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程控直流稳压电源设计报告
一、设计要求:
本次设计的目的是设计一个可调直流稳压电源并采用数码管实时显示输出电压。设计要求是采用220V作为电源,~30V,最大输出电流为1A。本次设计的意义是通过本设计加深对电子技术课程的理解,了解一般设计过程,掌握一种电子电路设计软件以及51单片机的使用方法。
二、设计方案:
采用三端集成稳压器来构成最终的稳压电路,该方案选择输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器LM317,输出电压调整范围较宽,,要求电路具有很强的带负载能力。
三、单元模块电路方案设计:
电源变压器部分

功率电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u
2。电源变压器的效率为:
其中:是变压器副边的功率,是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示:
表1 小型变压器的效率
副边功率
效率




因此,当算出了副边功率后,就可以根据上表算出原边。电源变压器电压变换公式为:
=√L1/L2
其中:N1为原边线圈扎数,N2为副边线圈扎数,L1为原线圈的电感量,L2为副线圈的电感量。
由于LM317L的输入电压与输出电压差的最小值,输入电压与输出电压差的最大值,故LM317L的输入电压范围为:

即

取U2=29V
变压器副边电流I2>Iomax = 1A,取I2 =
因此,变压器副边输出功率:
由于变压器所以变压器原边输出功率,为留有余地选用功率为50W的变压器。
整流滤波部分

在稳压电源电路设计中一般用四个二极管组成桥式整流电路来完成整流功能,整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成,其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除,以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压u2的有效值U2的关系为:
在整流电路中:
流过每只二极管的平均电流为:
其中:R为整流滤波电路的负载电阻,它为电容C提供放电通路,放电时间常数RC应满足:其中:T = 20ms是50Hz交流电压的周期由于,Iomax = 1A,IN4001的反向击穿电压,额定工作电流,故整流二极管选用IN4001.
根据和公式
可求的
所以滤波电容
电容的耐压要大于,故滤波电容C1取容量为2000uF
稳压部分
由于输入电压(电网电压)u1发生波动、负载和温度发生变化时,滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此,为了维持输出电压UI稳定不变,还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素(电网电压、负载、环境温度)发生变化时,能使输出直流电压不受影响,而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。
可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器,有输出正电压的CW317系列(LM317L)三端稳压器;有输出负电压的CW337系列(LM337)
三端稳压器。在可调式三端集成稳压器中,稳压器的三个端是指输入端、输出端和调节端。稳压器输出电压的可调范围为Uo= ~ 37V,最大输出电流Iomax =。输入电压与输出电压差的允许范围为:UI -Uo = 3 ~ 40V。
图5(a) 可调式三端稳压
在图三中,R1与U3,U4组成输出电压调节电路,U3,U4为精密可调数字电位器。电容C3可以进一步消除纹波,电容C2还能起到相位补偿作用,以防止电路产生自激振荡。D1,D2对电路起保护作用。U3,U4采用10位可调数字电位器,最大阻值为10K。图中采用两个MAX5483并联,其最大阻值为5K。
可将两个并联的数字电位器等效一个可调电位箱,其等效图为:
将两个并联的数字电位器等效变阻箱,设其接入电阻为Rv,则
输出电压Vout=*(1+Rv/R1),<Vout<=30V.
单片机控制和数码管显示
单片机控制和数码管显示电路
,,,1,2,5通过加减可得到想要的电压值,单片机控制数值电位器调节到相应的位置并保持直到下一次输入,同时通过数码管显示其值。
实验电路总图为:
四、程序:
// 共阴数码管 P0段选,P2位选,P1矩阵键盘,~
#include<>
#include<>
#define uchar unsigned char
sbit SCLK=P3^3;
s