数控直流稳压电源ppt电子课程设计

电子课程设计与工艺实习教材：电子课程设计与工艺实习指导书宁波大学信息科学与工程学院编设计题数控直流稳压电源设计过程:电路图设计→组装→调试→写设计调试报告电路图设计：一、设计任务与要求1、设计任务设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。2、设计要求1、输出直流电压调节范围0~15V，纹波小于20mV。2、输出电流0~500mA。3、稳压系数小于0.2。电路图设计：一、设计任务与要求4、输出直流电压能步进调节，步进值为1V。5、由“+”、“-”两键控制输出电压步进值的增或减。6、用数码管显示输出电压值，当输出电压为15V时，数码管显示为“15”。电路图设计：一、设计任务与要求1、直流稳压电源框图电源变压器整流电路滤波电路稳压电路+uO－~220V50Hz我们只对稳压电路部分进行设计，前三部分利用现成的实验室稳压电源。即uI=实验室稳压电源的输出电压+uI－电路图设计：二、设计的基本原理2、稳压电路工作原理采用串联型稳压电路，其原理图为比较放大器7基准电压电路调整管R1取样电路R2RLDZR+-UIUO+-A电路图设计：二、设计的基本原理输出电压为：比较放大器7基准电压电路调整管R1取样电路R2RLDZR+-UIUO+-A122()NOUURRR121ZRUR122()PURRR电路图设计：二、设计的基本原理显然，UO与UZ成线性关系，若UZ是数控的，则UO就可以是数控的。故稳压管可用数控电源电路代替.3、数控基准电源数控基准电源的原理框图电路图设计：二、设计的基本原理单脉冲产生电路可逆计数器D/A转换电路译码显示电路基准电压输出U'O此处,基准电压U'O代替稳压管电压UZ。数控基准电源的工作原理电路图设计：二、设计的基本原理单脉冲产生电路可逆计数器D/A转换电路译码显示电路基准电压输出U'O+记数信号－记数信号产生记数的脉冲信号，实现电压步进值的增或减。“+”键控制步进增，“－”键控制步进减。对单脉冲产生电路的信号进行“+”或“－”计数，或从预置数端直接输入所需的数值。将计数器输出的数字量转换成模拟量U'O，控制稳压电源的输出。将计数器的输出译码，显示当前稳压电源的输出。三、电路图设计㈠、总框图调整管比较放大器数控基准电源取样电路UORLUI++－－U'O三、电路图设计㈡、单元电路设计1、数控基准电源1、单脉冲产生电路单脉冲通常可以用按键产生，实际的电路有多种形式，可以由门电路构成，也可以由集成单脉冲触发器构成。GCR+VＣＣR单脉冲产生电路1+5VR-5VRG1G2G3单脉冲产生电路2单脉冲产生电路1（1）工作原理按键闭合：C充电，τ充=RC按键断开：C放电，τ放=RCG：施密特触发器，有VT+、VT-则uC与uO的波形为：GCR+VＣＣRuＣ＋－uOVT+VT-ttuOuC即按键一下，输出一个负脉冲。㈡、单元电路设计1、数控基准电源（2）R、C及VCC值估算VCC估算：必须VCCVT+VT+可根据选用的施密特触发器型号，从手册上查得。一般取VCC=5VGCR+VＣＣRuＣ＋－uOVT+VT-ttuOuCR、C估算：按键闭合后，必须能使电容C充电到VT+以上，从而使施密特触发器输出翻转。㈡、单元电路设计1、数控基准电源VT+VT-ttuOuCR、C估算：设：手按键时间为1ms充电开始到uC=VT+所需时间为tW。则：GCR+VＣＣRuＣ＋－uO(0)0,()5,()CCCCCWTuuVVutV故：()(0)ln()()CCWCCWuutRCuut5lnTRCV㈡、单元电路设计1、数控基准电源R、C估算：一般取R=10K左右；C=0.1μF左右。具体待查得VT+后计算。单脉冲产生电路2可自己看指导书。GCR+VＣＣRuＣ＋－uO故：5ln1WTtRCmsVtW必须小于手按键时间，即tW1ms。㈡、单元电路设计1、数控基准电源2、可逆计数器可逆计数器可直接用74LS192/74LS193实现。为使D/A转换方便起见，选用十六进制的74LS193。①、74LS193逻辑符号及引脚功能74LS193减计数加计数异步置0端同步置数端借位进位㈡、单元电路设计1、数控基准电源②、与前后电路连接74LS193㈡、单元电路设计1、数控基准电源单脉冲产生电路RD接双掷开关。RD=1时，直接清0；RD=0时，正常工作。单脉冲产生电路“+”按键产生步进“－”按键产生步进分别接4个双掷开关用于置数分别接D/A转换器的4个输入端。LD接双掷开关。LD=1时，计数，实现步进；LD=0时，CP上升沿时刻置数：Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D03、D/A转换电路D/A转换电路有多种型号，我们选用最常用的DAC0832D/A转换芯片为例，说明D/A转换电路的设计。①、内部结构㈡、单元电路设计1、数控基准电源&8位输入寄存器8位DAC寄存器8位D/A转换器&&VREFIout2Iout1RFAGNDVDDDGNDD7..D0ILE1WRCS2WRXFER㈡、单元电路设计1、数控基准电源&8位输入寄存器8位DAC寄存器8位D/A转换器&&VREFIout2Iout1RFAGNDVDDDGNDD7..D0ILE1WRCS2WRXFER数据输入端输入寄存器选通端DAC寄存器选通端模拟地电源5~15V数字地？ILE：信号允许端，高电平有效；CS：片选端，低电平有效；WR1：写输入端1，低电平有效。XFER：信号传送控制端，低电平有效；WR2：写输入端2，低电平有效。㈡、单元电路设计1、数控基准电源8位D/A转换器VREFIout2Iout1RFVREF：参考电压输入端，电压范围为±10V；Iout1：D/A转换器电流输出端，接外部运放的反相输入端；Iout2：D/A转换器电流输出端，接外部运放的同相输入端；RF：反馈电阻端，内部已有与倒T型网络匹配的电阻R。接外部运放的输出端。②、DAC0832基本工作方式双缓冲方式：两级寄存器均工作在输入锁存状态，即㈡、单元电路设计1、数控基准电源&8位输入寄存器8位DAC寄存器8位D/A转换器&&VREFIout2Iout1RFAGNDVDDDGNDD7..D0ILE1WRCS2WRXFERILE=0或CS=1或WR1=1WR2=1或XFER=1②、DAC0832基本工作方式单缓冲方式：一级寄存器锁存，另一级直通。㈡、单元电路设计1、数控基准电源&8位输入寄存器8位DAC寄存器8位D/A转换器&&VREFIout2Iout1RFAGNDVDDDGNDD7..D0ILE1WRCS2WRXFER②、DAC0832基本工作方式完全直通方式：两级寄存器均工作在直通状态，即㈡、单元电路设计1、数控基准电源&8位输入寄存器8位DAC寄存器8位D/A转换器&&VREFIout2Iout1RFAGNDVDDDGNDD7..D0ILE1WRCS2WRXFERILE=1CS=WR1=WR2=XFER=0③、D/A转换电路的连接及参数设置连接方式：采用完全直通方式。㈡、单元电路设计1、数控基准电源VDDILEVREFRFIOUT1IOUT2AGNDD7....D0XFERWRWRCS21－A＋DAC0832+5VU'o③、D/A转换电路的连接及参数设置参数设置：㈡、单元电路设计1、数控基准电源VDDILEVREFRFIOUT1IOUT2AGNDD7....D0XFERWRWRCS21－A＋DAC0832+5VU'o8位D/A转换器的输出电压为：765076508(2222)2256REFREFOVVUddddD因计数器输出只有4位，只能接D/A转换器中D0~D7的4位，故输出电压与输入端的选择有关。㈡、单元电路设计1、数控基准电源若选低4位，则：32103210(2222)256REFOVUdddd步进值为：256REFOVU若取步进值为0.01V，则低4位应取2.56REFVV应取合适的VREF及步进值。若选高4位，则：76547654(2222)256REFOVUdddd步进值为：4225616REFREFOVVU考虑:10REFVV高4位应取0.16REFVV若取步进值为0.1V，则低4位应取25.6REFVV高4位应取01.6REFVV③、D/A转换电路的连接及参数设置数控基准电源输出电压范围：㈡、单元电路设计1、数控基准电源VDDILEVREFRFIOUT1IOUT2AGNDD7....D0XFERWRWRCS21－A＋DAC0832+5VU'o若选低4位，则：D=00000000~00001111150~256OREFUV765076508(2222)2256REFOREFVDUddddV因故若选高4位，则：D=00000000~11110000故2400~256OREFUV①、输入电压UI的确定㈡、单元电路设计2、稳压电路调整管比较放大器数控基准电源取样电路UORLUI++－－U'O由模电知识：ImmaxinOCESUUU因设计指标：max15OUV一般2CESUV故Im17inUV考虑电源电压波动10%，则：I0.917UV即I18.9UV取I20UV比较放大器7调整管R1取样电路R2RL+-UIUO+-A数控基准电源U'O②、调整管参数选择（三个极限参数）㈡、单元电路设计2、稳压电路调整管比较放大器数控基准电源取样电路UORLUI++－－U'O由模电知识：maxmax1maxmax500CERLLIIIIImA设计指标：max0~500LImAmaxImminI1.101.12022CEaxOUUUUVmaxmaxmax5002211CCCEPIUmAVW选管子，使max1.1CMCII0~15OUVmax1.1CEOCEUUmax1.1CMCPP注意管子类型，PNP还是NPN。比较放大器7调整管R1取样电路R2RL+-UIUO+-A数控基准电源U'O③、运放的选取㈡、单元电路设计2、稳压电路调整管比较放大器数控基准电源取样电路UORLUI++－－U'O运放输出电流：maxmax/500/LIImA放设计指标：max0~500LImAmmax150.715.7OaxBEUUUV放实验室提供两种运放芯片LM353、LM342，查手册了解参数，确定引脚功能，搞清电源数值，按上选择。0~15OUV运放输出电压：运放电源电压：必须大于运放的输出电压。比较放大器7调整管R1取样电路R2RL+-UIUO+-A数控基准电源U'O④、取样电路R1、R2的选取㈡、单元电路设计2、稳压电路调整管比较放大器取样电路UORLUI++－－数控基准电源U'O输出电压：设计指标：1OUV0~15OUV比较放大器7调整管R1取样电路R2RL+-UIUO+-A数控基准电源U'O步进值：12(1)OORUUR步进值：12(1)OORUUR则：121(1)OOOURRUU④、取样电路R1、R2的选取㈡、单元电路设计2、稳压电路调整管比较放大器取样电路UORLUI++－－数控基准电源U'O比较放大器7调整管R1取样电路R2RL+-UIUO+-A数控基准电源U'O则121(1)100ORRU若0.01OUV121(1)10ORRU0.1OUV1299RR若则129RRR1、R2比例越大，调整越困难，故应选择合适的。OU实际电路中，R1可用一个固定电阻和一个可调电阻串联，以便于调整比例。⑤、纹波小于20mV的设置㈡、单元电路设计2、稳压电路产生纹波的原因有两个：1122(1)(1)256OOREFRRDUUVRRREFV变化，或12RR变化。纹波为D最大时的△UO。故选低4位1215[(1)]256OREFRUVR选高4位12240[(1)]256OREFRUVR⑤、纹波