數(shù)字顯示可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

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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