数显可调直流电源设计报告.docVIP

燕山大学 课 程 设 计 说 明 书 题目：数显可调直流电源的设计 学 院：信息科学与工程学院 班 级： 光电子2班 姓 名： 学 号： 指导老师： 燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：信息科学与工程学院 基层教学单位：光电子系 学 号 学生姓名 专业（班级） 设计题目 数显可调直流电源的设计 设 计 技 术 参 数 设计可以用数码管实时显示当前输出电压的可调直流电压源 设 计 要 求 设计要求： 采用220 V市电作为所设计电源的能量来源 所设计的可调电源输出电压需要有数码管实时显示 可调直流电压输出调整范围为2.5 V~25 V 最大输出电流为1 A 输出纹波系数不超过5% 设计完成经过仿真验证后，使用ultiboard 9 生成电路的电路板。 工 作 量 2周 工 作 计 划 第一周：查阅相关资料，学习multisim软件的使用，根据要求设计电路。 第二周：完成电路绘制调试，使其可以达到设计要求，并答辩撰写课设说明书。 参 考 资 料 1、《模拟电子技术》 康华光主编 高等教育出版社 2、《电路理论》 邱关源主编 高等教育出版社 3、《数字电子技术》 阎石主编 高等教育出版社 设计题目 数显可调直流电源的设计 设计要求 （1）采用220 V市电作为所设计电源的能量来源 （2）所设计的可调电源输出电压需要有数码管实时显示 （3）可调直流电压输出调整范围为2.5 V~25 V （4）最大输出电流为1 A （5）输出纹波系数不超过5%。 （6）设计完成经过仿真验证后，使用ultiboard 9 生成电路的电路板 设计方案 根据设计要求，数显可调直流电源可分为电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、电压显示电路五部分。具体设计及各部分如下： 电源变压器部分 用变压器将220V交流电变为22V交流电，变压需综合考虑后面LM317等器件对输入电压的要求，及输出电压的范围要求。LM317输入输出工作压差为3~40V，要求输出电压可调范围为2.5~25V，电路图如图一所示。 图一 变压电路图 整流滤波电路部分 整流采用四个二极管组成的单相桥式整流电路，使在电压的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。Ω（暂定）的滑动变阻器。LM317后的电容是为了提高瞬态响应性能。 电压显示电路部分 数显部分要完成模数转换，采用ADC，因为ADC电压采样范围有限，而2.5-25V远超出此范围，故在稳压后用一个7kΩ和一个1kΩ的电阻分压，ADC实际只在输出电压的1/8的范围内采样，由于显示部分是用的16进制数显示，所以可以在接数码管引脚时将引脚左移3位，纠正分压带来的显示错误，数码管余位接地。另外，ADC有工作频率，故还需设计一个提供方波的电路为ADC工作频率调节提供服务，电压显示电路图如图五。 图五 电压显示电路图 系统工作原理 完整电路图如图六所示 图六 完整的电路图 220V市电经匝数比为10.5:1.3的变压器变压，将电压值降低到27V左右，后经电容滤波，滤除脉动直流电里的大部分纹波，得到较平缓的波形（如图七所示），然后通过LM317前置电容再次滤波，并进入LM317进行稳压，最后输出平稳的直流电，输出电压可以通过调节LM317下方的滑动变阻器R2来进行改变，整个电路输出电压调节范围为1.255-26.505V，包括2.5-25V，满足设计要求。 图七 滤波后和稳压后的波形 从稳压电路出来以后，电压经7kΩ电阻降压后被ADC采样，ADC每秒钟采样20次，该工作频率由555定时器及其外围电路构成的方波发生电路提供， 其产生的方波频率计算公式（2）如下： 1.45/（R9+2R10）C=f(HZ) (2) ADC完成采样，将数据送到数码管显示（如图八所示）。 图八 数码管显示 最后生成的电路板如图九所示。 图九 PCB板图 元件列表： 器件 器件印迹 制造商 变压器 1个 XFMR-4PIN Generic 单相桥 1个 12-7A2A IPC-2221A/2222 LM7805CT 1片 TO-220 Generic LM317AH 1片 TO-39(H03A) Generic 滑动变阻器 1个 LIN_POT Generic LM555CM 1片 M08A IPC-7351 电阻240Ω 7kΩ 1kΩ 14.43kΩ 28.86kΩ各1个 RES13