【正文】 穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流電。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。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。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。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。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。所以，穩(wěn)壓直流電源具有非常重要的研究意義。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。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。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。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，當然這些電源電路的樣式、復(fù)雜程度千差萬別。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。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。Abstract Today39。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。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。整流器由二極管組成，用于濾去整流輸出電壓中的紋波。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。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。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。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。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。 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，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。它集成了七段譯碼器，顯示驅(qū)動器，參考源和時鐘系統(tǒng)，并且可以直接驅(qū)動發(fā)光二極管。ICL7107芯片共有40個引腳，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。芯片第31引腳是信號輸入引腳。穩(wěn)壓電源電路圖如圖5所示。為獲得較高的輸出電壓值，LM317穩(wěn)壓器的調(diào)節(jié)端與地之間的電阻R2值及其壓降往往較大，在R2兩端并接一個不小于10uF的電容C3，可有效地抑制輸出端的紋波。為此，在穩(wěn)壓器兩端并接二極管D6，輸入端短路時C5通過D6放電，保護LM317穩(wěn)壓器。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔茫虼硕O管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。在工作時，電路中的四只二極管都是作為開關(guān)運用，當正半周時，二極管VV3導通（VV4截止），在負載電阻上得到正弦波的正半周；當負半周時，二極管VV4導通（VV3截止），在負載電阻上得到正弦波的負半周。由于濾波電容的容量愈大，二極管導通角愈小，通過二極管脈沖電流的幅度愈大，因此，整流管的幅值電流必須加以考慮。根據(jù)計算，1N4007的二極管符合設(shè)計要求，可以用作整流橋。 濾波電路整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電，但其中含有大量的交流成分（稱為紋波電壓）。在電感濾波電路中，整流管的導電角度比較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，但是由于鐵芯的存在，比較笨重，體積比較大，而且容易引起電磁干擾。電容濾波電路比較簡單，而且負載直流電壓比較高，紋波也比較少，適用于負載電壓較高，負載變動不大的場合，也減輕了電路設(shè)計和實際焊接的工作。濾波電解電容C的選擇原則是：取其放電時間常數(shù)RLC大于充電周期的3～5 倍，其耐壓值必須大于脈動電壓峰值。其輸出電壓波形近似為一鋸齒波直流電壓，使負載電壓的波動大為減小。考慮到整流濾波電路的輸出電壓和理想的直流電源還是有相當?shù)木嚯x，主要是存在兩方面的問題：第一方面，但負載電流變化的時候，因為整流濾波電路存在一定的內(nèi)阻，所以輸出的直流電壓將有可能隨之發(fā)生變化。當電網(wǎng)電壓或負載電流波動時，調(diào)整自身的集射壓降使輸出電壓基本保持不變。采樣電路由兩個分壓電阻組成，它將輸出電壓變化量的一步份送到放大電路的輸入端。 圖11 穩(wěn)壓電路原理圖 穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算：僅僅從公式本身看，RR2的電阻值可以隨意設(shè)定。改變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。此外它的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。當317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當然在317穩(wěn)壓塊的輸出端并聯(lián)泄流電阻R(如圖所示),也可以為317穩(wěn)壓塊提供最小穩(wěn)定工作電流。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。輸入12V的話，輸出最高就是10V左右。LM317屬于深度負反饋的穩(wěn)壓電路，其功耗比較大，所以有必要討論一下LM317穩(wěn)壓模塊的散熱問題。若令Rθ1 表示從結(jié)到器件外殼的熱阻，Rθ2 表示從器件外殼到散熱片表面的熱阻，RθA 表示從結(jié)到散熱片表面的熱阻，則RθA=Rθ1+Rθ2。但是，基于成本的考慮，對于電源性能要求不是很高的場合，可采用帶有過流保護的集成穩(wěn)壓電路，同樣能滿足產(chǎn)品的要求。電路的過流保護原理圖如圖12所示。通過設(shè)定RC4的值，使充電時間τ大于電機啟動時間δ，Q1(9013)處于截止狀態(tài)，電機啟動到穩(wěn)定狀態(tài)后，電流恢復(fù)到工作電流。根據(jù)圖15，可得以下公式： 由于R4R5，所以iR5iR5因此i約等于iR5。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測量儀器?？梢杂肁DC0808集成電壓轉(zhuǎn)換芯片和AT89C51單片機設(shè)計制作數(shù)字電壓表，具體方法是A/D轉(zhuǎn)換器在單片機的控制下完成對模擬信號的采集和轉(zhuǎn)換功能，最后由數(shù)碼管顯示采集的電壓值。基于ICL7107的數(shù)顯電壓顯示電路簡單可靠，雖然它只是三位半的AD轉(zhuǎn)換器，但是已經(jīng)可以滿足日常的電壓測量或者電壓顯示的要求，所以這種電路應(yīng)用非常廣泛，它的具體電路原理圖如圖13所示。如果需要用到其他的量程，可以通過修改輸出端電阻的參數(shù)來達到目的。 電阻R2用于調(diào)整參考電壓，參考電源為0~200mV可調(diào)。由于我們電源的指標是5~12V，所以要求電壓表的量程為0~20V。C4選用100 pF的CCB電容。經(jīng)過校準后。方案二：利用LM317集成穩(wěn)壓模塊做一個+5V的電源，再利用ICL7660芯片把+5V電源變成5V的電源。方案三：用LM317集成穩(wěn)壓模塊制作一個+5V的電源，然后用一只NPN三極管，兩只電阻，一個電感來進行信號放大，把芯片38腳的振蕩信號串接一個20K－56K的電阻連接到三極管“B”極，在三極管“C”極串接一個電阻（為了保護）和一個電感（提高交流放大倍數(shù)），在正常工作時，三極管的“C”－。經(jīng)過測試，數(shù)顯電壓表正常工作。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)了自己存在著很多的不足，對書本的知識運用的也不是很熟練。在做設(shè)計的過程中，我遇到了很多難題和挫折，看似原理比較簡單