数码管直流稳压电源的设计与制作(5)

2019-08-29 21:50

通常LM117/LM317不需要外接电容,除非输入滤波电容到LM117/LM317输入端的连线超过6英寸(约15厘米)。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。

输入至少要比输出高2V,否则不能调压。输入电要最高不能超过40V。输出电流不超过1A。输入12V的话,输出最高就是10V左右。由于它内部还是线性稳压,因此功耗比较大。当输入输入电压差比较大且输出电流也比较大时,注意317的功耗不要过大。一般加散热片后功耗也不超过20W。

LM317属于深度负反馈的稳压电路,其功耗比较大,所以有必要讨论一下LM317稳压模块的散热问题。

稳压器的最大允许功耗取决于芯片的最高结温TJM,当T

TJM?TAMTJM?TAMPD??R?'R?A?R?d所以器件的最大功耗必须满足PDM≤PD。 3.4 过流保护

在目前,各种直流电源产品的应用非常广泛,电源技术已经比较成熟。但是,基于成本的考虑,对于电源性能要求不是很高的场合,可采用带有过流保护的集成稳压电路,同样能满足产品的要求。过流保护电路作为电源电路中不可缺少的一个组成部分,能够有效地保护电子元件,根据其控制方法大致可以分为关断方式和限流方式,而直流电机电源较宜采用关断方式。

过流保护电路首先要有一个电流取样环节,常用做法是串联一个小电阻或者是霍尔元件来获得电流信号。由于霍尔元件体积比较大,价格昂贵,因而考虑采用串联一个小电阻的方法。

电路的过流保护原理图如图12所示。

16

Q1R4R5R6C4 图12 过流保护电路原理图

R6为取样小电阻。当电源工作时,稳压器输出端输出正向直流电压,电机开始启动。由于直流电机启动瞬时电流iout较大(约为额定电流的8~10倍),iout流过小电阻R6,并经R5对C4充电。通过设定R6、C4的值,使充电时间τ大于电机启动时间δ,Q1(9013)处于截止状态,电机启动到稳定状态后,电流恢复到工作电流。一旦电机发生短路或堵转,使电容C4两端电压达到Q1的导通电压,则Q1导通,强制稳压器的输出电压降为基准电压1.25V。

电机启动时必须满足充电时间τ大于启动时间δ,Q1不导通,电机才能正常启动。由于启动电流很大,一般是额定电流的4~7倍,可看成不变,设为I=5I0。根据图15,可得以下公式:

9013duc4UR5?R4C4()?uc4dt

i?iR5?iR4

由于R4错误!未找到引用源。R5,所以iR5错误!未找到引用源。iR5因此i约等于iR5。此时为一阶零状态输入响应,求解得:

UR4?iR5(1?e?1R4C4)

假设电容C4的电压达到0.7V为充电时间错误!未找到引用源。,得:

iR5??R4C4ln??iR5?0.7

17

设电机负荷在额定状态下运行,电机电流I0已经稳定。电机短路或堵转后,电流突然增大到短路电流IS,电容C4开始充电。考虑一定的设计余量,取保护电流设定值IG

Uc4?IcR5?R5(Io?Ic)e?1R4C4

假设错误!未找到引用源。增大到V2导通电压0.7的充电时间为错误!未找到引用源。’,则错误!未找到引用源。’必须小于允许短路时间t,即:

R5Ic?R5Io?'?R4C4ln()R5Ic?0.7

要使保护起到作用,uc4 (∞)必须大于0.7V,即:

R5?0.7Ic

3.5 显示电路

在电量的测量中,电压、电流和频率是最基本的三个被测量,其中电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展,更是经常需要测量高精度的电压,所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量(直流或交流输入电压)转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而广泛应用于测量领域。

制作数字电压表有很多种方法,现在市面上很多种芯片都可以用作数字电压表的核心。可以用ADC0808集成电压转换芯片和AT89C51单片机设计制作数字电压表,具体方法是A/D转换器在单片机的控制下完成对模拟信号的采集和转换功能,最后由数码管显示采集的电压值。这种方法具有精度高和稳定的优点而且功能强大,但是手工制作电路的话比较复杂,而且需要编程。所以最终决定用ICL7107芯片制作数显电压显示电路。ICL7107是应用得比较成熟的芯片,二这种三位半的ADC的显示精度对于本设计已经足够了。

18

基于ICL7107的数显电压显示电路简单可靠,虽然它只是三位半的AD转换器,但是已经可以满足日常的电压测量或者电压显示的要求,所以这种电路应用非常广泛,它的具体电路原理图如图13所示。

图13 基于ICl7107的数显电压显示电路原理图

ICL7107是一种内置程序的芯片,所以可以直接使用,免去了编程的麻烦。ICL7107本身带有段式输出,直接连接到LED上就可以显示了,显示用的数码管应为共阳极数码管。

因为本设计不需要用到20V以上的电压值,所以此数显电压表的量程为0-19.99V。ICL7107芯片的最大量程可以到达199.9V,如果需要用到其他的量程,可以通过修改输出端电阻的参数来达到目的。

19

3.5.1 参数的计算

系统时钟由IC的38、39、40脚决定。内部振荡频率为48Hz,显示每秒刷三次。 振荡器频率:fosc = 0.45/RC

Cosc > 50pF Rosc > 50KΩ fosc = 48K Hz (典型值) 振荡周期:Tosc = RC/0.45

所以,38脚的C4取100pF,39脚的R5取100KΩ。积分电路由IC的27、28脚决定。 积分时钟频率:Fclock = Fosc / 4

积分周期:Tint = 1000 ×(4/Fosc) = 1000 ×(4/48K) = 83.3ms 满量程模拟输入电压:Vinfs = 200mV (典型值) 最佳积分电流:Iint = 4uA 积分电压:Vint = 2V

积分电阻:Rint = Vinfs / Iint = 200 mV/ 4uA = 50KΩ

积分电容:Cint = (Tint)(Iint) / Vint = 83.3ms × 4uA / 2 = 0.166 uF

所以,27脚C3取0.22uF, 28的R4取47KΩ。C2用于防止系统噪音的影响以及过载输入时电路的恢复,29脚的C2取0.47uF。 参考电容:0.1uF < Cref <1uF C1为参考电容,我们取0.1Uf。

电阻R2用于调整参考电压,参考电源为0~200mV可调。R3用于电压校准。 参考电压与输入电压的关系为:Vin = 2×Vref

如果要求电压表的量程0~199.9mV,参考电压应设置为100mV。

如果需要需要测量的电压大于200mV,就要通过分压电路来实现。由于我们电源的指标是5~12V,所以要求电压表的量程为0~20V。

下面以20V来进行分压电阻(Rx)的计算,这里我们设定R4形成的参考电压为100mV, R2为1KΩ,落在R2上的电压降为2×100mV = 0.2V,Rx计算如下:

Rx?U?20?0.2?99k?I0.2

20


数码管直流稳压电源的设计与制作(5).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:旁观者的视角--面试培训结构没有告诉你的小细节

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: