基于數(shù)顯直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計-在線瀏覽
2025-03-07 16:31本頁面
【正文】 方案設(shè)計與論證1 ；2 波紋系數(shù)盡量小，輸出穩(wěn)定；3 能數(shù)字顯示電壓。它的功耗比較小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路的形式多樣。方案二：用單片機控制輸出電壓的調(diào)整，使用電壓采樣電路，通過A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)閉環(huán)控制。方案二系統(tǒng)框圖如圖2所示。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。輸出LM317穩(wěn)壓電路變壓器220AC輸入LED顯示ICL7107圖3 方案三系統(tǒng)框圖根據(jù)課題的要求最終選擇方案三，雖然方案三電壓調(diào)節(jié)精度不及方案二，但是連續(xù)可調(diào)的直流電壓比較符合課題，方案二中的數(shù)控直流電源是步進調(diào)壓的。 芯片的選擇 LM317三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器Lm317是可調(diào)節(jié)三端正電穩(wěn)壓器，此穩(wěn)壓器非常容易使用，只要兩個外部電阻來設(shè)置輸出電壓。Lm317是應(yīng)用很廣泛的集成電路之一。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。表1為幾種集成穩(wěn)壓器的型號與性能指標：表1 幾種集成穩(wěn)壓器的型號與性能指標類型三段固定三端可調(diào)大電流可調(diào)參數(shù)符號單位78Mxx、79Lxxlm31LM337LM138輸入電壓V1V+（840）+（340）35輸出電壓V0V+（524）+（）最小電壓差（ViVo）minV+()電壓調(diào)整率Sv%V318電流調(diào)整率Si%1215溫度系數(shù)S/℃300(075) ℃紋波抑制比RRdB53660677806075調(diào)整端電流IduA50、65100輸出阻抗ZoΩ最小負載電流IominmA輸出電流IoA空擋（）M（）L（）最大功耗PmaxW輸出噪聲電壓VnuV(峰峰值)470、12560050 ICL7107三位半LCD/LED顯示A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107是現(xiàn)時一種在數(shù)字儀表領(lǐng)域上應(yīng)用非常廣泛的三位半A/D轉(zhuǎn)換器，它的用途非常廣泛，不僅可以用于制作數(shù)字顯示電壓表，電路稍加改造，還可以用于制作數(shù)字電流表和數(shù)字溫度計等實用的電路或儀表。它集成了七段譯碼器，顯示驅(qū)動器，參考源和時鐘系統(tǒng)，并且可以直接驅(qū)動發(fā)光二極管。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。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。芯片的第一引腳是供電，需要接入DC5V的電壓。芯片第31引腳是信號輸入引腳。下面給出ICL7107芯片的管腳排列圖，如圖4所示：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。穩(wěn)壓電源電路圖如圖5所示。交流220V電壓經(jīng)過電源變壓器降壓整流后得到直流電壓Vin，電壓Vin經(jīng)過濾波電路輸入到集成穩(wěn)壓器的輸入端，（可調(diào)范圍取決于R2和R3的取值。為獲得較高的輸出電壓值，LM317穩(wěn)壓器的調(diào)節(jié)端與地之間的電阻R2值及其壓降往往較大，在R2兩端并接一個不小于10uF的電容C3，可有效地抑制輸出端的紋波。因此，輸出端接入10uF的電解電容C5，提供足夠的電流供給，同時可以防止可能發(fā)生的自激振蕩以及減小高頻噪聲和改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)。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。因為課題不需要用到20V以上的電壓，所以應(yīng)該選用18V24V的變壓器，這樣可以降低LM317集成芯片的功耗，達到低功耗，高效率的要求。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔茫虼硕O管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。本設(shè)計采用單相橋式整流電路。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VV3導通（VV4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VV4導通（VV3截止），在負載電阻上得到正弦波的負半周。橋式整流電路原理圖如圖6所示。由于濾波電容的容量愈大，二極管導通角愈小，通過二極管脈沖電流的幅度愈大，因此，整流管的幅值電流必須加以考慮。二極管最大反向電壓：式中U2為電源變壓器次級電壓有效值，Ui為整流輸出電壓(即穩(wěn)壓器輸入電壓)。根據(jù)計算，1N4007的二極管符合設(shè)計要求，可以用作整流橋。 圖7 橋式整流電路電壓和電流波形如圖7所示，在交流電壓u2的整個周期內(nèi)，負載Rl都有同方向的電流通過，故Rl上得到單方向全波脈動的直流電壓。 濾波電路整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電，但其中含有大量的交流成分（稱為紋波電壓）。對于濾波電路的選擇有兩種方案：方案一：采用電感濾波電路。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。電感濾波電路圖如圖8所示：圖8 電感濾波電路方案二：采用電容濾波電路。電容濾波電路比較簡單，而且負載直流電壓比較高，紋波也比較少，適用于負載電壓較高，負載變動不大的場合，也減輕了電路設(shè)計和實際焊接的工作。圖9 電容濾波電路經(jīng)過分析，最終決定采用方案二。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。設(shè)電容兩端初始電壓為零，并假定t=0時接通電路，輸入電壓U2為正半周，當U由零上升時，VV3導 通，C被充電，同時電流經(jīng)VV3向負載電阻供電。其輸出電壓波形近似為一鋸齒波直流電壓，使負載電壓的波動大為減小。所以，研究和熟悉穩(wěn)壓電路的組成和設(shè)計具有非常重要的意義?？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。因此，在設(shè)計中，采用三端集成穩(wěn)壓器lm317來實現(xiàn)穩(wěn)定電壓的功能。當電網(wǎng)電壓或負載電流波動時，調(diào)整自身的集射壓降使輸出電壓基本保持不變。放大倍數(shù)越大，則穩(wěn)定性能越好。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。保護電路主要起到限流保護，過熱保護和過壓保護的作用。 圖11 穩(wěn)壓電路原理圖317系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如LM317HVH、W317L等。 穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算：僅僅從公式本身看，RR2的電阻值可以隨意設(shè)定。1。改變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值?！ ∈紫?17穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是V
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