XXXXX 大学电子课程设计报告题目：数控直流稳压电源系名专业年级姓名指导教师xxxx年x月xx日目录1 课程设计的目的 (3)2 课程设计题目的描述和要求 (3)3 课程设计报告内容 (3)3.1 总体设计方案及总体方框图 (3)3.2 单元电路设计及工作原理 (4)3.3 元件型号及参数 (9)3.4 元件清单 (13)3.5 系统总体电路图 (13)3.6 系统的调试步骤及方法 (15)3.7 测试结果 (15)3.8 调试过程中的问题及解决办法 (16)4 总结 (16)参考书目 (17)1.课程设计目的能够掌握并实际运用课本知识。
能够利用所学的电子技术知识正确分析并设计电路，将适当芯片运用到实际电路中，将课本知识转化为实际能力。
2.课程设计题目的描述和要求设计一个可以通过数字量输入来控制输出电压大小的直流稳压电源。
其具体指标如下：1．输出电压范围为0~9V，纹波电压小于10mV。
2．输出电流为500mA。
3．输出直流电压能步进调节，由“+”、“-”两键控制电压步进增和减，步进值为1V。
4．输出电压由数码管显示。
5．包括设计系统工作的辅助电源。
3.课程设计报告内容3.1 总体设计方案及总体方框图根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如下图所示。
主要包括三大部分：数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。
数字控制部分用“+”、“-”按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到D/A转换器，经D/A转换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后，去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。
3.2 单元电路设计及工作原理3.2.1 数字控制电路数字控制电路的核心是一个可逆二进制计数器，可采用同步、可预置、双时钟可逆计数器74LS192来完成。
为了消除按键的抖动，避免输出的误动作，分别在“+”、“-” 按键和计数器之间加入一个74LS123单稳触发器每按键一次时产生一个100mS左右的单脉冲，可控制计数器在0000~1001之间计数，从而控制输出电压的变化。
3.2.2 D/A转换电路D/A转换电路是将数字量转换成模拟量。
在此可采用权电阻网络D/A转换电路和电压可上下偏移的反相器构成。
运算放大器可采用LM324集成四运算放大器来完成。
该电路的输入信号接四位二进制计数器的输出端，设计数器输出高电平为UH ≈+5V，输出低电平UL≈0V。
则输出电压表达式为:Uo1=-Rf〔UH/8R·D+UH/4R·D1+UH/2R·D2+UH/R·D3〕=-Rf UH/23R〔23D3+22D2+21D1+20D〕设Uo2=-Uo1(UIN).当D3D2D1D(Q3Q2Q1Q)=1001时,要求UIN=10V，即：9=Rf UH/23R×9当UH =5V时，Rf=1.6R.取R=10KΩ,Rf由 10KΩ电阻和电阻10KΩ电位器串联组成。
3.2.3 可调稳压电路可调稳压电路是由集成稳压电路LM7805和运算放大器构成。
为了满足稳压电源最大输出电流500mA的要求，可调稳压电路选用三端集成稳压器CW7805，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0~9V之间调节，可采用下图所示电路。
设运算放大器为理想器件，所以UN≈UP。
又因为：UP=（R2/R1+R2）UIN，UN=U0-（R3/R3+R4）×5所以，输出电压满足关系式U0=UNI·（R2·/R1+R2）+（R3/R3+R4）×5令R1=R4=0，R2=R3=1KΩ。
则U0=UIN+5。
由此可见，U0与Uin之间成线性关系，当UIN变化时，输出电压也相应改变。
若要求输出电压步进增或减，UIN步进增或减即可。
3.2.4 译码显示电路译码器的作用是将计数器的计数结果进行二-十进制译码，并驱动数码管用十进制符号显示出来。
译码器采用BCD输入的4线-7段锁存译码器CC4511，显示器用七段共阴极半导体显示器SM4205，译码器和显示器之间应接限流电阻，防止电流过大烧坏数码管。
3.2.5 输入直流电源产生电路（整流滤波电路）首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。
电路如下图所示。
仿真电路图：电路的输出电压UI 应满足下式：U≥Uomax+（UI-UO）min+△UI式中，Uomax 为稳压电源输出最大值；（UI-UO）min为集成稳压器输入输出最小电压差；URIP 为滤波器输出电压的纹波电压值（一般取UO、（UI-UO）min之和的确良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%）。
对于集成三端稳压器，当（U I -U O ）min=2~10V 时，具有较好的稳压特性。
故滤波器输出电压值：U I ≥15+3+1.8+1.98≥22(V),取UI=22V.根据UI 可确定变压器次级电压 U 2。
U 2=U I / 1.1～1.2≈(20V)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=0.75(A).取变压器的效率η＝0.8,则变压器的容量为P=U 2I 2/η=20×0.75/0.8=18.75(W) 选择容量为20W 的变压器。
因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为I D =1∕2I max =1/2I Omax =1/2×0.5=0.25(A)错误!未指定书签。
每只整流二极管承受的最大反向电压为)(31%)101(202max 2V U U RM ≈+⨯⨯==选用三极管IN4001，其参数为：I D =1A ，U RM =100V 。
可见能满足要求。
一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数R L C 是其充电周期的确2～5倍。
对于桥式整流电路，滤波电容C 的充电周期等于交流周期的一半，即R L C ≥（2～5）T/2=2～5/2f,由于ω＝2πf,故ωR L C ≥(2～5)π,取ωR L C ＝3π则 C=3π/ωR L其中R L =U I /I I ，所以滤波电容容量为C ＝3πI I /2πfU I ＝(3π×0.5)/ 2π×50×22＝0.681×103(μF) 取C=1000µF。
电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。
U Cmax =1.1×2U 2max =1.1×2×20≈31.1(V)综合考虑波电容可选择C=1000µF，50V 的电解电容。
另外为了滤除高频干扰和改善电源的动态特性，一般在滤波电容两端并联一个0.01～0.1µF 的高频瓷片电容。
3.2.6 辅助电源电路设计一个满足系统工作直流电源电路，提供芯片工作电压。
3.3 元件型号及参数74LS192主要电特性的典型值型号fc Pd74LS192 32MHZ 95MW 74LS192的清除端是异步的。
当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPd、CPu）状态如何，即可完成清除功能。
74LS192 的预置是异步的。
当置入控制端（TL）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（QO~Q3）即可预置成与数据输入端（PO~P3）相一致的状态。
74LS192的计数是同步的，靠CPd、CPu同时加在4个触发器上而实现。
在CPd、CPu上升沿作用下QO~Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
当进行加计数或减计数时可分别利用CPd或CPu，此时另一个时钟应为高电平。
当计数上溢出时，进位输出端（TCU）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPu低电平部分的低电平脉冲；当计数下溢出时，错位输出端（TCD）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPd低电平部分的低电平脉冲。
当把了Cd和了Cu分别连接后一级的CPd、CPu，即可进行级联。
逻辑图如图所示。
74LS192逻辑图引出端符号见表所示。
74LS192引出端符号TC D 错位输出端（低电平有效）TC U 进位输出端（低电平有效）CPd 减计数时钟输入端（上升沿有效）CPu 加计数时钟输入端（上升沿有效）MR 异步清除端P0～P3 并行数据输入端PL异步并行置入控制端（低电平有效）7805 系列为3端正稳压电路,TO-220 封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。
内含过流、过热和过载保护电路。
带散热片时，输出电流可达 1A。
虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。
LM324中文资料,LM324应用电路图,引脚图（管脚）LM324系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器。
可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V或 16V.LM324的特点：1.短跑保护输出2.真差动输入级3.可单电源工作：3V-32V4.低偏置电流：最大100nA（LM324A）5.每封装含四个运算放大器。
6.具有内部补偿的功能。
7.共模范围扩展到负电源8.行业标准的引脚排列9.输入端具有静电保护功能LM324引脚图（管脚图）SN74123 双可重触发单稳态触发器（有清除端）SN74123引脚图（管脚图）：引出端符号： CEXT1、CEXT2 外接电容端 Q1、Q2 正脉冲输出端 /Q1、/Q2 负脉冲输出端 /CLR1、/CLR2 直接清除端（低电平有效） A1、A2 负触发输入端B1、B2 正触发输入端3.4 元件清单3.5 系统总体电路图3.6 系统的调试步骤及方法1．辅助电源的安装调试在安装元件之前，尤其要注意电容元件的极性，注意三端稳压器的各端子的功能及电路的连接。
检查正确无误后，加入交流电源，测量各输出端直流电压值。
2．单脉冲及计数器调试加入5V电源，用万用表测量计数器输出端子，分别按动“+”键和“-”键，观察计数器的状态变化。
3．D/A变换器电路调试、将计数器的输出端Q3～Q0分别接到D/A转换器的数字输入端D3～D0，将电压表一端接LM324的1脚，按动开把数码管显示器上调到0—9，调节10k的滑动变阻器，使电压表显示0~ -9v, 同理，将电压表接到LM324的7脚，调节100k的滑动变阻器，使电压表显示-5v~4v ，4．可调稳压电源部分调试将电路联接好，将电压表接到输出端，调节100k的滑动变阻器，使电压表显示0v ~ 9v。
将上述各部分电路调节器试好后，将整个系统连接起来进行通调。
3.7 测试结果3.8 调试过程中的问题及解决方法（1）在连接电路的过程中，经常会忘记将芯片供给工作电压，使芯片不能正常工作，导致电路不正常，将芯片通电后电路恢复正常。