【正文】 不僅如此，還大大地提高了我的動手 能力，考驗了我們借助互聯(lián)網(wǎng)搜索相關(guān)文獻，還有組織材料的綜合能力。 在做畢業(yè)設計的過程中，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。 電阻與電流的對應數(shù)值如表 6所示。其中系列 1為電源顯示數(shù)值，系列 2為最大值，系列 3為最小值。 完整顯示電路就如圖 16所示。所以需要額外做一個供電電源，以下有三種方案： 方案一：用 7805和 7905三端集成芯片提供 +5V和 5V的電壓，正負 5V供電電源電路原理圖如圖 14所示。 元件的選擇 制作時，顯示用的數(shù)碼管為共陽型， 2 KΩ可調(diào)電阻最好選用多圈可調(diào)精密電阻，分壓電阻選用誤差較小的金屬膜電阻，其他器件選用正品即可。 C2用于防止系統(tǒng)噪音的影響以及過載輸入時電路的恢復， 29 腳的 C2取 。 ICL7107本身帶有段式輸出，直接連接到 LED上就可以 顯示 了 ， 顯示用的數(shù)碼管應為共陽 極數(shù)碼管。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點而 廣泛應用于測量領(lǐng)域 。由于啟動電流很大，一般是額定電流的 4~7倍，可看成不變，設為 I=5I0。由于霍爾元件體積比較大，價格昂貴，因而考慮采用串聯(lián)一個小電阻的方法。若令 Rθ 1 表示從結(jié)到器件外殼的熱阻， Rθ 2 表示從器件外殼到散熱片表面的熱阻， Rθ A 表示從結(jié)到散熱片表面的熱阻，則 Rθ A=Rθ 1+Rθ 2。輸入 12V的話，輸出最高就是 10V左右。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。 LM317內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計算公式， R3和 R2的阻值是不能隨意設定的。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?？紤]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。 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。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。根據(jù)計算， 1N4007的二極管符合設計要求，可以用作整流橋。 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 V V3導 通（ V V4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 V V4導通（ V V3截止），在負載電阻上得到正弦波的負半周 。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。 穩(wěn)壓電源電路圖如圖 5所示。 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。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。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。 2 方案的選擇和設計思路 方案設計與論證 1 輸出電壓范圍 ； 2 波紋系數(shù)盡量小，輸出穩(wěn)定； 3 能數(shù)字顯示電壓。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。 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。 參考文獻 .................................................................................................................................... 32 英文摘要 ....................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。本文介紹了直流穩(wěn)壓系統(tǒng)的總體的設計方案，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。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位 。 III Abstract Today39。 直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的儀器之一，它現(xiàn)在廣泛的應用在學校教學，科學研究等領(lǐng)域，是電子設計人員進行實驗操作和科學研究必不可少的電子儀器。 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，實現(xiàn)輸出電壓在 內(nèi)連續(xù)可調(diào)，調(diào)整精度較高。 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。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。 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。 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字。 芯片的電源地是 21 腳，模擬地是 32腳，信號地是 30腳，基準地是 35腳，在通常的情況下，這四個引腳都接地。由于穩(wěn)壓器在 1∶ 1的深度負反饋下工作，當輸出端負載為容性的某一值時，穩(wěn)壓器有可能出現(xiàn)自激現(xiàn)象。在小功率整流電路中，常見的集中整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。流過 整流管的平均電流： 2D IiI ? 2 oi RI I I? ? 21 0 .0 1RR adj AI I I? ? ? 10 式中 Ii 為穩(wěn)壓器的輸入電流， IR IR Iadj 分別為流過 R R2，以及調(diào)整端的電流，則： oD II ? ? 考慮到電容充電電流的沖擊，正向電流一般取平均電流的 2～ 3 倍。所以我們需要在整流電路之后加入濾波電路進行濾波，才能得到穩(wěn)定的直流電壓。電容濾波電路原理圖如圖 9所示。 13 圖 10 橋式整流、電容濾波時的電壓、電流波形 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路是整個設計之中一個很重要的組成部分，幾乎所有的電子設備都需要穩(wěn)定的直流電源供電才能正常工作。放大短路將基準電壓與從輸出端得到的采樣電壓進行比較，然后再放大并送到調(diào)整管的基極。 317系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如 LM317HVH、 W317L等。 首先 317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是 Vo＝ — 37V（高輸出電壓的 317穩(wěn)壓塊 15 如 LM317HVA、 LM317HVK 等，其輸出電壓變化范圍是 Vo＝ — 45V），所以 R2/R3的比值范圍只能是 0— 。當 317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時， LM317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。 輸入至少要比輸出高 2V，否則不能調(diào)壓。 16 穩(wěn)壓器的最大允許功耗取決于芯片的最高結(jié)溫 TJM,當 TTJM時穩(wěn)壓器才能正常工作。 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。通過設定 R C4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，電流恢復到工作電流。 l n( )cocR I R IRC RI? ??? 要使保護起到作用， uc4 (∞ )必須大于 ，即： 5 I? 顯示電路 在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個被測量，其中電壓量的測量最為經(jīng)常。ICL7107是應用得比較成熟的芯片，二這種三位半的 ADC的顯示精度對于本設計已經(jīng)足夠了。 振蕩器頻率 ： fosc = Cosc 50pF 20 Rosc 50KΩ fosc = 48K Hz (典型值 ) 振蕩周期 ： Tosc = RC/ 所以， 38腳的 C4取 100pF， 39腳的 R5取 100KΩ 。 如果需要需要測量的電壓大于 200mV，就要通過分壓電路來實現(xiàn)。這樣，校準工作就算完 成了。 GNDVDD(5V)IN4148Diode10uFC110uFC212345678ICL7660GNDVO=5V 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，但是缺點也是增加了電路成本。 24 表 3 電源的測試數(shù)據(jù) 電源顯示數(shù)值（ V） 萬用表實測值（ V） 最大值 Vmax（ V） 最小值 Vmin（ V） 峰 峰值 Vpp（ V） 600 400 400 400 400 400 400 400 600 400 400 400 400 400 400 400 400 600 600 600 隨機抽取的幾組數(shù)據(jù)如表 4所示。 將變阻器的阻值調(diào)至 100Ω ，使電源的輸出為 5~12V， 1V為步進 ， 測出電流 的數(shù)值 。 體會 經(jīng)過幾個月的奮斗，終于把我的畢 業(yè)設計完成了。主要的原因是我們平常大多數(shù)時間是學習理論知識，很少機會自己動手設計電路。ARM7畢業(yè)設計中的應用百例 [M].北京電子工業(yè)出版社2022 [9] 李海鯤 ,Proteus在單片機課程設計中的應用 [J].電 腦知識與技術(shù) ,2022 年 35期 [10] 樓然苗 ,51單片機設計實例 [M].北京：北京航空航天技術(shù)出版社 ,2022 附錄 1 系統(tǒng)總圖 33 。本設計的輸出電壓精度比較高，而且輸出可調(diào)，可以作 實驗電源使用。 30 表 7 輸出電壓 12V時不同負載阻值下的電流數(shù)值 電 阻 (Ω) 電 流（ mA） 100 120 140 160 180 5 穩(wěn)壓直流電源的實物圖 通電后的工作情況 如圖 24所示，電路通電后正常工作，能實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)的功能，而其輸出穩(wěn)定，數(shù)顯電壓表正常工作。 紋波的示意圖如圖 19所示： 27 圖 19 紋波的示意圖 電源顯示 、 、 圖 2圖 2圖 23所示。 4 穩(wěn)壓直流電源的測試 電源的輸出顯示精確度與紋波測試 測試方法為空載狀態(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。 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)型號為 5G7660，它不僅能將單電源轉(zhuǎn)換成對稱輸出的雙電源，還能通過幾片串聯(lián)方式獲得多倍壓輸出，其空 載時轉(zhuǎn)換效率高達 %，帶負載后轉(zhuǎn)換效率仍可達 95%， ICL7660 本身耗電小于 ，卻能向負載提供 10~20mA 的電流，其外圍電路十分簡單，只需接兩只電容即可工作。 ICL7107 的校準 首先，先校準參考電壓