數字顯示可調穩壓電源的設計

趙金杰

摘 要：小功率穩壓電源是使用、測試和維修電子設備必備的電子產品。市面上出售的小功率穩壓電源多為固定電壓輸出或雖電壓可調但沒有直觀的數字顯示，且價格比較貴，給使用者帶來了不便。文章介紹一款數字顯示電壓可調的穩壓電源的設計與調試，對于電子技術工作者和電類專業的學生有實用價值。

關鍵詞：穩壓電源；數字顯示；可調

中圖分類號：TM44 文獻標識碼：A

一、電源系統方案設計

數字顯示可調穩壓電源要將220V交流電壓變成電壓數值可調的直流電壓。需要經過變壓、整流、濾波、穩壓、模數轉換、譯碼顯示過程，電源系統框圖表示如圖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值。

（2）整流：將交流電變成脈動的直流電。

（3）濾波：濾除整流后的交流分量，輸出平滑的直流電。

（4）穩壓：當負載變化或電源電壓波動時能輸出穩定的直流電壓。

（5）A/D轉換：將輸出的模擬電壓轉換為數字量。

（6）譯碼顯示：將數字信號轉換成段碼輸出并驅動數碼管顯示數字。

二、各單元電路設計

1.變壓器選取

本設計中直流電壓最大輸出要求12V，穩壓器有大約有3V電壓降，所以電容濾波后電壓約為15V，則變壓器次級電壓有效值 U2= Uc/1.2=15/1.2=12.5V，因為是小功率電源，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兩個參數，即整流二極管的耐壓VRM 和通過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。濾波電容經驗值為470μ～1000μ，選用標稱值1000μ耐壓25V的電解電容。

3.三端可調穩壓器

選用LM317可調集成三端穩壓器。LM317 是美國國家半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路。LM317 的輸出電壓范圍是1.25V至37V，負載電流最大為1.5A。它輸出電壓連續可調，調節范圍較寬且線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩壓器好。LM317 內置有過載保護、安全區保護等多種保護電路。為了改善瞬態響應，可以在輸出端接電容。其典型應用電路如圖2。

4.A/D轉換和譯碼顯示電路

A/D轉換和譯碼顯示電路選用CMOS大規模集成電路IC7107。IC7107是3 位雙積分型模數轉換器，最大顯示值為1999，最小分辨率為100μV，轉換精度是0.051個字，不用另加驅動電路就能直接驅動共陽極數碼管，具有自動調零和自動極性顯示功能。IC7107集成度很高，對應于不同的量程外接元件是固定的，不需要復雜的計算，按滿量程直接選取元件就可以達到滿意的精度。

三、調試

（1）將TEST開關閉合，數碼管顯示為1888。

（2）將IN+ IN- 短接，數碼管顯示0.00。

（3）調1K電位器，使VREF+ VREF-電壓為100mV。

（4）輸入20V直流電壓，調2K電位器，使VIN+ VIN-電壓為200mV。

（5）調LM317穩壓器的2.2K電位器使輸出為12V，用標準的數字電壓表監測數碼管顯示結果。如果誤差較大，可微調與IN7107 VREF+相接的電位器。

參考文獻：

[1]康華光.電子技術基礎數字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]胡宴如.模擬電子技術（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3]王天夫.小功率數字顯示可調節穩壓電源的設計[J].遼寧工業大學學報（自然科學版），2017（3）.