基于單片機(jī)的數(shù)顯可調(diào)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-19 06:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 此電路的穩(wěn)定性也比較好，只是采用的電容必須要漏電流要小的鉭電容，如果采用電解電容，則電容量要比其它的數(shù)值要增加10倍，但是它不可以調(diào)整輸出的直流電源。所以此方案不易采用. 方案二:采用LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源 LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓. 不過(guò)它只能連續(xù)可調(diào)的正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過(guò)流，過(guò)熱保護(hù)電路。由一個(gè)電阻(R)和一個(gè)可變電位器(RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓為:Vo=(1+RP/R).由此可見此穩(wěn)壓器的性能和穩(wěn)壓穩(wěn)定度都比上一個(gè)三端穩(wěn)壓電源要好，所以此此方案可選，此電源就選用了LM317三端穩(wěn)壓電源，也就是方案二.LM317其特性參數(shù)：輸出電壓可調(diào)范圍：～37V輸出負(fù)載電流：輸入與輸出工作壓差ΔU=UiUo：3～40V能滿足設(shè)計(jì)要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。 數(shù)字顯示部分采用STC89C52單片機(jī)為核心的顯示及驅(qū)動(dòng)電路STC89C52是高性能，低功耗的8位單片機(jī)，參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)，它將高性能和低成本結(jié)合在一起。由于內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路，與簡(jiǎn)單的外圍電路結(jié)合后可以很容易實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)中的電壓數(shù)字顯示功能。雖然精度相對(duì)方案一要差，不過(guò)對(duì)于本次設(shè)計(jì)的要求已經(jīng)足夠了，所以數(shù)字顯示部分采用方案二。第三章 可調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源 直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分構(gòu)成。電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。整流電路：利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。3．1．2 整流電路整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流；三相半波、三相橋式全波整流等多種電路。以下主要介紹小功率電源中常用的單相橋式。為分析簡(jiǎn)單起見，我們把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。圖2整流電路圖3輸出波形圖單相橋式整流電路：在u2的正半周內(nèi)，二極管DD2導(dǎo)通，DD4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，DD4導(dǎo)通，DD2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過(guò)的負(fù)載電阻RL，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖3所示。在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過(guò)每個(gè)二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即 。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(U2是變壓器副邊電壓有效值)。單相橋式整流電路輸出電壓平均值 ……….(31)單相橋式全波整流電路中二極管的平均電流和輸出電流： ………………………..(32)單相橋式全波整流電路二極管上承受的最高反向電壓： ……………………………(33)3．1．3 濾波電路一、電路的組成交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路就是利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過(guò)電感中的電流)不能突變的特性, 將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。這一過(guò)程稱為濾波。單相橋式整流電容濾波電路：全波整流濾波電路（C=100UF）波形圖 全波整流濾波電路（C=470UF）波形圖全波整流濾波電路（C=1000UF）波形圖 全波整流濾波電路（C=3300UF）波形圖全波整流濾波電路（C=6800UF）波形圖二、電容濾波電路的特點(diǎn)輸出電壓U0與時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)RLC愈大174。電容器放電愈慢174。U0(平均值)愈大。一般取 (T為電源電壓的周期)近似估算: U0=流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大RLC越大174。U0越高,負(fù)載電流的平均值越大174。整流管導(dǎo)電時(shí)間越短174。iD的峰值電流越大。一般選管時(shí)，取 …………(34)通過(guò)以上全波整流電容濾波電路的波形圖和分析可以看出：并聯(lián)電容濾波后，輸出電壓直流成份（即輸出電壓平均值）提高了；脈動(dòng)成份降低了（即輸出波形平滑）。電容放電時(shí)間常數(shù)RLC愈大，放電愈慢，輸出電壓愈高，脈動(dòng)愈小，濾波效果愈好。輸出電壓隨輸出電流（負(fù)載電流）增大而下降較快，輸出特性較軟。濾波電容愈大，濾波效果愈好，但整流二極管的導(dǎo)通時(shí)間愈短，其中的電流沖擊也愈大。電容濾波電路適用于輸出電壓較高,負(fù)載電流較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。3．1．4 穩(wěn)壓電路隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器?？烧{(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有CW31CW33LM31LM337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負(fù)電壓，~37V。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。LM317系列和lM337系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖4和圖5. 圖4 管腳圖 圖5典型電路LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊,是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。317系列穩(wěn)壓塊的型號(hào)很多:例如LM317HVH、W317L等。電子愛好者經(jīng)常用317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源(其電路的基本形式如下圖所示)。穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算：Vo=(1+R2/R1) ...................(35)僅僅從公式本身看,RR2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。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LM3
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