【正文】 T R 1T R A N 2P 2 SB R 1D F 00 5 MC122 00 uC20. 1 uD1D I O D E LE DR11kVI3VO2ADJ1U1LM 31 7 LR2P O TR320 0 RD61N40 0 2D51N40 0 2Q190 1 3R4 R5R6C4C310 uC510 u 圖 5 穩(wěn)壓電源電路原理圖 Lm317可調(diào)式集成穩(wěn)壓電源的原理圖如圖 5所示，只要接線正確，一般能良好地實(shí)現(xiàn)它的功能。 整流濾波電路 因為課題需要 5V12V的穩(wěn)壓直流電，所以需要用到 220V轉(zhuǎn) 18V的變壓器把高壓的交流電轉(zhuǎn)成低壓交流電。 在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。橋式整流電路電壓和電流波形如圖 7所示。一般的情況下只適用于低電壓，大電流的場合。對于橋式整流電路來說，脈動電壓峰值為 2U2， C的充電周期等于交流電源周期 T的一半，即 C≥ (3~5) T2RL，式中 RL為整流后的等效負(fù)載電阻，經(jīng)過考慮，本設(shè)計取 C為 2200uF。第二方面，由于電網(wǎng)電壓并不穩(wěn)定，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，整流電路的輸出電壓直接與變壓器副邊電壓有關(guān)，因此輸出直流電壓也相應(yīng) 的發(fā)生變化。啟動電路的作用是在剛接通電流輸入電壓的時候，是調(diào)整管、放大電路和基準(zhǔn)電源等建立各自的工作電路，而當(dāng)穩(wěn)壓電路正常工作是啟動電路被斷開，影響穩(wěn)壓電路的性能。 1， 2腳之間為 。 其次是 317穩(wěn)壓塊都有一個最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。但是 ,由于并聯(lián)的泄流電阻不能隨輸出電壓的變化而變化 ,如果要保證 317 穩(wěn)壓塊在輸出電壓為 ,其輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流 ,則在 317穩(wěn)壓塊的輸出電壓 16 為 37V時 ,流過泄流電阻的電流就太大了 ,這樣不僅浪費(fèi)了電能 ,而且增加了 317穩(wěn)壓塊的負(fù)擔(dān) ,不是一種妥當(dāng)?shù)霓k法。由于它內(nèi)部還是線性穩(wěn)壓，因此功耗比較大。若令 Rθ d 表示散熱片到周圍空氣的熱阻， Rθ ’表示加散熱片后結(jié)到空氣的總熱阻，則 Rθ ’ =Rθ A+Rθ d。 17 電路的過流保護(hù)原理圖如圖 12所示。 根據(jù)圖 15，可得以下公式： 45 4 4 4()cR cduU R C udt? ? 5 4R Ri i i?? 由于 R4 R5，所以 iR5 iR5因此 i約等于 iR5。 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。 因為本設(shè)計不需要用到 20V以上的電壓值，所以此數(shù)顯電壓表的量程為 。 參考電容 ： Cref 1uF C1為參考電容，我們?nèi)?。 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。 T R 1T R A N 2P 3 SC147 0 uC247 0 uC347 0 uC447 0 uB R 1K B P C 8 0 0VI2VO3GND1U179 0 5VI2VO3GND1U279 0 6 圖 14 正負(fù) 5V 供電電源原理圖 22 這種電路時標(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 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，因為這樣做既節(jié)省成本，又方便焊接且滿足設(shè)計要求。本設(shè)計的輸出電壓精度比較高，而且輸出可調(diào)，可以作實(shí)驗電源使用。 28 參 考 文 獻(xiàn) [1] 邱關(guān)源 .電路 [M].北京：高等教育出版社， [2] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 [M].北京：高等教育出版社， [3] 李祥臣 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程 [M].北京：高等教育出版社， [4] 童詩白，華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社， [5] 潘永雄，沙河，劉向陽 .電子線路 CAD實(shí)用教程 [M].陜西：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020，9 [6] 彭小峰 ,雷李 ,張里 .基于 Proteus和 Keil的整合構(gòu)建單片機(jī)虛擬實(shí)驗室 [J].重慶工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版 ),2020年 04期 [7] 周潤景 ,張麗娜 .基于 Proteus的電路及單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計設(shè)計與仿真 [M].北京 :航空航天大學(xué)出版社， 2020. [8] 周潤景 .Proteus在 MCS51amp。 通過本次的畢業(yè)設(shè)計，使我學(xué)過的專業(yè)知識得到了很大的鞏固，也使我學(xué)習(xí)的各種知識得到了有機(jī)的整合，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)際的真正意義的結(jié)合。 在此次數(shù)字顯示可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計中，充分的體現(xiàn)出大學(xué)的知識是綜合性的，是一個培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力靈活運(yùn)用個方面知識的具有挑戰(zhàn)性的課題。 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(diǎn)也是增加了電路成本。這樣，校準(zhǔn)工作就算完成了。 如果需要需要測量的電壓大于 200mV，就要通過分壓電路來實(shí)現(xiàn)。 振蕩器頻率 ： fosc = 20 Cosc 50pF 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 。 ICL7107是應(yīng)用得比較成熟的芯片，二這種三位半的 ADC的顯示精度對于本設(shè)計已經(jīng)足夠了。 l n( )cocR I R IRC RI? ??? 要使保護(hù)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。通過設(shè)定 R C4的值，使充電時間 τ 大于電機(jī)啟動時間 δ ， Q1(9013)處于截止?fàn)顟B(tài)，電機(jī)啟動到穩(wěn)定狀態(tài)后，電流恢復(fù)到工作電流。 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(hù)的集成穩(wěn)壓電路，同樣能滿足產(chǎn)品的要求。 穩(wěn)壓器的最大允許功耗取決于芯片的最高結(jié)溫 TJM,當(dāng) TTJM時穩(wěn)壓器才能正 常工作。 輸入至少要比輸出高 2V，否則不能調(diào)壓。當(dāng) 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。 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— 。317系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如 LM317HVH、 W317L等。放大短路將基準(zhǔn)電壓與從輸出端得到的采樣電壓進(jìn)行比較，然后再放大并送到調(diào)整管的基極。 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(shè)計之中一個很重要的組成部分，幾乎所有的電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源供電才能正常工作。電容濾波電路原理圖如圖 9所示。 所以我們需要在整流電路之后加入濾波電路進(jìn)行濾波，才能得到穩(wěn)定的直流電壓。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? ? ? 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。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。由于穩(wěn)壓器在 1∶ 1的深度負(fù)反饋下工作，當(dāng)輸出端負(fù)載為容性的某一值時，穩(wěn)壓器有可能出現(xiàn)自激現(xiàn)象。 芯片的電源地是 21腳，模擬地是 32腳，信號地是 30腳，基準(zhǔn)地是 35腳，在通常的情況下，這四個引腳都接地。 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。此外，還使用內(nèi)部限流，熱關(guān)斷和安全工作區(qū)補(bǔ)償從而使之能防止燒斷保險絲。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。 第四部分對穩(wěn)壓直流電源的性能參數(shù)進(jìn)行測量和評估，以及對被控對象進(jìn)行研究。 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(shí)現(xiàn)輸出電壓在 ，調(diào)整精度較高。 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(jìn)行實(shí)驗操作和科學(xué)研究必不可少的電子儀器。 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。 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(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。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。 LM317的電壓 調(diào)整電路圖如圖 1所示。 第五部分給出設(shè)計的實(shí)物圖。方案二系統(tǒng)框圖如圖 2所示。 Lm317是應(yīng)用很廣泛的集成電路之一。真正的差動輸入和差動參考源在各種各樣的 系統(tǒng)中都發(fā)揮了非常大的作用。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、儲存溫度、熱阻和最大結(jié)溫等。因此，在穩(wěn)壓器的輸入端接入 C2，輸出端接入 10