一款新型数控可调直流稳压电源的研究

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1、一款新型数控可调直流稳压电源的研究张昌玉白亚梅苑鹏涛哈尔滨华德学院黑龙江科技大学黑龙江哈尔滨150025【文章】本文针对数控直流稳压电源系统进行研究，主要通过硬件电路的设计和分析，在传统电源的基础上增加了数字控制部分和步进控制。从而实现可以步进控制输出的电压值，且体积小，精度高，功耗小、成本低等优点。在直流稳压电源轻型化、小型化、高效化的发展历程中，数控可调直流稳压电源技术起了重要作用。【关键词】直流稳压电源；步进控制；精度0引言由于数控可调直流稳压电源在电子信息系统、电力设备、教学、科研中广泛应用。随着电子技术的发展，电子设备在人们的生活和生产中的地位也越来越重要，许多的电子设

2、备对所需的电源也提出了更高的要求。针对许多电子设备不能直接运用市电直接提供的交流电源(AC)，有的要求输出电源稳定且要求有不同档位的电源为其供电等问题，因此数控可调直流稳压电源则成为近年来不断研究和发展的新方向。它在传统电源的基础上增加了数字控制部分本文主要对硬件电路进行设计，可以改变电压的输出范围和步进系数。使得新型的数控直流稳压电源具有性能高、尺寸小、质量轻，低功耗，稳定度高、可靠性好、成本低、输出电压可以步进控制。从而克服了普通电源只能输出恒定电压值的缺点，提高电源的通用性。1硬件总体方案设计本设计采用中、小规模的集成电路来构成的数控可调直流稳压电源。变压、整流、滤波电路：

3、将电X中的交流电降压为所需要的电压范围内，在经过整流电路将交流电变换为脉动的直流；滤波电路是将脉动的直流滤除杂波变为比较光滑的直流。时钟脉冲控制电路：时钟脉冲控制电路的作用就是为数字控制部分提供一个时基信号，它的核心芯片可以由4017构成。高低电压档转换控制开关：内部由电阻，选择开关及发光二极管组成，用于控制高低电压档的转换。步进电压控制电路：由电阻、发光二极管、三极管、拨动开关组成。可调三端稳压器：可调式三端稳压器LM317是本电源的核心，其输出电压在1.25V～37V之间连续可调。稳压器把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出，并按技术指标实现输出电压可在3V～30V之间可调

4、。稳压输出及显示电路：当步进电压控制电路中的拨动开关拨动时，可调式三端稳压器LM317通过稳压输出及显示电路稳压输出对应的电压，同时拨动开关对应的发光二极管点亮。2单元电路设计2.1变压整流滤波电路的设计变压整流滤波电路由电源变压器、桥式整流电路、滤波电路组成。220V交流电压经过变压器分别降压至交流20V、12V，20V交流电压经整流滤波后供给稳压电路核心芯片LM317工作。12V交流电压经整流滤波后经过一个由LM7805稳压集成电路后变成的+5V的直流电压供给电路中的芯片和时钟发生器等工作。2.2时钟脉冲控制电路和步进电压控制电路时钟脉冲控制电路和步进电压控制电路由计数/分配

5、器集成电路（CD4017）、CD4011、电阻器、电容器、晶体管和发光二极管等组成。其电路原理图如图1所示。图1中，时钟发生器提供的计数脉冲，经CLK脚（14脚）输入到4017芯片。每计数一次Q0～Q9依次输出高电平，每次只有一个Q端保持高电平，再经过步进电压控制电路中对应的发光二极管，使发光二极管像跑马灯一样轮流点亮，处于扫描状态（此时步进电压控制电路中的所有开关处于断开状态）。当闭合任意一个步进电压控制电路中的开关Sn时，Qn高电平经由开关加至（13脚），端得到高电平后保持原状态，停止计数，其对应的Qn图5最短路径返回控制流程图实验研究ExperimentalResearch

6、017电子制作端维持输出高电平，因此只有Sn对应的发光二极管点亮，同时其对应的晶体管Qn导通，通过步进电压控制电路中的R9电阻接至LM317的调整端输出相应电压。由此可见，随着不同开关Sn闭合，步进电压控制电路接到LM317调整端的电阻值依次变化，实现步进输出电压的目的。2.3输出电路输出电路如图2所示。主要由多谐振荡器、晶体管、12V直流继电器、稳压二极管等元器件组成。当多谐振荡器发出时钟脉冲后，晶体管T1、T2导通使继电器线圈的一端得电。电阻器R1接滤波电路的输出端，得电后使继电器线圈的另一端得电。2.4高低电压档转换电路高低电压档转换电路由两部分组成，如图3所示。一部分是高

7、低电压档显示部分，由2个电阻器(R39、R40)、微型动合开关及2个发光二极管组成，当微型动合开关置于低电压档位时，发光二极管L11点亮；当置于高电压档位时，发光二极管L12点亮。若取发光二极管的导通电流为5mA，则有（VCC－VDD）/R39=5mA式中VDD为R39上的压降，在这里取Vdd=1V，所以有（5－1）/R39=5mA，计算得R39≈1K。图3高低电压档转换电路原理图另一部分是高低电压档控制部分，当微型动合开关置于低电压档位时，R32与LM317的调整端ADJ连接，