畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于數(shù)顯直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 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)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。在使用317穩(wěn)壓塊的輸出電壓計(jì)算公式計(jì)算其輸出電壓時(shí),必須保證R1≥≤,才能保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。輸出電流不超過1A。一般加散熱片后功耗也不超過20W。穩(wěn)壓器的散熱能力取決于它的熱阻給半導(dǎo)體器件加散熱片后可減小總熱阻。 過流保護(hù)在目前，各種直流電源產(chǎn)品的應(yīng)用非常廣泛，電源技術(shù)已經(jīng)比較成熟。由于霍爾元件體積比較大，價(jià)格昂貴，因而考慮采用串聯(lián)一個(gè)小電阻的方法。由于直流電機(jī)啟動(dòng)瞬時(shí)電流iout較大(約為額定電流的8～10倍)，iout流過小電阻R6，并經(jīng)R5對(duì)C4充電。由于啟動(dòng)電流很大，一般是額定電流的4~7倍，可看成不變，設(shè)為I=5I0?？紤]一定的設(shè)計(jì)余量，取保護(hù)電流設(shè)定值IGIS，式(1)同樣成立此為一階全響應(yīng)方程，初始條件uc4 (0+)=I0iR5, 強(qiáng)制分量uc4 (∞)=IGR5, 求解得：’,則’必須小于允許短路時(shí)間t,即：要使保護(hù)起到作用，uc4 (∞)，即： 顯示電路在電量的測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量，其中電壓量的測(cè)量最為經(jīng)常。制作數(shù)字電壓表有很多種方法，現(xiàn)在市面上很多種芯片都可以用作數(shù)字電壓表的核心。ICL7107是應(yīng)用得比較成熟的芯片，二這種三位半的ADC的顯示精度對(duì)于本設(shè)計(jì)已經(jīng)足夠了。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)不需要用到20V以上的電壓值。 振蕩器頻率：fosc = Rosc 50KΩ 積分時(shí)鐘頻率：Fclock = Fosc / 4 參考電容： Cref 1uF C1為參考電容。 如果需要需要測(cè)量的電壓大于200mV，就要通過分壓電路來實(shí)現(xiàn)。R1選用100KΩ的金屬膜電阻，R2選用2KΩ的多圈可調(diào)精密電阻，R3選用24KΩ的金屬膜電阻，R4選用1KΩ的多圈可調(diào)精密電阻，R5選用47KΩ的金屬膜電阻，R6選用100KΩ的金屬膜電阻。這樣，校準(zhǔn)工作就算完成了。圖14 正負(fù)5V供電電源原理圖這種電路時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的雙電源電路，能夠穩(wěn)定提供正負(fù)5V的直流電壓，但是需要用到7805和7905穩(wěn)壓模塊，增加了電路成本。圖15 ICL7660+5V轉(zhuǎn)5V電路原理圖這種方案也是比較常用的方案，但是缺點(diǎn)也是增加了電路成本。圖16 單電源供電的ICL7107電路原理圖經(jīng)過考慮，最終選擇了方案三，因?yàn)檫@樣做既節(jié)省成本，又方便焊接且滿足設(shè)計(jì)要求。表3 電源的測(cè)試數(shù)據(jù)電源顯示數(shù)值（V）萬用表實(shí)測(cè)值（V）最大值Vmax（V）最小值Vmin（V）峰峰值Vpp（V）600400400400400400400400600400400400400400400400400600600600隨機(jī)抽取的幾組數(shù)據(jù)如表4所示。圖18 測(cè)試數(shù)據(jù)的折線圖2紋波是一個(gè)直流電壓中的交流成分。將變阻器的阻值調(diào)至100Ω，使電源的輸出為5~12V，1V為步進(jìn)，測(cè)出電流的數(shù)值。表6 輸出電壓9V時(shí)不同負(fù)載阻值下的電流數(shù)值電阻(Ω)電流（mA）100120140160180將使電源的輸出為12V，改變變阻器的阻值，20Ω為步進(jìn)，測(cè)出電流的數(shù)值。在設(shè)計(jì)過程中可以看出，匯編語言有著其獨(dú)特的魅力，它簡(jiǎn)單易學(xué)，語法錯(cuò)誤容易糾正；用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源的的設(shè)計(jì)是比較方便和易于實(shí)現(xiàn)的。這也使我明白了一個(gè)道理，沒有人可以事無巨細(xì)，全部做到?jīng)]有遺漏，總有些你能力無法企及的地方。通過這次的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，不僅提高了我解決問題的能力，更是鍛煉了我自己動(dòng)手編程能力，為我今后的發(fā)展提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?！ ? 但在功能上還不夠強(qiáng)大,沒有顯示預(yù)置電壓等等，還可以進(jìn)一步得到提高。 表7 輸出電壓12V時(shí)不同負(fù)載阻值下的電流數(shù)值電阻(Ω)電流（mA）1001201401601805 結(jié)語 結(jié)論，電源的調(diào)壓精度較高，顯示準(zhǔn)確，紋波系數(shù)較低，能夠驅(qū)動(dòng)小功率負(fù)載。表5 負(fù)載阻值100Ω時(shí)不同電壓下的電流數(shù)值電壓（V）電流（mA）將使電源的輸出為9V，改變變阻器的阻值，20Ω為步進(jìn)，測(cè)出電流的數(shù)值。紋波的示意圖如圖19所示：圖19 紋波的示意圖、圖2圖2圖23所示。其中系列1為電源顯示數(shù)值，系列2為萬用表實(shí)測(cè)值圖17 測(cè)試數(shù)據(jù)的折線圖1示波器測(cè)試數(shù)據(jù)的折線圖如圖18所示。4 穩(wěn)壓直流電源的測(cè)試 電源的輸出顯示精確度與紋波測(cè)試測(cè)試方法為空載狀態(tài)下電源的輸出接萬用表和示波器然后將電源的輸出顯示數(shù)值與萬用表顯示數(shù)值相比較，在示波器上可以觀察到電源的紋波還有最大值、最小值和峰峰值。這樣，在三極管的“C”極有放大的交流信號(hào)，把這個(gè)信號(hào)通過2只4u7電容和2支1N4148二極管，構(gòu)成倍壓整流電路，可以得到負(fù)電壓供給ICL7107的26腳使用。ICL7660是哈里斯公司采用CMOS工藝制成的高效率、小功率、低壓直流電源變換器，亦稱DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器，國 產(chǎn)型號(hào)為5G7660，它不僅能將單電源轉(zhuǎn)換成對(duì)稱輸出的雙電源，還能通過幾片串聯(lián)方式獲得多倍壓輸出，其空 %，帶負(fù)載后轉(zhuǎn)換效率仍可達(dá)95%，卻能向負(fù)載提供10~20mA 的電流，其外圍電路十分簡(jiǎn)單，只需接兩只電容即可工作。 ICL7107的供電電源如圖18所示，ICL7107芯片需要+5V和5V的雙電源供電。 ICL7107的校準(zhǔn)首先，先校準(zhǔn)參考電壓，用萬用表測(cè)IC的35和36之間的電壓，是否為100mV，如不是，則需要調(diào)節(jié)電位器R4使兩端電壓為100mV。 下面以20V來進(jìn)行分壓電阻（Rx）的計(jì)算，這里我們?cè)O(shè)定R4形成的參考電壓為100mV，R2為1KΩ，落在R2上的電壓降為2100mV = ，Rx計(jì)算如下： 為了方便電阻選擇，選用100 KΩ電阻，其誤差可通過調(diào)整R2來彌補(bǔ)。R3用于電壓校準(zhǔn)。 積分周期：Tint = 1000 (4/Fosc) = 1000 (4/48K) = 滿量程模擬輸入電壓：Vinfs = 200mV (典型值)
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