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1、可调数显稳压电源一 实验目的1学习直流稳压电源方面的基础知识；2完成可调数显稳压电源的方案选择；3完成可调数显稳压电源的软硬件设计、开发及调试。二 实验仪器与设备1.数字示波器2数字万用表3仿真软件Multisim4模拟电子技术实验箱5 数字电子技术实验箱三 实验原理与实现方案1 小功率直流稳压电源的基本原理稳压电源的输出电压，是相对稳定而并非绝对不变的，它只是变化很小，小到可以允许的范围之内。产生这些变化的原因：一是因电网输入电压不稳定所导致。二是因为供电对象而引起的，即出负载变化形成的。三是由稳压电源本身条件促成的。第四，元器件因受温度、湿度等环境影响而改变性能也会影响稳压电源输出不稳。一
2、般地，稳压电源电路的设计首先要考虑前两种因素，并针对这两种因素设计稳压电源中放大器的放大倍数等。在选择元器件时，就要重点考虑第三个因素。在设计高精度稳压电源时，必须要高度重视第四个因素。因为在高稳定度电源中，温度系数和漂移这两个关键的技术指标的好坏都是由这个因素所决定的。一般直流稳压电源是由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成 如图1所示：图1直流稳压电源的基本组成电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的交流电压值。整流电路的作用是将交流电压变成单方向脉动的直流电压；滤波电路将脉动直流中的高次谐波成分滤除，减少谐波成分，增加直流成分；稳压电路采用负反馈技术，进一步稳定整
3、流后的直流电压。2 可调数显稳压电源的实现方案（1）整体方案经过系统地分析与比较，我们采用以下方案来实现可调数显稳压电源系统的设计：该系统主要由变压器、整流电路、滤波电路、可调稳压模块和数显模块等组成，其中在数显模块上分别采用由ADC0809与数字芯片搭建的数字电路来实现。对于各个模块的设计与分析，我们将在以下的报告中给出详细的说明。（2）整流电路整流电路利用二极管的单向导电作用将交流电压变成单方向脉动的直流电压，本实验采用单向桥式整流电路。单向桥式整流是四个二极管接成的电桥，其输出电压脉动较小，正负半周均有电流流过，电源利用率高，输出的直流电压比较高。所以桥式整流电路中变压器的效率较高，在同
4、等功率容量条件下，体积可以小一些，其总体性能优于单相半波和单相全波整流电路，如图2所示图2 单向桥式全波整流电路该电路工作原理如下：设次级变压器的交流电压为。当vi 0时，二极管D2及D3导通，D1及D4截止，电流从A端沿D2RLD3流向B端；当vi 0时，vi通过D1及D3向C充电；在交流电源的负半周，即vi I1，故可以忽略，式1可简化为 LM317稳压器的电路特点是输出电压连续可调，调节范围较宽，且电压调解率、电流调节率等指标优于固定式三端稳压器。当外部电容应用于任何集成电路稳压器时，有时必须加保护二极管以防止电容在低电流点向稳压器放电。图6带保护二极管的电压稳压器图6显示了在输出电压超
5、过25V或高电容值(Co25Uf，CAdj10uF)时带所推荐的保护二极管的LM317。二极管D1防止输入短路时Co经集成电路放电。二极管D2防止输出短路时电容CAdj放电对集成电路放电。二极管D1和D2的组合防止输入短路时CAdj通过集成电路放电。（5）数显电路数显电路有两种方案：其一是利用单片机Atmega16内部A/D转换模块把待测电压从模拟信号转换成数字信号，之后通过数码管显示；其二是利用电阻分压，经过ADC0809进行模数转换，把输出的二进制通过门电路转换成BCD码，利用74LS48驱动数码管显示。实验当中，由于时间问题，在这一方案上我们没有加门电路，而是直接通过译码器驱动数码管显示
6、二进制值00FF。本设计通过数码管显示系统输出电压，电压信号的采集是通过电阻按比例分压后输入模数转换芯片ADC0809，转换成二进制数字信号后通过搭建的门电路转换成BCD码，处理成实际电压值对应的数值，利用74LS48驱动，通过三位共阴数码管显示出来。因此电压显示模块重点使用到ADC模块和数码管的原理和显示方式。ADC0809是采样频率为8位的、以主次逼近原理进行模数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟信号中的一个进行A/D转换。其主要特征有：具有转换起停控制端，转换时间极短，模拟输入电压范围为05V，不需零点和满刻度校准，低功耗，约15mV。
7、其工作过程是：首先输入三位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将主逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。四 实验数据测试与分析1 变压器原、副边电压测试理论值测量值原边电压220V227V副边电压12V12V13.51V13.57V2 整流电路输出电压平均值根据公式可得电压平均值整流滤波电路输出波形为3 PWM
8、占空比不变，调节系统输入电压Vin测试系统空载输出电压Vout。12345678VinVout4 稳压电路输出纹波电压波形图分析：5 ADC电路输入电压、相应的输出数字量以及显示值待测电压分压后输入电压输出数字量显示值25.52V5V11111111FF10.21V201100110660V0V0000000000五 实验小结在做电类实验的时候发现，在实验系统中电源模块占据了举足轻重的地位。因此对于各种电子系统电源的设计尤为重要。一个好的电源模块不但可以给整个系统提供稳定的电源还可以提高系统的抗干扰性能，是设计一个良好电子系统不可缺少的部分。在整个实验系统中深入的学习了基于LM317直流稳压电源的设计过程。通过学习电源的电压采集和数显系统，可以很好的了解数码管的使用方式和AD数据采集模块的工作原理。在整个实验中系统的学习了电源的常用设计方法和基本工作原理。这为以后其他系统设计提供了参考的思路和基础知识的积累，也为以后深入学习打下了良好的基础。