数控直流稳压电源设计任务书

《电子线路仿真》课程设计报告DESIGN REPORT ON SIMULATION OF

ELECTRONIC CIRCUIT

题目数控直流稳压电源

学科部、系：信息学科部

专业班级：071电子信息工程

学号：

学生姓名：

指导教师：

起讫日期：2009-12-24

第一部分设计任务

1.1 设计题目及要求

设计一个有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。假定+5V和+15V电源给定。

设计要求：

（1）输出直流电压调节范围5～15V，纹波小于10 mV；

（2）输出电流为500mA；

（3）稳压系数小于0.2；

（4）由“+”、“-”两键分别控制输出电压的步进增减，步进值为1V，输出电压值用LED 数码管显示。

第二部分设计方案

2.1总体设计方案说明

根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1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变换器，经D/A变换器转化为相应的电压。此电压经过相应的放大后去控制电源的输出，使稳压器输出的电压为1V的步进增加。

2.2模块结构与方框图

第三部分单元电路设计与参数计算

3.1 可逆计数器模块

3.1.1 模块电路及参数计算

3.1.2 工作原理和功能说明

因为要求是输出5-15V的电压，只十一个电压值，而计数器74193是一个16进制的可逆计数器。我们只要用从0计数到10的几个状态，这可以通过反馈的方法实现。当74193输出0时，最后输出为5V。不能再减小了。所以通过一个四输入的或门输入到与非门U10使减“-”失效，计数器不能减计数，只能加。当加到6时或门反馈的数为1，通过U10后计数器就可以减计数了。同理，当输出15V时，74193输出为10,电压不能再加了。通过反馈输出一个0使加计数失效，电压停在15V。此时电压只能减，只有按“-”的按键减小电压。

3.2 D/A转换模块

3.2.1 模块电路及参数计算

3.2.2 工作原理和功能说明

这一模块是最主要的一个模块，左下方从左到右依次接74193输出端的Q1Q2Q3Q4,输入端依次接入的是0000～1010，这个电路的作用就是把这些数字信号转换成模拟信号。根据公式UO1=-Rf （UH/R16*D0+UH/R15*D1+UH/R19*D2+UH/R20*D3）

其中R16=2R15=4R19=8R20,根据二进制转十进制的计算公式可知，只要调节Rf到一定的值，就可已得到想要的模拟信号电压的大小。其实这是一个简单的求和电路，在模电书上可以找到。加后面一个放大器原因是数字信号经过第一个放大器后会反向，而我们要的是正向点压。

3.3 稳压调节模块

3.3.1 模块电路及参数计算

3.3.2 工作原理和功能说明

首先使用的整流电路结构为桥式电路，滤波选用电容滤波。然后经过稳压模块

U=UNR4/(R4+R3)+R2/(R1+R2)5 令UP=R4/(R4+R3)UN UN=U0-5R2/(R1+R2)得到0

R1=R3=0,R2=R4=1000欧可以得到U0=UN+5。因此R3的左端输入电压为0～10电压即可。之所以用7805稳压模块是因为使其输出电流，稳压系数，输出电阻，纹波都能够满足设计要求。

3.4 数显模块

3.4.2 工作原理和功能说明

此部分用了两个10进制可逆计数器，用来显示从5-15V的电压变化，当接电后低位计数器先置数5,然后开关J3接到高电平，进入计数状态，当计数到10时，进位信号CO为1,用此信号来触发高位计数器的加计数端，用借位信号EO 触发减计数端。

3.5电源模块

电源部分为电路提供20V、15V、-15V、5V的电压。使用的整流电路结构为桥式电路，滤波选用电容滤波，再经过稳压模块稳压输出。

第四部分整体电路

4.1 整体电路图

4.2 元件清单

按钮开关J1、J2 电阻若干可调电阻

与非门U3、U9、U10 或门U12

可逆计数器U2 74LS193N、U7 74LS192N、U8 74LS192N

运算放大器U1 LM324N

数码管U5 U8

稳压器U4 LM7805CT LM7815CT LM7915CT

变压器整流二极管电容若干

第五部分电路仿真结果

5.1电路仿真调试

5.1.1 调试步骤及测量数据

（1）辅助电源的安装调制

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）加入5V电源，用万用表测量计数器输出端子，分别按动“+”“-”键，观察计数器的状态变化。

（3）D/A变换器电路调试

将计数器的输出端分别接到变换器，当输入为0000时，调节滑动变阻器，使输出为0。当输入为1010时，使输出为10v。

（4）连接好电路，测试输出电压的值，直至满足要求为止。

5.1.2 故障分析及处理

5.2整体性能指标测量（附数据、波形等）

第六部分设计总结（心得体会）

设计电路时应当一部分一部分的做，只有把这一部分做好了才去做其它的电路，不能一次性全做完再去检测，这样的话，如果结果错了，很难找出错在哪里，只能又回头把电路拆分开分析。设计电路时也要考虑器件，有的器件没有就不能用，就需要用其它相似的器件来替代，电路设计时

就会有很大的不同。在实际电路中，由于器件的性能不同，结果常常和想象的不同，理论上可行的方案，在现实中却不行。一个好的设计不可能一次就完成，要不断的调试，不断的改进，才能做好。

第七部分参考文献

[1] 梁宗善. 电子技术基础与课程设计.华东理工大学出版社. 1994.

[2] A.P.Goutzoulis and D.R.Pape, Design and Fabrication of Acousto-optic devices, Marcel Dekker, New York, 1994

[3]张申科数字电子技术基础电子工业出版社2005

[4]康华光电子技术基础（第五版）高等教育出版社2005

[5]王连英基于Mutisim 10的电子仿真北京邮电大学出版社2009