畢業(yè)設(shè)計論文：基于數(shù)顯直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計-閱讀頁
2025-06-25 02:52本頁面
【正文】 、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。數(shù)字電壓表（ Digital Voltmeter）簡稱 DVM，它 是采用數(shù)字化測量技術(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。 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。 這種方法具有精度高和穩(wěn)定的優(yōu)點而且功能強大，但 是手工制作電路的話比較復(fù)雜，而且需要編程。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。 XX 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。 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 。 參數(shù)的計算 系統(tǒng)時鐘由 IC 的 3 3 40腳決定。 振蕩器頻率 ： fosc = Cosc 50pF XXI 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 。 積分時鐘頻率 ： Fclock = Fosc / 4 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， 27 腳 C3取 ， 28 的 R4 取 47KΩ 。 參考電容 ： Cref 1uF C1為參考電容，我們?nèi)?。 R3 用于電壓校準。 如果需要需要測量的電壓大于 200mV，就要通過分壓電路來實現(xiàn)。 下面以 20V 來進行分壓電阻（ Rx）的計算，這里我們設(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計算如下：2 0 0 . 2 990 . 2x URkI ?? ? ? ? 為了方便電阻選擇，選用 100 KΩ 電阻，其誤差可通過調(diào)整 R2來彌補。 R1 選用 100KΩ的金屬膜電 XXII 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。 ICL7107 的校準 首先，先校準參考電壓，用萬用表測 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。這樣，校準工作就算完成了。 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。 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 5V 供電電源原理圖 這種電路時標準的雙電源電路，能夠穩(wěn)定提供正負 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。 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 產(chǎn)型號為 5G7660，它不僅能將單電源轉(zhuǎn)換成對稱輸出的雙電源，還能通過幾片串聯(lián)方式獲得多倍壓輸出，其空 載時轉(zhuǎn)換效率高達 %，帶負載后轉(zhuǎn)換效率仍可達 95%， ICL7660 本身耗電小于 ，卻能向負載提供 10~20mA 的電流，其外圍電路十分簡單，只需接兩只電容即可工作。 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，但是缺點也是增加了電路成本。這樣，在三極管的 “C” 極有放大的交流信號，把這個信號通過 2只 4u7 電容和 2 支 1N4148 二極管，構(gòu)成倍壓整流電路，可以得到負電壓供給 ICL7107 的 26 腳使用。 XXIV 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。 4 穩(wěn)壓直流電源的測試 電源的輸出顯示精確度與紋波測試 測試方法為空載狀態(tài)下電源的輸出接萬用表和示波器然后將電源的輸出顯示數(shù)值與萬用表顯示數(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。 XXV 表 3 電源的測試數(shù)據(jù) 電源顯示數(shù)值（ V） 萬用表實測值（ V） 最大值 Vmax（ V） 最小值 Vmin（ V） 峰 峰值 Vpp（ V） 600 400 400 400 400 400 400 400 600 400 400 400 400 400 400 400 400 600 600 600 隨機抽取的幾組數(shù)據(jù)如表 4所示。其中系列 1為電源顯示數(shù)值，系列 2為萬用表實測值 圖 17 測試數(shù)據(jù)的折線圖 1 XXVII 示波器測試數(shù)據(jù)的折線圖如圖 18 所示。 圖 18 測試數(shù)據(jù)的折線圖 2 紋波是一個直流電壓中的交流成分。 紋波的示意圖如圖 19 所示： XXVIII 圖 19 紋波的示意圖 電源顯示 、 、 和 時在示波器上的截圖如圖 圖 2圖 2圖 23 所示。 將變阻 器的阻值調(diào)至 100Ω ，使電源的輸出為 5~12V， 1V為步進 ， 測出電流 的數(shù)值 。 XXX 表 5 負載阻值 100Ω 時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，測出電流 的數(shù)值 。 表 6 輸出電壓 9V 時不 同負載阻值下的電流數(shù)值 電 阻 (Ω) 電流（ mA） 100 120 140 160 180 將使電源的輸出為 12V，改變變阻器的阻值， 20Ω 為步進，測出電流 的數(shù)值。 XXXI 表 7 輸出電壓 12V 時不同負載阻值下的電流數(shù)值 電 阻 (Ω) 電流（ mA） 100 120 140 160 180 5 結(jié)語 結(jié)論 電源的調(diào)壓范 圍是 ，最大輸出電流為 ，電源的調(diào)壓精度較高，顯示準確，紋波系數(shù)較低，能夠驅(qū)動小功率負載。在設(shè)計過程中可以看出，匯編語言有著其獨特的魅力，它簡單易學(xué)，語法錯誤容易糾正；用單片機實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源 的的設(shè)計是比較方便和易于實現(xiàn)的。 但在功能上還不夠強大 ,沒有顯示預(yù)置電壓等等，還可以進一步得到提高。這也使我明白了一個道理，沒有人可以事無巨細，全 部做到?jīng)]有遺漏，總有些你能力無法企及的地方。通過這次的畢業(yè)論文設(shè)計，不僅提高了我解決問題的能力，更是鍛煉了我自己動手編程能力，為我今后的發(fā)展提供了寶貴的實踐經(jīng)
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