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数控直流稳压电源.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.56M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    数控直流稳压电源的设计 一、设计要求 设计一个数控直流稳压电源 1．功能与主要技术指标 ⑴ 输出电压：0∽9．9V 步进可调，调整步距 0．1；V ⑵ 输出电流：≤500mA； ⑶ 精 ⑷ 显 ⑸ 电压调整：由“+”、“-”两键分别控制输出电压的步进增 度：静态误差≤1%FSR，纹波≤10mV； 示：输出电压值用 LED 数码管显示； 减； ⑹ 输出电压预置：输出电压可预置在 0∽9．9V 之间的任意 一个值； ⑺ 其 它：自制电路工作所需的直流稳压电源，输出电 压为±15V，+5V 二设计指导 操作人员通过按键对系统发出电压调整指令，该指令与输出电 路的状态信号一起送入数控部分电路，经过处理后产生符合指令 要求的输出电压信号，并经输出电路功率驱动后输出。当输出电 路的输出电流超过极限值时，由过流保护电路产生的信号送入数 控电路，关闭系统的电压输出，对系统的输出电路进行保护。另 外，数控部分还产生显示信息送入显示电路，将输出电压或其它 信息报告给操作人员。
    三、 “+”, “-”键控制的可逆计数器的设计 Multisim 设计电路如下： 此部分电路主要用两按钮开关和单刀双掷开关作为电压调整键，与可逆计数器 的加计数CPU 时钟输入端和减计数CPD 时钟输入端相连，可逆计数器采用两片四 位十进制同步加/减计数集成块74LS192 级联而成。最上方计数器为产生脉冲的作 用。74LS192 是双时钟，可预置数，异步复位，十进制（BCD 码）可逆计数器。 1.1 工作原理 由于输出电压从0V 到9.9V 可以调节，所以74LS192 两计数器总计数范围从 00000000 到10011001（即0~99）,而74LS192 本身为十进制可逆计数器，所以只需 两块这样的芯片级联就可以达到目的， PL 是低电平有效的预置数允许端，PL=0 时，预置数输入端P0~P3 上的数据被置入计数器。MR是高电平有效的复位端，MR=1 时，计数器被复位，所有输出端都为低电平。CPU 是加计数
    时钟，CPD 是减计数时钟，当CPU=CPD=1 时，计数器处于保持状态，不计数。 当CPD=1，CPU 由□0□变为□1□时，计数器的计数值加□1□；当CPU=1，CPD 由 □0□变□1□时，计数器的计数值减1□。TCU 是进位输出端，当加计数器达到最 大计数值时，即达到9 时，TCU 在后半个时钟周期（CPU=0）内变成低电平，其他 情况均为高电平。TCU 是借位输出端，当减计数器计到零时，TCD在时钟的后半个 周期（CPD=0）内变成低电平，其他情况下均为高电平。为实现100 进制的计数可 把第一块芯片的TCU，TCD 分别接后一级的CPU，CPD 就可以级联使用，这就达 到了0~99 的计数。 1.2操作方式 当单刀双掷开关向上时，计数器为加计数器，点击电路左上方按钮，即开始计数； 当单刀双掷开关向下时，计数器为减计数器，点击电路左上方按钮，即开始计数。 2 数字显示电路的设计 由于在multisim中四输入的七段显示器已经带有译码器功能，所以在本部分电 路设计中，直接将计数器连接到显示器上，省去了译码器的加入。高位连接计数器 的高位，低位连接计数器的地位。 Multisim 仿真如下：
    四、D/A 转换电路（数模转换器）的设计 Multisim 仿真如下： 工作原理：在multsim中，我选用了VDAC元件进行数模转换，其功能为 V0=（1/256）×（D1×1+D2×2+D3×4+D4×8）×2, 此处，设置高位基准电压为-128V，地位基准电压为-12.8V，则反相运用加法计数器， 则能得到数字信号转换所对应的模拟电压值。 五、反相求和电路 Multisim 仿真如下：
    反相求和电路的公式为 -V0=(Vi1×R1/R)+(Vi2×R2/R) 此处运用反相求和电路，是由于两数字信号所转换出的信号是高低位不同的信 号，需要运用反相求和电路按比例进行叠加。 六、调整输出的设计 Multisim 仿真电路如下： 调整输出级采用运放作射极跟随器，使调整管的输出电压精确地与D/A 转换器 输出电压保持一致。调整管采用大功率达林顿管，确保电路的输出电流值达到设计 要求。数控电源各部分工作所需的±15V 和±5V 电源由固定集成稳压器7815、7915、 和7805 提供，调整管所需输入电压，经简单整流，滤波即可得到，但要求能提供5A 的电流。输出电压的调整，主要是运用射极输出器发射极上所接的4.7K 电阻来完成 的，此反馈电阻的主要作用是，把输出电压反馈到放大器的输入级的反向输入端， 当同相输入和反向输入端I有差别是，调整输出电压使之趋于稳定，从而达到调整输 出电压的目的。 七、改进措施 本电源输出电压大小尚受限制，在需要较高输出电压时，在不改变调节精度（即 步进电压值）前提下，只要增加计数器的级联数和相应D/A 转换器的个数，扩大数 显指示范围，配合选用高电压输出运放，就能轻易地满足要求。当需要正负对称输 出电压时，只要另增一组电源，对D/A 转换器及调整输出电路稍作改动即可达到目 的。 八、本设计总体图
    运行结果测试： 当使显示器显示为99时，意思是9.9V，在输出端接入电压表测试得9.893V，误差 小于0.1V，符合要求。 调整开关，当显示器显示电压从2.4V到2.5V时，电压输出有效值也突变为2.5V， 但通过示波器的观测，可知由于调整电路的电压比较作用，使输出电压稳定于2.5V， 左右，并逐渐接近，达到了稳压的作用。仿真结果如下：
    另外，单独对工作电流测试如下，约为 5A，符合设计要求。 心得体会： 通过此次数控直流稳压电源的设计，我对数控直流稳压电源的结构有了很深的 理解，通过自己实际地设计和操作，也进一步熟悉了各种模拟和数字器件的功能和 multisim软件的基本功能，体会到了设计电子产品的过程和其深刻意义。 参考文献 ⑴ 《集成电子技术基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002 年 5 月
    ⑵ 《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000 年 ⑶ 《电子技术课程设计指导》，彭介华主编，高教出版社，1997 年 10 月 ⑷ 《新编 555 集成电路应用 800 例》 陈永甫编著 电子工业出版社 2000 年
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