1、步進(jìn)可控直流穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：步進(jìn)可控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)姓 名：耿大延，龔克寒學(xué) 號(hào)：,班 級(jí)：09光電時(shí) 間：2011.11.15南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電光系一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 設(shè)計(jì)制作一個(gè)步進(jìn)可控直流穩(wěn)壓電源二、 實(shí)驗(yàn)原理（一）設(shè)計(jì)及原理圖1整流、濾波電路設(shè)計(jì)通常，把交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電需經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓三個(gè)環(huán)節(jié)。其結(jié)構(gòu)方框圖及信號(hào)變換流程如圖7-1-1所示：首先確定整流電路結(jié)構(gòu)為橋式電路；濾波選用電容濾波。電路如圖1所示。圖1 整流濾波電路設(shè)Uomax為穩(wěn)壓電源輸出最大值，即10v；（UI-UO）min為集成穩(wěn)壓器輸入輸出最小電壓差；URIP為濾波器輸出電壓的紋波電壓值（一般

2、取UO、（UI-UO）min之和的確良10%）；UI為電網(wǎng)波動(dòng)引起的輸入電壓的變化（一般取UO、（UI-UO）min、URIP之和的10%），則輸出電壓應(yīng)滿足下式：UUomax+（UI-UO）min+UI對(duì)于集成三端穩(wěn)壓器，當(dāng)（UI-UO）min=210V時(shí)，具有較好的穩(wěn)壓特性。故濾波器輸出電壓值：UI10+3+1.2+1.3215(V),取UI=15V.根據(jù)UI可確定變壓器次級(jí)電壓 U2。 U2=UI/1.11.2(13V)在橋式整流電路中，變壓器，變壓器次級(jí)電流與濾波器輸出電流的關(guān)系為：2=(1.52)II(1.52)IO=1.50.5=0.75(A).取變壓器的效率0.8,則變壓器的容量

3、為 P=U2I2/=130.75/0.8=12.1875(W)選擇容量為20W的變壓器。一般濾波電容的設(shè)計(jì)原則是，取其放電時(shí)間常數(shù)RLC是其充電周期的確25倍。對(duì)于橋式整流電路，濾波電容C的充電周期等于交流周期的一半，即RLC（25）T/2=25/2f,由于2f,故RLC(25),取RLC3則 C=3/RL其中RL=UI/II，所以濾波電容容量為C3II/2fUI(30.5)/ 250151.0103(F)取C=1000F。電容耐壓值應(yīng)考慮電網(wǎng)電壓最高、負(fù)載電流最小時(shí)的情況。UCmax=1.1U2max=1.11320.2(V)綜合考慮波電容可選擇C=1000F，50V的電解電容。另外為了濾除

4、高頻干擾和改善電源的動(dòng)態(tài)特性，一般在濾波電容兩端并聯(lián)一個(gè)0.010.1F的高頻瓷片電容。整流濾波后電壓圖大致情況如圖5所示。圖5整流濾波后電壓圖2可調(diào)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)為了滿足穩(wěn)壓電源輸出電流100mA的要求，可調(diào)穩(wěn)壓電路選用三端集成穩(wěn)壓器LM317，該穩(wěn)壓器的最大輸出電流可達(dá)1.5A，穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、紋波大小等性能指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求。要使穩(wěn)壓電源能在010V之間調(diào)節(jié)，電路如下圖所示。圖6 可調(diào)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)LM317的輸出電壓范圍為010V , 步進(jìn)電壓0.04V,圖7輸入電阻設(shè)計(jì)3數(shù)字控制電路設(shè)計(jì)數(shù)字控制電路的核心是可逆二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS193就是雙時(shí)鐘4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器數(shù)

5、字輸出的加/減控制是由“+”、“-”按鍵組成，按下“+”或“-”鍵，產(chǎn)生的輸入脈沖輸入到處74LS193的CP+或CP-端，以便控制74LS193的輸出是作加計(jì)數(shù)還是作減計(jì)數(shù)。圖8 數(shù)字控制電路設(shè)計(jì)4輔助電源設(shè)計(jì)要完成D/A轉(zhuǎn)換及可調(diào)穩(wěn)壓器的正常工作，需要設(shè)計(jì)一個(gè)輔助電源可以輸出5V電壓，供各芯片使用?，F(xiàn)選擇15V供電電源。數(shù)字控制電路要求5V電源，可選擇CW7805集成三端穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)。輔助電源原理圖如圖所示。圖10 輔助電源部分設(shè)計(jì) （二）電路仿真1.輔助電源的仿真在安裝元件之前，尤其要注意電容元件的極性，注意三端穩(wěn)壓器的各端子的功能及電路的連接。檢查正確無誤后，加入交流電源，測(cè)量各輸出端直流電壓值。輔助電源輸出電壓如圖11所示。由調(diào)試結(jié)果可知，穩(wěn)定后電壓為5.008V左右，誤差為0.016圖11輔助電源輸出電壓截圖2.數(shù)碼顯示管仿真按下“+”或“-”鍵，產(chǎn)生的輸入脈沖輸入到處74LS193的CP+或CP-端，控制數(shù)碼管顯示輸出，有仿真得，數(shù)碼管可以在29V間步進(jìn)顯示。 3.三八譯碼器調(diào)試按下“+”或“-”鍵，產(chǎn)生的輸入脈沖輸入到處74LS193的CP+或CP-端，控制三八譯碼器選通，由多路示波器測(cè)得輸出八個(gè)端口的電平高低，如下圖所示4可調(diào)穩(wěn)壓電源部分仿真將電路聯(lián)接好，按下“+”或“-”鍵，產(chǎn)生的輸入脈沖輸入到處74LS193的CP+或CP-端，觀察輸