【導(dǎo)讀】下才能正常工作。電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負(fù)載要求的。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源。詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)方案，變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓和保護(hù)電路等各個(gè)組成。部分的參數(shù)設(shè)計(jì)。給出了設(shè)計(jì)原理圖，并用proteus軟件進(jìn)行仿真和調(diào)試，給出了具

　　

【正文】 圖 LM317 的外加保護(hù)電路 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 由于設(shè)計(jì)要求電壓從零開(kāi)始調(diào)起， LM317 集成穩(wěn)壓器不能直接滿足要求，需要設(shè)計(jì)一個(gè)電壓補(bǔ)償電路來(lái)抵消 LM317 的 最小輸出電壓，如圖 所示，電壓補(bǔ)償電路由 3R 和二極管 D 組成，其輸出電壓 0 DU U U?? ,其中， U 為 LM317 的輸出端電壓，UD為二極管 D 的正向壓降 。 DU 即為補(bǔ)償電壓。其值略大于 LM317 的基準(zhǔn)電壓（ ） ，這里用兩只串聯(lián)的硅材料整流二極管的導(dǎo)通壓降來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)調(diào)節(jié) 1vR 減少 ,使 3U 達(dá)到與DU 相等時(shí) ,輸出電壓即為 00V 之后 ,當(dāng)調(diào)節(jié) R2 逐漸增大時(shí) , U0 即由 0V 開(kāi)始增大。由于負(fù)載電流流過(guò) D ,故 D 的最大工 作電流應(yīng)能適應(yīng)負(fù)載電流的要 求。 圖 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 最后由單路推廣到雙路（得到一個(gè)由地線為中軸線的對(duì)稱電路） 圖 根據(jù)計(jì)算公式可以得出電路中各個(gè)元器件的數(shù)值，如表 所示。 表 元器件數(shù)值表 電 容 名稱 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 大小 1mF 3700uF 100uF 10uF 3700uF 1mF 10uF 100uF 電 阻 名稱 RV1 RV2 RV3 RV4 R4 R5 大小 2500? 2500? 100? 100? 250? 250? 過(guò)熱保護(hù) 由于穩(wěn)壓電源是為各種電子設(shè)備提供能量的，散熱更顯得重要。所謂散熱就是采用熱傳遞將穩(wěn)壓電源中所用元器件自身的溫度控制到所要求的范圍內(nèi)。 在穩(wěn)壓電源中，熱量都是由電轉(zhuǎn)換來(lái)的，電流流過(guò)元器件和連接線、連接點(diǎn)產(chǎn)生湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 的熱量損失；變壓器鐵芯所產(chǎn)生的磁滯損耗；位于變壓器附近的導(dǎo)電材料和絕緣材料，由于交變 磁場(chǎng)和交變電場(chǎng)的存在分別產(chǎn)生渦流損耗和介質(zhì)損耗。 在散熱設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般要根據(jù)具體情況，選擇適當(dāng)?shù)耐緩綄崃總鬟f出去，達(dá)到元器件降溫的目的，從而提高電源的可靠性并延長(zhǎng)其使用壽命。為此，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： （ 1）選用耐熱性和熱穩(wěn)定性好的元器件和材料，以提高其允許的工作溫度； （ 2）減小電源內(nèi)部的發(fā)熱量； （ 3）用冷卻的方法降低環(huán)境溫度，加快散熱速度。 對(duì)于元器件的熱設(shè)計(jì)中必須保證其最高工作溫度低于其允許溫度。為了提高元器件可靠性，應(yīng)通過(guò)降額設(shè)計(jì)來(lái)降低元器件的使用溫度。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 4 章 調(diào)試及其仿真結(jié)果 仿真軟件介紹 本設(shè)計(jì)用的仿真軟件是 proteus。 Proteus 軟件是英國(guó) Labcenter electronics公司出版的 EDA 工具軟件。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 20xx年增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。 Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí) 驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 運(yùn)行 proteus 的 ISIS 程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置 view菜單下的捕捉對(duì)齊和 system 下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。通過(guò)工具欄中的 P（從庫(kù)中選擇元件命令）命令，在 pick device 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對(duì)位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在 source 菜單的Definecode generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在 source 菜單 的 Add/removesource files 命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對(duì)應(yīng)程序；通過(guò) debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。 Proteus 軟件所提供的軟件資源 Proteus 軟件所提供了 30 多個(gè)元件庫(kù)，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。對(duì)于一個(gè)仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測(cè)試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。在 Proteus 軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問(wèn)題。 Proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作 用與示波器相似但功能更多。 Proteus 提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。對(duì)于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試， Proteus 提供了兩種方法：一種湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對(duì)軟件的分布調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。對(duì)于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行 debug 菜單下的 exeute 菜單項(xiàng)或 F12 快捷鍵啟動(dòng)執(zhí)行，用 debug 菜單下的 pause animation 菜單項(xiàng)或 pause 鍵暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用 debug菜單下的 stop animation 菜單項(xiàng)或 shiftbreak 組 合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行，其運(yùn)行方式也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。對(duì)于軟件的分布調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行 debug 菜單下的 start/restart debugging 菜單項(xiàng)命令，此時(shí)可以選擇 stepover、 step into 命令執(zhí)行程序，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了start/restart debugging 菜單項(xiàng)命令后，在 debug 菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機(jī)的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時(shí)分析和查看。 調(diào)試與仿真 對(duì)所做設(shè)計(jì)用 proteus 進(jìn)行仿真，通過(guò)調(diào)節(jié)滑 動(dòng)變阻器 RV1 和 RV2 的大小，可以基本實(shí)現(xiàn)輸出電壓從 0～ 177。 12V 的變化。圖 是用 proteus 虛擬示波器采集電路各個(gè)部分的電壓波形圖。 圖 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 表示的是經(jīng)過(guò)變壓器變壓后的電壓波形圖，圖中每一格表示的幅值是 10V。 圖 圖 表示的是經(jīng)過(guò)單相橋式整流后的電壓波形圖，圖中每一格表示的幅值是。 圖 圖 表示的是當(dāng)輸出為 5V 時(shí)，正電壓輸出負(fù)載上的電壓波形圖，圖中每一格表示的幅值是 5mv，所以達(dá)到了論 文 輸出為 5V 時(shí)，帶載紋波電壓峰 峰值＜ 5mV 的要求。 圖 圖 表示的是負(fù)電壓輸出負(fù)載上的電壓波形圖。圖中每一格表示的幅值是 5mv。 圖 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 表 是正電壓的變化參數(shù)，表 是負(fù)電壓的變化參數(shù)。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻 RV1時(shí)，正輸出負(fù)載上的電壓發(fā)生變化；當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻 RV2 時(shí)，負(fù)輸出負(fù)載上的電壓發(fā)生變化。 表 正電壓數(shù)值表 U1 (V ) RV1(? ) 2500 2250 1450 650 250 50 表 負(fù)電壓數(shù)值表 U2(V ) RV2(? ) 2500 2250 1425 600 175 0 圖 由圖 可以看出，當(dāng)輸出為 12V 時(shí)，電流值達(dá)到 1A，達(dá)到了任務(wù)要求。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 結(jié) 論 直流穩(wěn)壓電源在日常生活中的應(yīng)用是非常廣泛的，其性能的穩(wěn)定性是保證設(shè)備正常運(yùn)行的重要前提，所以如何設(shè)計(jì)高性能、高指標(biāo)的穩(wěn)壓電源具有重要意義。 本論文介紹了以 LM317/LM337 芯片為主的雙輸出可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，主要研究工作如下： （ 1）確定了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與方案，其中主要包括變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)部分。 （ 2）完成了各部分的電路設(shè)計(jì)及具體的參數(shù)計(jì)算。 （ 3）利用 proteus 軟件對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行仿真分析，并得到了有效的仿真結(jié)果。 本論文完成了雙輸出可調(diào)穩(wěn) 壓電源的設(shè)計(jì)，取得了一定的研究成果，但還有不少地方值得進(jìn)一步的研究和改善。湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 參考文獻(xiàn) [1] Marty ［ M］ .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx:3062. 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