基于数显直流稳压电源的毕业设计(编辑修改稿)

基于数显直流稳压电源的毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

最小输入输出电压差： 3V DC 集成稳压器有多种型号供选择，每种型号有着不同的性能指标，可用于功能要求不一样的各种电路。 表 1为几种集成稳压器的型号与性能指标： 表 1 几种集成稳压器的型号与性能指标 类型 三段固定 三端可调 大电流可调 参数 符号 单位 78Mxx、 79Lxx lm31 LM337 LM138 输入电压 V1 V +（ 840） +（ 340） 35 输出电压 V0 V +（ 524） +（ ） 最小电压差 （ ViVo） min V +() 电压调整率 Sv %V 318 电流调整率 Si % 1215 温度系数 S /℃ 300 (075) ℃ 纹波抑制比 RR dB 536 60 6 7780 6075 调整端电流 Id uA 50、 65100 输出阻抗 Zo Ω 最小负载电流 Iomin mA 输出电流 Io A 空挡（ ） M（ ） L（ ） 最大功耗 Pmax W 输出噪声电压 Vn uV(峰 峰值 ) 470、 125600 50 ICL7107三位半 LCD/LED显示 A/D转换器 6 ICL7107是现时一种在数字仪表领域上应用非常广泛的三位半 A/D转换器，它的用途非常广泛，不仅可以用于制作数字显示电压表，电路稍加改造，还可以用于制作数字电流表和数字温度计等实用的电路或仪表。 ICL7107是一种高性能，高效率，低功耗的三位半 A/D转换器电路。 它集成了七段译码器，显示驱动器，参考源和时钟系统，并且可以直接驱动发光二极管。 ICL7107芯片将高精度，低成本和通用性非常好地集于一身，而且极性误差小于一个字。 真正的差动输入和差动参考源在各种各样的 系统中都发挥了非常大的作用。 而且，只要用十来个作用的无源电子元件和 LED发光管就可以与 ICL7107构成一个具有高性能的仪表面板，充分表现出 ICL7107芯片的低成本还有电路设计简单等优点。 ICL7107芯片共有 40个引脚，芯片的第一脚，是将芯片正放，眼睛面对芯片的型号字符，在芯片的左下方就是它的第一脚。 当知道了那个脚是第一脚，按照逆时针方向排列，依次是第二引脚到第四十引脚。 芯片的第一引脚是供电，需要接入 DC5V的电压。 第 36引脚是基准电压，正确数值时 100mv，第 26引脚是负电源引脚，它的电压数值是负 的，最好是 ，不能够是正电压或者零电压。 芯片第 31引脚是信号输入引脚。 芯片的电源地是 21脚，模拟地是 32脚，信号地是 30脚，基准地是 35脚，在通常的情况下，这四个引脚都接地。 下面给出 ICL7107芯片的管脚排列图，如图 4所示： 7 图 4 ICL7107 的管脚排列图 表 2为 ICL7107芯片的各种极限参数的表格，包括工作温度、储存温度、热阻和最大结温等。 表 2 ICL7107的极限参数 参数类型 型号 符号 参数范围 单位 电源电压 ICL7106 V+~V 15 V 电源电压 ICL7107 V+~GND 6 V 电源电压 ICL7107 V~GND 9 V 模拟输入电压 ICL7106/ICL7107 V+~V 参考源输入 ICL7106/ICL7107 V+~V 时钟输入 ICL7106 TEST~V+ 时钟输入 ICL7107 GND~V+ 工作温度 ICL7106/ICL7107 Topr 0~70 ℃ 贮存温度 ICL7106/ICL7107 Tstg 65~150 ℃ 热阻 ICL7106/ICL7107  50 ℃ /W 8 最大结温 ICL7106/ICL7107 150 ℃ 3 可调稳压直流电源的设计 可调稳压直流电源的基本组成 稳压电源一般分为五部分，由变压器降压电路，全桥整流电路，滤波电路，稳压电路和保护电路组成。 稳压电源电路图如图 5所示。 T R 1T R A N 2P 2 SB R 1D F 00 5 MC122 00 uC20. 1 uD1D I O D E LE DR11kVI3VO2ADJ1U1LM 31 7 LR2P O TR320 0 RD61N40 0 2D51N40 0 2Q190 1 3R4 R5R6C4C310 uC510 u 图 5 稳压电源电路原理图 Lm317可调式集成稳压电源的原理图如图 5所示，只要接线正确，一般能良好地实现它的功能。 交流 220V电压经过电源变压器降压整流后得到直流电压 Vin，电压 Vin经过滤波电路 输入到集成稳压器的输入端，在集成稳压器输出端课调出 （可调范围取决于 R2和 R3的取值，最大范围可以从 37V。 ）的电压。 为获得较高的输出电压值， LM317稳压器的调节端与地之间的电阻 R2值及其压降往往较大，在 R2两端并接一个不小于 10uF的电容 C3，可有效地抑制输出端的纹波。 由于稳压器在 1∶ 1的深度负反馈下工作，当输出端负载为容性的某一值时，稳压器有可能出现自激现象。 因此，在稳压器的输入端接入 C2，输出端接入 10uF的电解电容 C5，提供足够的电流供给，同时可以防 止可能发生的自激振荡以及减小高频噪声和改善负载的瞬态响应。 当输入端发生短路时， C5通过稳压器的调整管放电， C5值较大，则放电时的冲击电流很大，电压会通过稳压器内部的输出晶 9 体管放电，可能造成输出晶体管发射结反向击穿。 为此，在稳压器两端并接二极管 D6，输入端短路时 C5通过 D6放电，保护 LM317稳压器。 整流滤波电路 因为课题需要 5V12V的稳压直流电，所以需要用到 220V转 18V的变压器把高压的交流电转成低压交流电。 因为课题不需要用到 20V以上的电压，所以应该选用 18V24V的变压器，这 样可以降低 LM317集成芯片的功耗，达到低功耗，高效率的要求。 整流电路 整流电路的任务是将交流电变换成直流电。 完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。 在小功率整流电路中，常见的集中整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。 本设计采用单相桥式整流电路。 单相桥式整流电路是工程上最常用的单相整流电路。 在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，当正半周时，二极管 V V3导通（ V V4截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周；当负半周时，二极管 V V4导通（ V V3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。 桥式整流电路原理图如图6所示。 V3V2V4V1RL 图 6 桥式整流电路原理图 10 选择二极管要依据二极管的反向耐压 VRM和正向电流 IF。 由于滤波电容的容量愈大，二极管导通角愈小，通过二极管脉冲电流的幅度愈大，因此，整流管的幅值电流必须加以考虑。 流过整流管的平均电流： 2D IiI  2 oi RI I I  21 0 .0 1RR adj AI I I   式中 Ii 为稳压器的输入电流， IR IR Iadj 分别为流过 R R2，以及调整端的电流，则： oD II   考虑到电容充电电流的冲击，正向电流一般取平均电流的 2～ 3 倍。 二极管最大反向电压： 2m a x 22 1 .2d iUU U 式中 U2为电源变压器次级电压有效值， Ui为整流输出电压 (即稳压器输入电压 )。 为了保证稳压器 LM317稳定运行，输入电压 Ui与输出电压 U0之差一般在 5～ 15V范围，取 UiU0=10V，得： m a x 1 .2 1 .2 ( 1 0 ) 1 2 1 .2ooidU U U U    设计时可考虑一定的余量。 根据计算， 1N4007的二极管符合设计要求，可以用作整流桥。 桥式整流电路电压和电流波形如图 7所示。 11 图 7 桥式整流电路电压和电流波形 如图 7所示，在交流电压 u2的整个周期内，负载 Rl都有同方向的电流通过， 故 Rl 上得到单方向全波 脉动的直流电压。 这样，四个二极管组成的整流桥就完成了整流的功能。 滤波电路 整流电路将交流电变为脉动直流电，但其中含有大量的交流成分（称为 纹波电压）。 所以我们需要在整流电路之后加入滤波电路进行滤波，才能得到稳定的直流电压。 对于滤波电路的选择有两种方案： 方案一：采用电感滤波电路。 由于电感在电路中有储能的作用，所以在电路中可以串联电感，当电源供给的电流增加时，它能够把能量储存起来，当电流减小时，它有可以把能量释放出来，是负载电流比较平滑，有平波的作用。 在电感滤波电路中，整流管的导电角度比较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦，但是由于铁芯的存在，比较笨重，体积比较大，而且容易引起电磁 干扰。 一般的情况下只适用于低电压，大电流的场合。 电感滤波电路图如图 8所示： 12 V3 V2V4 V1RLL1 图 8 电感滤波电路 方案二：采用电容滤波电路。 由于电容在电路中也是起到储存能量的作用，并联的电容器在电源供给的电压升高时，能够把部分能量储存起来，而当电源电压减低的时候，就能把能量释放出来，是负载电压比较平滑稳定，也就是电容也有平波的作用。 电容滤波电路比较简单，而且负载直流电压比较高，纹波也比较少，适用于负载电压较高，负载变动不大的场合，也减轻了电路设计和实际焊接的工作。 电容滤波电路原理图如图 9所示。 V3 V2V4 V1RLC 图 9 电容滤波 电路 经过分析，最终决定采用方案二。 13 经过滤波，电路的电压、电流波形如图 10所示。 滤波电解电容 C的选择原则是：取其放电时间常数 RLC大于充电周期的 3～ 5 倍，其耐压值必须大于脉动电压峰值。 对于桥式整流电路来说，脉动电压峰值为 2U2， C的充电周期等于交。