)計思路 方案設(shè)計與論證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占空比很小的時候，即希望調(diào)出很小的電壓的時候。方案二：用單片機控制輸出電壓的調(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)控直流電源是步進調(diào)壓的。而且方案三具有電路簡單，價格低廉，便于操作等優(yōu)點，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)補償從而使之能防止燒斷保險絲。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，同時輸出電壓具有可調(diào)的功能。此外，它還有眾多的優(yōu)點，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：；保護電路：芯片內(nèi)部有過熱，過流，短路保護電路；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）+