【正文】 .............................................................................. 20 ICL7107 的校準(zhǔn) ............................................................................................................. 21 ICL7107 的供電電源 ..................................................................................................... 21 V 仿真圖 ............................................................................................................................... 24 系統(tǒng)總圖 ............................................................................................................................. 26 體會(huì) ................................................................................................................................... 27 結(jié)論 ................................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 28 1 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。 ICL7107是一種市場(chǎng)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(dòng) LED數(shù) 碼管。 本文主要設(shè)計(jì)并制作數(shù)字顯示的直流穩(wěn)壓電源。 不可否認(rèn)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(duì)于我們的生產(chǎn)和發(fā)展都具有積極的意義。 I 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 : 數(shù)顯式直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì) 英文題目 : Digital DC power supply circuit design 學(xué) 院 : 共青學(xué)院 系 別 : 信息工程 系 專(zhuān) 業(yè) : 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級(jí) : 09 應(yīng)用電子技術(shù)（ 1）班 II 摘 要 當(dāng)今社會(huì)人們極大的享受著電子設(shè)備帶來(lái)的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路電源電路。 由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿(mǎn)足負(fù)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。本電源作為一個(gè)微型啟動(dòng)器，具有可調(diào)整電壓，調(diào)壓范圍是 ，而且具備輸出電壓可以顯示的功能。本設(shè)計(jì)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。通過(guò)變壓器把 220V的市電變?yōu)殡娫此枰牡蛪航涣麟?，然后?jīng)過(guò)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(guò)濾波后，再由穩(wěn)壓器穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流電。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。這就需要通過(guò)變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓電路來(lái)將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓的直流電，供家用電器使用。 LM317的電壓 調(diào)整電路圖如圖 1所示。 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?jī)?nèi)容，包括實(shí)現(xiàn)的功能和性能指標(biāo)等。 第五部分給出設(shè)計(jì)的實(shí)物圖。它的功耗比較小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路的形式多樣。方案二系統(tǒng)框圖如圖 2所示。 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。 Lm317是應(yīng)用很廣泛的集成電路之一。表 1為幾種集成穩(wěn)壓器的型號(hào)與性能指標(biāo)： 表 1 幾種集成穩(wěn)壓器的型號(hào)與性能指標(biāo) 類(lèi)型 三段固定 三端可調(diào) 大電流可調(diào) 參數(shù) 符號(hào) 單位 78Mxx、 79Lxx lm31 LM337 LM138 輸入電壓 V1 V +（ 840） +（ 340） 35 輸出電壓 V0 V +（ 524） +（ ） 最小電壓差 （ ViVo） min V +() 電壓調(diào)整率 Sv %V 318 電流調(diào)整率 Si % 1215 溫度系數(shù) S /℃ 300 (075) ℃ 紋波抑制比 RR dB 536 60 6 7780 6075 調(diào)整端電流 Id uA 50、 65100 輸出阻抗 Zo Ω 最小負(fù)載電流 Iomin mA 輸出電流 Io A 空擋（ ） M（ ） L（ ） 最大功耗 Pmax W 輸出噪聲電壓 Vn uV(峰 峰值 ) 470、 125600 50 ICL7107三位半 LCD/LED顯示 A/D轉(zhuǎn)換器 6 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。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。 芯片的第一引腳是供電，需要接入 DC5V的電壓。下面給出 ICL7107芯片的管腳排列圖，如圖 4所示： 7 圖 4 ICL7107 的管腳排列圖 表 2為 ICL7107芯片的各種極限參數(shù)的表格，包括工作溫度、儲(chǔ)存溫度、熱阻和最大結(jié)溫等。交流 220V電壓經(jīng)過(guò)電源變壓器降壓整流后得到直流電壓 Vin，電壓 Vin經(jīng)過(guò)濾波電路 輸入到集成穩(wěn)壓器的輸入端，在集成穩(wěn)壓器輸出端課調(diào)出 （可調(diào)范圍取決于 R2和 R3的取值，最大范圍可以從 37V。因此，在穩(wěn)壓器的輸入端接入 C2，輸出端接入 10uF的電解電容 C5，提供足夠的電流供給，同時(shí)可以防 止可能發(fā)生的自激振蕩以及減小高頻噪聲和改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。因?yàn)檎n題不需要用到 20V以上的電壓，所以應(yīng)該選用 18V24V的變壓器，這 樣可以降低 LM317集成芯片的功耗，達(dá)到低功耗，高效率的要求。本設(shè)計(jì)采用單相橋式整流電路。 橋式整流電路原理圖如圖6所示。二極管最大反向電壓： 2m a x 22 1 .2d iUU U?? 式中 U2為電源變壓器次級(jí)電壓有效值， Ui為整流輸出電壓 (即穩(wěn)壓器輸入電壓 )。 11 圖 7 橋式整流電路電壓和電流波形 如圖 7所示，在交流電壓 u2的整個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載 Rl都有同方向的電流通過(guò)， 故 Rl 上得到單方向全波 脈動(dòng)的直流電壓。 對(duì)于濾波電路的選擇有兩種方案： 方案一：采用電感濾波電路。電感濾波電路圖如圖 8所示： 12 V3 V2V4 V1RLL1 圖 8 電感濾波電路 方案二：采用電容濾波電路。 V3 V2V4 V1RLC 圖 9 電容濾波 電路 經(jīng)過(guò)分析，最終決定采用方案二。 設(shè)電容兩端初始電壓為零，并假定 t=0時(shí)接通電路，輸入電壓 U2 為正半周，當(dāng) U由零上升時(shí)， V V3導(dǎo) 通， C被充電，同時(shí)電流經(jīng) V V3向負(fù)載電 阻供電。所以，研究和熟悉穩(wěn)壓電路的組成和設(shè)計(jì)具有非常重要的意義。因此，在設(shè)計(jì)中，采用三端集成穩(wěn)壓器 lm317來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓的功能。放大倍數(shù)越大，則穩(wěn)定性能越好。保護(hù)電路主要起到限流保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)的作用。電子愛(ài)好者經(jīng)常 用 317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R3應(yīng)小于 240歐姆。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為 。如果用 LM 317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時(shí)，沒(méi)有注意 LM317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會(huì)出現(xiàn)下述不正常現(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。 通常 LM117/LM317不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317輸入端的連線超過(guò) 6英寸（約 15厘米）。輸入電要最高不能超過(guò) 40V。當(dāng)輸入輸入電壓差比較大且輸出電流也比較大時(shí)，注意 317的功耗不要過(guò)大。因此，穩(wěn)壓器的散熱能力愈強(qiáng) , 結(jié)溫就愈低，它所能承受的功率也愈大。設(shè)集成穩(wěn)壓器的最高允許結(jié)溫為 TJM，最高環(huán)境溫度為 TAM，加散熱器后器件的功耗為 PD，則有關(guān)系式： 39。過(guò)流保護(hù)電路作為電源電路中不可缺少的一個(gè)組成部分， 能夠有效地保護(hù)電子元件， 根據(jù)其控制方法大致可以分為關(guān)斷方式和限流方式，而直流電機(jī)電源較宜采用關(guān)斷方式。 Q190 1 3R4 R5R6C4 圖 12 過(guò)流保護(hù)電路原理圖 R6為取樣小電阻。一旦電機(jī)發(fā)生短路或堵轉(zhuǎn) ，使電容 C4 兩端電壓達(dá)到 Q1的導(dǎo)通電壓，則 Q1 導(dǎo)通，強(qiáng)制穩(wěn)壓器的輸出電壓降為基準(zhǔn)電壓 。此時(shí)為一階零