趙金杰
摘 要:小功率穩(wěn)壓電源是使用、測(cè)試和維修電子設(shè)備必備的電子產(chǎn)品。市面上出售的小功率穩(wěn)壓電源多為固定電壓輸出或雖電壓可調(diào)但沒(méi)有直觀的數(shù)字顯示,且價(jià)格比較貴,給使用者帶來(lái)了不便。文章介紹一款數(shù)字顯示電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與調(diào)試,對(duì)于電子技術(shù)工作者和電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生有實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞:穩(wěn)壓電源;數(shù)字顯示;可調(diào)
中圖分類(lèi)號(hào):TM44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
一、電源系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
數(shù)字顯示可調(diào)穩(wěn)壓電源要將220V交流電壓變成電壓數(shù)值可調(diào)的直流電壓。需要經(jīng)過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓、模數(shù)轉(zhuǎn)換、譯碼顯示過(guò)程,電源系統(tǒng)框圖表示如圖1:
各方框的功能為:
(1)變壓器:將220V交流降壓到合適的交流數(shù)值。
(2)整流:將交流電變成脈動(dòng)的直流電。
(3)濾波:濾除整流后的交流分量,輸出平滑的直流電。
(4)穩(wěn)壓:當(dāng)負(fù)載變化或電源電壓波動(dòng)時(shí)能輸出穩(wěn)定的直流電壓。
(5)A/D轉(zhuǎn)換:將輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。
(6)譯碼顯示:將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成段碼輸出并驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)字。
二、各單元電路設(shè)計(jì)
1.變壓器選取
本設(shè)計(jì)中直流電壓最大輸出要求12V,穩(wěn)壓器有大約有3V電壓降,所以電容濾波后電壓約為15V,則變壓器次級(jí)電壓有效值 U2= Uc/1.2=15/1.2=12.5V,因?yàn)槭切」β孰娫?,所以選用15V/10W小型電源變壓器。
2.整流濾波電路
整流橋的選取主要依據(jù)兩個(gè)參數(shù),即整流二極管的耐壓VRM 和通過(guò)整流二極管電流的平均值ID。
VRM =√2U2 =√2 ×15 = 21.21V ID = 1/2 IL<1A
選用1A/50V 的圓橋。濾波電容經(jīng)驗(yàn)值為470μ~1000μ,選用標(biāo)稱(chēng)值1000μ耐壓25V的電解電容。
3.三端可調(diào)穩(wěn)壓器
選用LM317可調(diào)集成三端穩(wěn)壓器。LM317 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。LM317 的輸出電壓范圍是1.25V至37V,負(fù)載電流最大為1.5A。它輸出電壓連續(xù)可調(diào),調(diào)節(jié)范圍較寬且線(xiàn)性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM317 內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。為了改善瞬態(tài)響應(yīng),可以在輸出端接電容。其典型應(yīng)用電路如圖2。
4.A/D轉(zhuǎn)換和譯碼顯示電路
A/D轉(zhuǎn)換和譯碼顯示電路選用CMOS大規(guī)模集成電路IC7107。IC7107是3 位雙積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器,最大顯示值為1999,最小分辨率為100μV,轉(zhuǎn)換精度是0.051個(gè)字,不用另加驅(qū)動(dòng)電路就能直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極數(shù)碼管,具有自動(dòng)調(diào)零和自動(dòng)極性顯示功能。IC7107集成度很高,對(duì)應(yīng)于不同的量程外接元件是固定的,不需要復(fù)雜的計(jì)算,按滿(mǎn)量程直接選取元件就可以達(dá)到滿(mǎn)意的精度。
三、調(diào)試
(1)將TEST開(kāi)關(guān)閉合,數(shù)碼管顯示為1888。
(2)將IN+ IN- 短接,數(shù)碼管顯示0.00。
(3)調(diào)1K電位器,使VREF+ VREF-電壓為100mV。
(4)輸入20V直流電壓,調(diào)2K電位器,使VIN+ VIN-電壓為200mV。
(5)調(diào)LM317穩(wěn)壓器的2.2K電位器使輸出為12V,用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電壓表監(jiān)測(cè)數(shù)碼管顯示結(jié)果。如果誤差較大,可微調(diào)與IN7107 VREF+相接的電位器。
參考文獻(xiàn):
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