1、步进可控直流稳压电源实验报告实验名称： 步进可控直流稳压电源设计姓 名： 耿大延，龚克寒学 号： 090402121,00402121班 级： 09 光电时 间： 2011.11.152南京理工大学紫金学院电光系一、 实验目的1、设计制作一个步进可控直流稳压电源二、 实验原理（一）设计及原理图1整流、滤波电路设计通常，把交流电转换为稳定的直流电需经过整流、滤波和稳压三个环节。其结构方框图及信号变换流程如图 7-1-1 所示：首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如图 1 所示。图 1 整流滤波电路1设 Uomax为稳压电源输出最大值，即 10v；（U I-UO）min 为集成稳
2、压器输入输出最小电压差；U RIP为滤波器输出电压的纹波电压值（一般取 UO、 （U I-UO）min之和的确良 10%） ；U I为电网波动引起的输入电压的变化（一般取 UO、 （U I-UO）min、U RIP之和的 10%） ，则输出电压应满足下式：UU omax+（U I-UO）min+U I对于集成三端稳压器，当（U I-UO）min=210V 时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：U I10+3+1.2+1.3215(V),取 UI=15V.根据 UI 可确定变压器次级电压 U 2。 U 2=UI/ 1.11.2(13V)在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出电
3、流的关系为： 2=(1.52)I I(1.52)I O=1.50.5=0.75(A).取变压器的效率0.8,则变压器的容量为P=U2I2/=130.75/0.8=12.1875(W)选择容量为 20W 的变压器。一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数 RLC 是其充电周期的确25 倍。对于桥式整流电路，滤波电容 C 的充电周期等于交流周期的一半，即RLC（25）T/2=25/2f,由于 2f,故 R LC(25),取 R LC3 则 C=3/R L其中 RL=UI/II，所以滤波电容容量为 C3I I/2fU I(30.5)/ 250151.010 3(F)取 C=1000F。电容耐压值应
4、考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。UCmax=1.1 U2max=1.1 1320.2(V)22综合考虑波电容可选择 C=1000F，50V 的电解电容。另外为了滤除高频干扰和改善电源的动态特性，一般在滤波电容两端并联一个 0.010.1F 的高频瓷片电容。整流滤波后电压图大致情况如图 5 所示。2图 5 整流滤波后电压图2可调稳压电路设计为了满足稳压电源输出电流100mA 的要求，可调稳压电路选用三端集成稳压器 LM317，该稳压器的最大输出电流可达 1.5A，稳压系数、输出电阻、纹波大小等性能指标均能满足设计要求。要使稳压电源能在 010V 之间调节，电路如下图所示。图 6 可调稳压
5、电路设计LM317 的输出电压范围为 010V , 步进电压0.04 V,图 7 输入电阻设计3数字控制电路设计数字控制电路的核心是可逆二进制计数器。74LS193 就是双时钟 4 位二进3制同步可逆计数器。计数器数字输出的加/减控制是由 “+”、 “-”按键组成，按下“+” 或“ -”键，产生的输入脉冲输入到处 74LS193 的 CP+或 CP-端，以便控制 74LS193 的输出是作加计数还是作减计数。图 8 数字控制电路设计4辅助电源设计要完成 D/A 转换及可调稳压器的正常工作，需要设计一个辅助电源可以输出 5V 电压，供各芯片使用。现选择15V 供电电源。数字控制电路要求 5V 电
6、源，可选择 CW7805 集成三端稳压器实现。辅助电源原理图如图所示。图 10 辅助电源部分设计（二）电路仿真1.辅助电源的仿真4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的连接。检查正确无误后，加入交流电源，测量各输出端直流电压值。辅助电源输出电压如图 11 所示。由调试结果可知，稳定后电压为 5.008V 左右，误差为 0.016图 11 辅助电源输出电压截图2.数码显示管仿真按下“+”或“-”键，产生的输入脉冲输入到处 74LS193 的 CP+或 CP-端，控制数码管显示输出，有仿真得，数码管可以在 29V 间步进显示。 3.三八译码器调试按下“+”或“-”键，产生的输入脉冲输入到处 74LS193 的 CP+或 CP-端，控制三八译码器选通，由多路示波器测得输出八个端口的电平高低，如下图所示4可调稳压电源部分仿真将电路联接好，按下“+”或“-”键，产生的输入脉冲输入到处 74LS193的 CP+或 CP-端，观察输出稳压值的变化情况。56图 12 对应各档位电压输出值将上述各部分电路调节器试好后，将整个系统连接起来进行仿真。电压连续变化图如下图图 13 电压连续变化图整体电路图如下：7图 14 整体电路仿真图
