数控直流稳压电源的设计终审稿)

数控直流稳压电源的设

计

文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

数控直流稳压电源的设计

一、 设计任务和要求

设计一个数控直流稳压电源。

1. 基本要求：

1) 利用实验室提供的低压交流电源，设计整流、滤波、稳压电路； 2) 至少能输出4个档：3V 、5V 、9V 、12V ，用数码管显示； 3) 输出电流要能达到1A 以上，且纹波≤5mV 。 2. 发挥部分：

1) 输出增加了一个7V 的档，进而变为5个档；手动开关控制档的转换。

2) 用ADC0809（模/数转换器）将输出的电压模拟量转换为数字量并输出给译码显示电路

以显示正确数字。 二 方案论证

1.可调稳压控制部分

方案一:直接由开关控制档位 5 个单刀单掷开关

手动控制开关,使输出电压分别为

此方法电路简

单,

控制方便.

方案二;由多路模拟开关在脉冲CP 的作用下来控制开关

CP 脉冲

由脉冲控制多路模拟开关,脉冲由信号源直接给定.此方法比依赖与信号源的CP,且不容易控制.

综合的看上述两种方案,方案一电路简单,控制方便;方案二对CP 的依赖性比较大,在实际应用方面不够灵活.因此对可调稳压器的控制部分应采用方案一. 2.显示电路

方案一:模拟量经模数转换电路输入后，输出转换成数字量，再利用一片共阴极七段显示器显示，结构框图如下： →

→

→

此方案的优点是比较直观，易懂，而且容易调试，也能满足题目中所给的要求，但是当输出电压为

12v 时,

显示器显示以乱码＂└┘＂代替，不利于读数。

方案二：以方案一为基础，在经过模数转换输出后，加入一些简单的逻辑门，再利用两片共阴极七段显示器显示，结构框图如下：

↗

→

↘

的要求。 上述两个方案经实践证明均可行，但方案一不能很好的显示两位十进制数，故选择方案二。

二、 设计方案

根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。它包括整流电路、滤波电路、可调稳压电路、数/模转换电路和译码示电路等五个部分组成。经过整流、滤波、稳压电路后，可得到一个稳定的输出电压值，其中因为输入为低压交流电源,所以整流电路中不需变压器,而可调的稳压电路可通过换档得到不同的输出电压值；A/D 转换器是将此模拟输出量转换为数字输出量，并送给译码显示电路显示出此值。

图1

三、 电路设计

1. 整流、滤波电路设计

电路如图2所示。整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。

首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如图2所示。

图2 整流滤波电路

其中虑波电容可选择C=1000μF ，50V 的电解电容。高频瓷片电容C1=0.1uF,是为了滤除高频干扰和改善电源的动态特性。 其基本计算:

电路的输出电压U I 应满足:U ≥U omax +（U I -U O ）min+△U I

式中，U omax 为稳压电源输出最大值；（U I -U O ）min 为集成稳压器输入输出最小电压差；U RIP 为滤波器输出电压的纹波电压值（一般取U O 、（U I -U O ）min 之和的10%）；△U I 为电网波动引起的输入电压的变化（一般取U O 、（U I -U O ）min 、U RIP 之和的10%）。U 2=U I / 1.1～1.2

在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出 电流的关系为： Ｉ2=(1.5～2)I I ≈(1.5～2)I O =1.5×0.5=0.75A

2.稳压电路设计

为了满足稳压电源最大输出电流1A的要求，可调稳压电路选用三端集成稳压器

CW317，该稳压器的最大输出电流可达 1.5A，稳压系数、输出电阻、纹波大小等性能指标均能满足设计要求。要使稳压电源能在3～12V之间调节，可采用图3所示电路。

图3. 可调稳压电路

手动控制开关s1,s2,s3,s4,s5.使输出电压分别为3V,5V,7V,9V,12V.下面以开关S1为例说明稳压源的调节作用:

图中可调稳压源为CW317

CW317的几个重要参数:

输出电压可调范围：1.2～37V；

最大输出电流：1.5A；

电压调整率：0.01%/V；

负载调整率：0.1%；

输出与输入电压差允许范围：3～40V。

R1=10K,Vo=1.25*(1+R3/R1),所以只要控制R3/R1的比值就可以控制输出电压的大小,选择合适的电阻就可以实不同的档位.

3.A/D转换器

A/D转换器芯片ADC0809简介

8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。

图4《ADC0809引脚图》

1). ADC0809的内部结构

ADC0809的内部逻辑结构图如图5所示。图中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，

图5《ADC0809内部逻辑结构》

其译码输出用于通道选择，其转换结果?通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连。

2)．信号引脚

ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图4。

对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：

IN

7～IN

——模拟量输入通道

ALE——地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。START——转换启动信号。START上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。本信号有时简写为ST.

表3-1 通道选择表

A、B、C——地址线。通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。其地址状态与通道对应关系见表3-1。

CLK——时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHz的时钟信号

EOC——转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。

D 7～D

——数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D

为最

低位，D

7

为最高