电子技术课程设计——数显式直流稳压电源.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电子技术课程设计数显式直流稳压电源.精品文档.电子技术课程设计(论文)题目: 基于LM317、LM337和ICL7107的数显式直流稳压电源的设计 学生姓名 专 业_ 自动化（工） 学 号_ 班 级_ 2008 级 2 班 指导教师 成 绩_ 2010 年 12 月目录1.设计目的、内容与步骤21.1.设计目的21.2.设计内容21.3.设计步骤22.总体设计23.详细设计43.1.电源变压器设计43.2.桥式整流电路设计43.3.电容滤波电路设计43.4.由LM317和LM337构成的可调稳压电路设计53.5.由ICL7106组成的显示电路设计63.5.1.ICL7106的性能特点63.5.2.ICL7106的工作原理63.5.3.元件及其参数选择与连线83.6.电路完整原理图如下94.焊接及调试电路114.1.元件列表114.2.焊接元件124.3.调试电路125.设计结果126.设计体会136.1.主要任务和遇到的问题及其解决：136.2.其他感想13基于LM317、LM337和ICL7107的数显式直流稳压电源设计西南大学工程技术学院，重庆 4007161. 设计目的、内容与步骤1.1. 设计目的（1）、 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。（2）、 学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。（3）、 培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。1.2. 设计内容设计数显式直流稳压电压源，要求完成以下主要技术指标：（1）、 输出电压：范围±12V，纹波不大于10mV，电压值由数码管显示；（2）、 输出电压连续可调，或者具有“+”、“-”步进调整的功能，步进0.1V；（3）、 最大输出电流Iomax=1A1.3. 设计步骤（1）、 查阅有关资料，完成总体设计框图（2）、 完成设计框图各个部分的详细设计，并选择合适参数的电子元器件完成各部分电路，绘制电路原理图。（3）、 统计所有元器件的参数和数量，购买元器件。（4）、 将元器件依照电路原理图焊接至电路板上，完成电源的实物制作。（5）、 调试电路，根据需要调节元件参数，必要时，替换个别元件。2. 总体设计 串联型稳压电源有着技术成熟、电路简单、稳定度高、输出电压可以调节、电路简单和成本较低等优点，故本次设计采用串联型稳压电源。该直流稳压电源主要由五部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和电压显示电路。（1）电源变压器：将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。（2）整流电路：将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u3，它包含直流成份和许多谐波分量。本次设计采用较常用的二极管全波桥式整流电路。（3）滤波电路：滤除脉动电压u3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压u4。该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化。本次设计采用普通的电容滤波电路。（4）稳压电路：它能在电网电压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。LM317和LM337作为输出电压可变的集成三端稳压块,是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块，本次设计采用该集成稳压块，由于LM317和LM337只能输出1.25V以上或-1.25V以下的电压，通过串联稳压管实现从零伏起开始连续可调。 （5）电压显示电路： 用于显示输出电压，要求精确至0.1V，且可显示正负电压。ICL7106是目前广泛应用的一种3 位半的A/D转换器，价格低廉，电路结构简单，仅需配备5个电阻，5个电容即可构成一块直流电压表表头，故本次设计显示模块采用ICL7106设计方案。3. 详细设计3.1. 电源变压器设计电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。所选电源变压器为双1525。3.2. 桥式整流电路设计桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2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。单相全波整流电路如图 (a)所示，波形图如图 (b)所示。 (a)电路图 (b)波形图整流二极管选用型号为IN4007的二极管即可满足要求。3.3. 电容滤波电路设计并联电容滤波后，输出电压直流成份（即输出电压平均值）提高了；脉动成份降低了（即输出波形平滑）。取2只/25V的电解电容相并联作为滤波电容 。3.4. 由LM317和LM337构成的可调稳压电路设计这类稳压器是依靠外接电阻来调节输出电压的,为保证输出电压的精度和稳定性，要选择精度高的电阻,同时电阻要紧靠稳压器，防止输出电流在连线上产生误差电压。三端可调式稳压器的典型应用电路的输出电压为:由于LM317的输出电压， LM337的输出电压可在R2和地之间串联一个1.25V的稳压管来抬高或降低电压，实现电压从零开始连续可调。因此可以得到实际应用电路如下图所示：3.5. 由ICL7106组成的显示电路设计3.5.1. ICL7106的性能特点ICL7106是目前广泛应用的一种3 位半的A/D转换器，价格低廉，电路结构简单，仅需配备5个电阻，5个电容即可构成一块直流电压表表头，故本次设计显示模块采用ICL7106设计方案。具体的说，ICL7106具有以下优点：（1）7V15V单电源供电，可选9V叠层电池，有助于实现仪表的小型化。低功耗（约16mW），一节9V叠层电池能连续工作200小时或间断使用半年左右。（2）输入阻抗高（1010）。内设时钟电路、2.8V基准电压源、异或门输出电路，能直接驱动3½位LCD显示器。（3）属于双积分式A/D转换器，A/D转换准确度达±0.05，转换速率通常选2次秒5次秒。具有自动调零、自动判定极性等功能。通过对芯片的功能检查，可迅速判定其质量好坏。（4）外围电路简单，仅需配5只电阻、5只电容和LCD显示器，即可构成一块DVM。其抗干扰能力强，可靠性高。3.5.2. ICL7106的工作原理ICL7106内部包括模拟电路和数字电路两大部分，二者是互相联系的。一方面由控制逻辑产生控制信号，按规定时序将多路模拟开关接通或断开，保证A/D 转换正常进行；另一方面模拟电路中的比较器输出信号又控制着数字电路的工作状态和显示结果。下面介绍各部分的工作原理。（1）模拟电路 模拟电路由双积分式A/D转换器构成。主要包括2.8V基准电压源（E0）、缓冲器（A1）、积分器（A2）、比较器（A3）和模拟开关等组成。缓冲器A4专门用来提高COM端带负载的能力，可谓设计数字多用表的电阻挡、二极管挡和hFE挡提供便利条件。欲测量2V以上的直流电压，必须利用精密电阻分压器对UIN进行衰减。积分电阻应采用金属膜电阻，积分电容宜选绝缘性好、介质吸收系数小的聚苯乙烯电容或聚丙烯电容。 为了提高仪表抗串模干扰的能力，正向积分时间（亦称采样时间）T1应胜频周期的整倍数。我国采用50Hz交流电网，其周期为20ms，应选T1n·20（ms）式中，n1，2，3，。例如取n2、4、5时，T140ms、80ms、100ms，能有效地抑制50Hz干扰。这是因为积分过程有取平均的作用，只要干扰电压的平均值为零，就不影响积分器输出。但n值也不宜过大，以免测量速率太低。（2）数字电路 数字电路如下图所示。主要包括8个单元：时钟振荡器；分频器；计数器；锁存器；译码器；异或门相位驱动器；控制逻辑；LCD显示器。时钟振荡器由ICL7106内部反相器F1、F2以及外部阻容元件R、C组成。若取R120k，C100PF，则f040kHz。f0经过4分频后得到计数频率fCP10kHz，即TCP0.1ms。此时测量周期T16000T04000TCP0.4s，测量速率为2.5次秒。f0还经过800分频，得到50Hz方波电压，接LCD的背电极BP。LCD须采用交流驱动方式，当笔段电极ag与背电极BP呈等电位时不显示，当二者存在一定的相位差时，液晶才显示。因此，可将两个频率与幅度相同而相位相反的方波电压，分别加至某个笔段引出端与BP端之间，利用二者电位差来驱动该笔段显示。驱动电路采用异或门。就能显示所需数字。3.5.3. 元件及其参数选择与连线：经计算和查阅有关资料，依照以下参数选择元件即可构成显示电路，完成显示功能：2 K可调电阻最好选用多圈可调精密电阻，分压电阻选用误差较小的金属膜电阻，其他器件选用正品即可。R1选用100K的金属膜电阻，R2选用2K的多圈可调精密电阻，R3选用24K的金属膜电阻，R4选用1K的多圈可调精密电阻，R5选用47K的金属膜电阻，R6选用100K的金属膜电阻。C1选用0.22uF的CCB电容，C2选用0.47uF的CCB电容，C3选用0.1uF的陶瓷电容。C4选用100 pF的CCB电容。3.6. 电路完整原理图如下：4. 焊接及调试电路4.1. 元件列表元件类型参数数量电阻120247 K124 K11.3 K21 K301M 12K滑动变阻器4电容 2200uF40.1uF610uF21.0uF20.22 uF10.01 uF10.33 uF150pF20.47 uF2集成稳压器LM3171LM3371二极管1N40079其他Icl7106、双15V/2W变压器、15cm×25cm电路板、插头、40脚集成块插槽各14.2. 焊接元件依照以下步骤焊接元件、组装电路：（1）、准备好电烙铁，剪刀、镊子、焊锡等工具，对电烙铁进行除氧化膜，涂焊锡等处理。（2）、规划元件在电路板上的位置，注意元件的总体布局，兼顾美观，开关、变阻器位置应便于用户操作。（3）、在电路板上插好元件，开始焊接，逐步完成各个模块到整个电路的焊接及连线。（4）、检查焊点，观察有无虚焊点，对部分焊点进行修整。4.3. 调试电路完成电路焊接及连线以后，按照以下步骤调试电路：（1）、接通220V电源后，调节串在ICL7106第35和36脚间的滑动变阻器，使两脚之间的电压200mV（2）、用万用表测量输出电压，将输出电压调至大约10V，调节与31脚串连的滑动变阻器，是数码管的示数与万用表一致（3）、调节输出电压大小，看是否能实现012V、0-12V可调，若不能则改变LM317和LM337的out端与adj端的电阻值，实现在全范围内连续可调。5. 设计结果（1）、完成了该稳压电源的原理图设计，经计算和查阅相关资料，得到了所需要的相关元器件的参数，依照原理图完成了电源实物的焊接及组装。（2）、输出电压测试：经测试，正输出可以从0V至11.19V连续可调,负输出可以从0V至-12V连续可调。（3）、显示模块工作不正常，屏幕有显示输出，但显示的不是正确的电压值。原因可能是由于焊点短路导致芯片损坏。（4）、误差来源分析：电网电压不稳定，有一定的波动；电容、电阻等元件在选择参数时由于某些参数的元件不是标准值，会有近似处理；电容、电阻等元件实际参数与标称值之间有一定误差；电子元件的实际参数值会随着温度、电流或电压的改变而改变；测量元件会有一定的误差。6. 设计体会6.1. 主要任务和遇到的问题及其解决：（1）、完成该稳压电源的总体设计与模块划分；刚开始进行设计时，找了大量的相关论文作为参考，徘徊于各种方案之间，但是却久久不能找出设计思路，主要是由于理论知识的淡忘与缺乏。最后，不得不回归课本，仔细复习相关知识，认真查阅相关资料，有了理论的指导，设计过程就才稍显轻松。（2）、完成显示模块的详细设计，查阅相关资料，选择合适参数的元器件；由于是第一次制作电子装置的实物，缺乏经验，没有为ICL7106配备一个40脚的集成块的插槽，还有就是误以为100pF等于0.1uf,就没买100pF的电容，多亏做项目的同学帮忙，提供了这些元器件，问题才得以解决。（3）、完成电路焊接与组装，并调试电路；刚开始焊接时，由于使用的是15cm×25cm的万能板，由于元件间隔可以调得大一点，就觉得焊接起来不会有太大的困难，于是直接就开始焊接，谁知欲速则不达，很久没摸过电烙铁的我焊得很不好。只能先找一些废旧电路板和导线练习焊接，熟练一点后才开始焊接和组装电路。6.2. 其他感想 这次电子技术课程设计，作为电气信息类专业学生的我终于能够和同伴设计并完成属于我们自己的第一个电子制品，一切都在兴奋而又紧张的状态中进行。虽然连续5天都是熬到2点多钟才睡，但也并不会觉得有多累，因为这是一个收获的过程，是一个成长的过程，也是一个为以后发展奠定基础的过程。通过这次课程设计，复习和巩固了以前的的知识自是不用说，更重要的是这是一次将我们的理论知识运用于实践的的全新体验。还有就是在整个设计制作过程中，小组成员之间（甚至不同组成员之间）密切配合，相互帮助，相互鼓励，共同完成了该次课程设计，增进了彼此之间的感情，锻炼了团结协作的能力。这次设计虽然也有美中不足的地方，但是无论如何，这是我们第一次将所学知识运用于实践，并完成了一个电子装置的设计与实物制作，这一次特殊体验让我们获益匪浅。参考文献1童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.4版.北京：高等教育出版社.20062肖晓兵. 电子技术基础课程设计.北京:高等教育出版社.1989.3胡家忠.实用电子电路手册.湖北科技出版社.1987.指导教师评语：成绩评定： 指导教师： 年 月 日