数控电源

沈阳航空航天大学

课 程 设 计

（说明书）

数控式电源的设计

班 级 34010101 学 号 2013040101016 学 生 姓 名 雷翔宇 指 导 教 师 赵雪莹

沈阳航空航天大学

课 程 设 计 任 务 书

课 程 名 称 数字逻辑课程设计

课程设计题目 数控式电源的设计 课程设计的内容及要求：

一、设计说明与技术指标

设计一个可控制的且具有LED显示的可调电源，输出电压有3V、6V、9V……24V及熄灭等九档，其步进值为3V。技术指标如下：

①主要由直流电源的输出电路，数控电压选择电路和数字显示电路三部分组成。 ②利用编译码电路及LED数码管完成数字显示功能，要求至少含有8个数字及熄灭等九个显示状态。 二、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料

1．全新实用电路集粹编辑委员会著 . 全新实用电路集粹（下册）.[M]北京：机械工业出版社，2006年

2.卿太全，李萧，郭明琼.常用数字集成电路原理与应用. [M]北京：人民邮电出版社，2006年

五、按照要求撰写课程设计报告

成绩评定表： 序号 评定项目 1 2 3 4 5 设计方案正确，具有可行性，创新性（15分） 设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分） 态度认真，遵守纪律（15分） 评分成绩 设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（25分） 答辩（30分） 总分 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字：

2015 年 7 月 19 日

一、概述

在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流稳压电源电路。现在国内外生产的稳压器种类很多，主要分成线性集成稳压器、开关式集成稳压器和数控式稳压器三大类。

线性稳压器的优点是稳压性好，输出纹波电压小，电路简单，成本低廉，但其功耗大，稳压电源的功率比较低。开关式稳压电源高效节能，代表着稳压电源的发展方向，其本身消耗也比较低。数控稳压电源与传统的稳压电源电路相比，具有操作简单，电压稳定度高的特点

直流稳压电源是常用的电子设备，本设计采用数控式稳压。根据设计要求共输出八档直流电，分别是3V、6V、9V、12V、15V、18V、21V和24V。并用数码管显示相应的电压读数。当没有输出电压时数码管全灭。数码管的状态显示利用编译码电路来驱动。

二、方案论证

根据设计任务要求，设计一个可控制的且具有 LED 显示的可调集成稳压电源，输出电压有 3V、6V、9V…24V 八档及全灭状态，其直流电步进值为 3V。主要由直流稳压电源的输出电路， 数控电压选择电路和数字显示电路三部分组成。整体关系如图 1 。数控电压选择电路，将输出的直流电压按照要求分为八个档分别表示 3V、6V、9V、12V、15V、18V、21V、24V，这部分可以用八个阻值大小相同的电阻来对其进行分压， 然后利用逻辑门电路对其八个电压档进行编译并输出。数字显示电路由双七端数码管组成，一个用来显示输出直流电的十位，另一个用来显示输出直流电的个位。

图1

如图1所示，驱动电源选择24V直流电。数控电压选择电路包括八个分压电阻，八个档及相应的逻辑门组成的编译码电路，用来选择所需的直流电压。数字显示电路，由两个七段数码管组成，把第二部分逻 辑门电路进行编译，一个用来显示输出直流电的十位，另一个用来显示输出直流电的个位。

三、电路设计

1.数控电压选择电路

由于直流稳压输出电路输出直流电为24V，所以数控电压选择电路包括八个分压电阻

及相应的逻辑门组成的编译码电路，用来选择所需的直流电压。数控电压选择电路图如图2所示。

在该方案中，设计原理清晰明了，电路连接简单，电路各部分器件容易购得，可操作性强，性能稳定。

图2

2.数字显示电路

用发光二极管替代一个数字的7段笔段，需接通不同笔段中发光二极管的电源才可以显示数字。需要一个7448N驱动芯片在数控电压选择电路中用逻辑电路对八个档位的电压输出值进行编译，再通过该芯片驱动逻辑电路的编译码，使数码管显示出数控电压选择电路中的输出电压值，实现了数码管分别显示八个档位对应的输出电压值的功能。为了显示一个全灭状态，需要在驱动芯片的使能端引线上设置一个开关，以此控制驱动芯片的高低电平转换,从而实现了设计要求中的第九种状态。

如图3所示，若要达到全灭的效果，需要将J1断开，使7448N的使能端接入低电平，数码管不显示数字以达到全灭的效果。若要将J1闭合，7448N的使能端接入高电平，数码管根据其他八个开关的断开与闭合状态分别显示不同的输出电压值。数字显示电路图如图3所示。

图3

四、性能的测试

1.全灭状态测试

把开关 J1 断开接地，其余的开关处于闭合或断开状态，可达到全灭状态，如图4所示。

图4

2.输出3V直流电压测试

把开关J1和S8闭合，S1-S7断开，数码管显示03，如图5。

图5

3.输出6V直流电压测试

把开关J1和S7闭合，S1-S6和S8断开，数码管显示06，如图6。

图6

4.输出9V直流电压测试

把开关J1和S6闭合，S1-S5以及S7,S8断开，数码管显示09，如图7。

图7

5.输出12V直流电压测试

把开关J1和S5闭合，S1-S4以及S6-S8断开，数码管显示12，如图8。

图8

6.输出15V直流电压测试

把开关J1和S4闭合，S1-S3以及S5-S8断开，数码管显示15，如图9。

图9

7.输出18V直流电压测试

把开关J1和S3闭合，S1-S2以及S4-S8断开，数码管显示18，如图10。

图10

8.输出21V直流电压测试

把开关J1和S2闭合，S1以及S3-S8断开，数码管显示21，如图11。

图11

9.输出24V直流电压测试

把开关J1和S1闭合，S2-S8断开，数码管显示24，如图12。

图12

五、结论

通过性能测试可以看出本次数控式稳压电源的设计稳压性好，电路简单，成本低廉。满足设计要求共输出八档直流电，分别是 3V、6V、9V、12V、15V、18V、21V 和 24V。并用数码管显示相应的电压读数。当没有输出电压时数码管全灭。数码管的状态显示利用编译码电路来驱动。

参考文献

1．全新实用电路集粹编辑委员会著 . 全新实用电路集粹（下册）.[M]北京：机械工业出版社，2006年

2．陆坤等编 . 电子设计技术.[M]北京：电子科技大学出版社，1997年 3．谭博学主编 . 集成电路原理与应用. [M]北京：电子工业出版社，2003年

4.卿太全，李萧，郭明琼.常用数字集成电路原理与应用. [M]北京：人民邮电出版社，2006年

5.张庆双.电源应用电路集粹. [M]北京：机械工业出版社，2005年 6.李秀人.电子技术实训指导. [M]北京：国防工业出版社，1998年

附录I 总电路图

附录II 元器件清单

序号 编号 名称

1 U13

两位七段 式数 码管

2 U10,U12 驱动芯片 3 U1A,U2A,U3B,U4A,U5A 两输入或门 4 U6A,U7A,U8A 三输入或非门 5 U11B,U22B,U33B 非门 6 R1,R2.R3,R4,R5,R6,R7,R8 电阻 R10,R11,R12,R13,R14,R15

7 ,16,R17,R18,R19,R20,R21电阻 ,R22,R23

8 S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8

,J1 开关

9 VCC 直流电源 10

VEE 直流电源

型号 共阴极 7448N 74LS32D 74LS27D 74LS04D 150Ω 100Ω 双掷开关 24V 5V

数量 1 2 5 3 3 8 14 9 1 1