电子综合设计与制作设计题目：数显可调稳压电源专业：电子信息工程班级：电子工程1401姓名：学号：指导老师：2017年6月9日摘要本设计以实现直流稳压电源的模拟、数字双线控制为主，以ICL7107作为数显转换的核心，用来实现电源输出电压数字控制以及数字的显示。

需要通过整流、滤波、变压、稳压电路将交流电转换成稳定直流电。

考虑电路的简单性和实用性，在这个设计中，选择可调输出电压集成稳压器作为稳压电路，选择数字控制控制调节输出电压，选择切换开关改变电压。

整个数控稳压电路具有结构简单、调节方便、输出电压稳定性比较强、电压小等优点。

关键词：稳压电源可调滤波整流目录前言 (1)第1章设计目的 (2)第2章设计步骤 (3)2.1总体设计思路 (3)2.2设计任务及要求 (3)第3章各单元电路工作原理 (4)3.1可调电源系统 (4)3.1.1整流滤波保护电路 (4)3.1.2稳压电路 (5)3.1.3可调电路 (5)3.2模数转换部分 (6)3.3译码显示部分 (7)3.3.1ICL7106的性能特点 (7)3.3.2ICL7106的工作原理 (8)3.3.3元件及其参数选择与连线 (8)第4章总体电路图（计算机绘制） (10)第5章元器件清单 (11)第6章焊接的方法，出现的问题及解决办法 (12)第7章调试方法，出现的问题及解决办法 (13)第8章自选题设计 (14)红外温度报警器 (14)8.1放大电路的设计 (15)8.2时钟电路的设计 (15)8.3复位电路的设计 (16)8.4发光二极管报警电路的设计 (16)8.5声音报警电路的设计 (17)第9章总结 (18)第10章参考资料 (19)前言现在随着社会的发展，人们越来越离不开电子产品，以至于数字显示可调直流电源的使用也越来越多。

它能很好的控制住电流的输入输出，更能让电子产品的使用寿命增长。

电子产品更智能化，人们对它要求也越来越苛刻。

大家都知道我们的生活越来越离不开电源，没有电就像我们的生活没有了眼睛。

所有对电源使用必须严格要求，不然随时会对我们的生活带来危险。

直流稳压电源不仅需要有良好的输出也要具有多功能化以及智能化，以精确的控制取代不精确的人为操作，这样会对各领域的使用和实验带来很多便捷和高效的效果。

所以直流稳压电源是以后的发展之一，是应大众要求的必然条件。

它在性能上不仅可以做到噪声低效率高，也节能环保，又不污染环境，还在功能上实现多功能化、智能化。

电源之所以用数字控制方法，因为这样可以控制更灵活，系统更容易升级，可靠性也可以很大程度上的提高。

就算出现状况也容易修改，它成本低，易组成多模块电源。

.第1章设计目的（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。

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=1A第2章设计步骤2.1总体设计思路（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。

2.2设计任务及要求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=1A第3章各单元电路工作原理3.1可调电源系统3.1.1整流滤波保护电路整流电路结构是常用的桥式电路；滤波选用电容滤波。

保护电路的设计原理如下图3-1所示：图3-1 整流保护电路场强效应管RFP25N06的特性是g极高电平时导通，低电平是截止。

要让电路能在过流有效截断，就必须让Q2通，使电平下拉，此时RFP25N06截止。

要使Q2导通，则要使其Vbe大于或者等于0.7V（但这条电路实际导通电压只要0.2V，原因未查出）。

由于Vbe=Vr8+Vr4-Vr6,故要调节R8、R6,使得R8的电压略小于R6,的电压，此时使Q2能有效的截止，RFP25N06导通，电路正常工作；当电路过流时，R4降压增大，使得Vbe达到导通要求，故能使得Q2能导通，25N06截止，起到保护电路的作用。

S4起到复位功能，在过流保护后，连通三极管的b、e两端，使其重新截止，使Q1重新导通，从而连通电路。

其余部分（C4、D1、R2、R3、R5、R7、DS1、R?、C3的作用）：1.在电路正常工作时，可以点亮DS1，起指示作用；2.D1起减压作用；3.R2、R3、R5、R7起分压作用保护元件，R3还起到Q1的G、S极电平差的作用；4.C3的作用：由于之后的滤波电路存在一个470uF的电容，会导致在电路接通瞬间产生大电流从而激发过流保护电路使电路断路，导致电路无法正常工作，而设置一个C3，可在电路接通瞬间起到一个分流作用——电路接通时，电容充电，在大电流流过电路稳定之后，通过R3放电，从而解决瞬间大电流的问题。

调试：不断地改变R6与R8的值，使其正常工作时能保证Q2截止，而且也能保证电流小于700mA时Q2导通，最终调试后的Vr6=5V,Vr8=4.5V,电路起到保护的作用。

存在的问题：虽然电路可能正常的保护，但在场强效应管截止时，其输出端的输出电压不为零，而是几伏，原因在于R6电阻的存在，使得输入与输出构成一个回路。

但总的来说影响不大。

图3-2 滤波电路图中3-2绿色方框部分为滤波电路，对于简单电路，可通过大中小三种电容基本上滤去大部分纹波，比如本图中之前的1000uF、10uF、104分别滤去高频、中频、低频三种纹波，但是由于之后的470uF会使电路在接通瞬间启动过流保护功能，须作调整，解决方法上面已给出，此处不再叙述。

3.1.3可调电路这部分采用最常用的三端集成稳压芯片LM317，调压部分有两种方法，可直接通过电位器调节，也可利用单片机进行数字控制。

在输出可以发现，有两个电阻对输出电压进行分压，这是采样电压的 1 %提供给数字显示模块。

图3-4 可调电路LM317输出端1脚和2脚的基准电压是1.25V，我这里选用的基准电阻是120欧，调节电阻选的是2k欧的电位器，故在模拟控制情况下单电压输出范围是（2000+120）*1.25/120=2V3.2模数转换部分（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T1＝n·20（ms）式中，n＝1，2，3，…。

例如取n＝2、4、5时，T1＝40ms、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：①时钟振荡器；②分频器；③计数器；④锁存器；⑤译码器；⑥异或门相位驱动器；⑦控制逻辑；⑧LCD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R＝120kΩ，C＝100PF，则f0＝40kHz。

f0经过4分频后得到计数频率fCP＝10kHz，即TCP ＝0.1ms。

此时测量周期T＝16000T0＝4000TCP＝0.4s，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a～g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。

3.3译码显示部分3.3.1ICL7106的性能特点图3-5 AD转换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）＋7V～＋15V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（1010Ω）。

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。

3.3.2ICL7106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。

3.3.3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 KΩ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100KΩ的金属膜电阻，R2选用2KΩ的多圈可调精密电阻，R3选用24KΩ的金属膜电阻，R4选用1KΩ的多圈可调精密电阻，R5选用47KΩ的金属膜电阻，R6选用100KΩ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。