畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于數(shù)顯直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)(參考版)
2024-08-20 15:28本頁(yè)面
【正文】 通過(guò)這次的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，不僅提高了我解決問(wèn)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)。這也使我明白了一個(gè)道理，沒(méi)有人可以事無(wú)巨細(xì)，全部做到?jīng)]有遺漏，總有些你能力無(wú)法企及的地方?！ ? 但在功能上還不夠強(qiáng)大,沒(méi)有顯示預(yù)置電壓等等，還可以進(jìn)一步得到提高。在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以看出，匯編語(yǔ)言有著其獨(dú)特的魅力，它簡(jiǎn)單易學(xué)，語(yǔ)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。 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(yǔ) 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。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。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。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。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。其中系列1為電源顯示數(shù)值，系列2為萬(wàn)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。表3 電源的測(cè)試數(shù)據(jù)電源顯示數(shù)值（V）萬(wàn)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。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(wàn)用表和示波器然后將電源的輸出顯示數(shù)值與萬(wàn)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。圖16 單電源供電的ICL7107電路原理圖經(jīng)過(guò)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。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(guò)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。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。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(guó) 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(guò)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。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。 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。這樣，校準(zhǔn)工作就算完成了。 ICL7107的校準(zhǔn)首先，先校準(zhǔn)參考電壓，用萬(wàn)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。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。 下面以20V來(lái)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(guò)調(diào)整R2來(lái)彌補(bǔ)。 如果需要需要測(cè)量的電壓大于200mV，就要通過(guò)分壓電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。R3用于電壓校準(zhǔn)。 參考電容： Cref 1uF C1為參考電容。 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) 最佳積分電流：Iint = 4uA 積分電壓：Vint = 2V 積分電阻：Rint = Vinfs / Iint = 200 mV/ 4uA = 50KΩ 積分電容：Cint = (Tint)(Iint) / Vint = 4uA / 2 = uF 所以， 28的R4取47KΩ。 積分時(shí)鐘頻率：Fclock = Fosc / 4fosc = 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。Rosc 50KΩCosc 50pF 振蕩器頻率：fosc = 參數(shù)的計(jì)算系統(tǒng)時(shí)鐘由IC的3340腳決定。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)不需要用到20V以上的電壓值。圖13 基于ICl7107的數(shù)顯電壓顯示電路原理圖ICL7107是一種內(nèi)置程序的芯片，所以可以直接使用，免去了編程的麻煩。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。這種方法具有精度高和穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)而且功能強(qiáng)大，但是手工制作電路的話比較復(fù)雜，而且需要編程。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。數(shù)字電壓表（Digital Voltmeter）簡(jiǎn)稱DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流或交流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。考慮一定的設(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：
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