数字显示可调直流稳压电源的设计(4)

图 2.3 集成稳压器稳压电源设计

2.1.4 方案的确定

根据要求，我们要实现-24V～24V 连续可调，这种要求属于日常应用，因此我们 就要做到尽量使电源制作简单，成本低廉，稳定性和精确性较高即可，第 3 种方案 正好能满足要求，因此，选定采用三端集成稳压器组成稳压电路。

2.2 显示模块的选定

为了使稳压电源在使用中更加简便和更具人性化，增加一个数字电压显示模块 是一个既简单又实用的方法。 对于数显模块的选择，我们主要有两种方案。

2.2.1 采用双积分 A/D 转换器 MC14433 的方案

采用双积分 A/D 转换器 MC14433，它有多路调制的 BCD 码输出端和超量程输出 端，采用动态扫描显示，便于实现自动控制。但芯片只能完成 A/D 转换功能，要实 现显示功能还需配合其它驱动芯片等，使得整部分硬件电路板布线复杂，加重了电 路设计和实际焊接的工作。

2.2.2 采用 ICL7107 的方案

采用双积分 A/D 转换器 ICL7107，它是大规模集成芯片，将模拟电路和数字电路 集成在一个有 40 个功能端的电路内， 包含了 A/D 转换、 逻辑控制、译码驱动等电路， 只需外接少量元件就能组成三位半数字电压表。电路设计简单，电路板布线不复杂， 便于焊接、调试。 电源采用稳压电源提供的±5V 输出，显示部分采用共阳极数码管。

2.2.3 方案确定

由于采用 ICL7107 芯片连接简单，材料便宜并且较精确，因此，在此次设计中 采用 ICL7107 芯片组成的显示模块电路作为数显模块。

第三章 电源模块的设计

在第二章中，我们已经确定使用三端稳压器实现稳压电路，在三端稳压器中最 常用的就是 78XX 和 79XX 系列芯片，这种芯片的特点是价格低廉，稳压性能好， 组成电路简单等特点，又因为我们电源范围是-24V~24V，因此稳压电路我们就选用 7824 和 7924 芯片组成。

3.1 三端稳压器的工作原理

三端集成稳压器大多采用串联稳压方式。从图3.1所示方框图中可以看出，它由 启动电路、基准电路、误差放大器、调整管、取样电阻及保护电路等组成。它与分 立元件的串联调整稳压器电路工作原理完全相同。

78XX、 图 3.1 78XX、79XX 稳压集成电路原理框图

3.2 稳压器的主要参数 3.2.1 输出电压 V。

输出电压是指稳压器的各工作参数符合规定时的输出电压值。对于固定输出稳压 器，它是常数;对于可调式输出稳压器，它是输出电压范围。 。

3.2.2 输出电压偏差

对于固定输出稳压器，实际输出的电压值和规定的输出电压 Vo 之间往往有一定的 偏差。这个偏差值一般用百分比表示，也可以用电压值表示。

3.2.3 最大输出电压 ICM

最大输出电流指稳压器能够保持输出电压不变的最大电流。 3.2.4 最小输入电压 Vimin

输人电压值在低于最小输入电压值时，稳压器将不能正常工作。

3.2.5 最大输人电压 Vimax

最大输入电压是指稳压器安全工作时允许外加的最大电压值。

3.2.6 最小输入、输出电压差(Vi-Vo)

它是指稳压器能正常工作时的输入电压 U 与输出电压八是最小电压差值。

3.2.7 电压调整率 SV

电压调整率是指当稳压器负载不变而输入的直流电压变化时，所引起的输出 电压的相对变化量。SV 常用下式表示: Sv =

式中:△Vo——输出电压变化量; △Vi——输入电压变化量。

?Vο × 100%(% / v ) ?Vι ? ?Vο

（式 3.1）

电压调整率有时也用某一输入电压变化范围内的输出电压变化量表示。 电压调整车用来表征稳压器维持输出电压不变的能力。

3.2.8 电流调整率 Si

电流调整率是指，当输入电压保持不变而输出电流在规定范围内变化时，稳压器 输出电压相对变化的百分比，可用下式表示: Si =

?Vo × 100 % Vo

（式 3.2）

电流调整率有时也用负载电流变化时输出电压的变化量来表示。

3.2.9 输出电压温漂 ST

输出电压温漂也称输出电压的温度系数。其定义为，在规定的温度范围内，当 输入电压和输出电流不变时，单位温度变化引起的输出电压变化量，用公式表达为: ST =

?Vo × 100% ?T ? Vo

（式 3.3）

式中:△T—温度变化量。

3.2.10 输出阻抗 Z。

输出阻抗指，在规定的输入电压和输出电流的条件下，在输出端上所测得的交 流电压与交流电流之比，即 Zo =

dV o dI o

（式 3.4）

输出阻抗反映了在动态负载状态下，稳压器的电流调整率。

3.2.11 输出噪声电压 VN

它是指当稳压器输入端无噪声电压进入时，在其输出端所测得的噪声电压值。 输出噪声电压是由稳压器内部产生的，它对许多负载是有害的。

3.3 7824 芯片的技术指标

7824 芯片参数如下图所示

图 3.2 7824 芯片参数

3.4 7924 芯片的技术指标 7924 芯片参数如下图所示

图 3.3 7924 芯片参数

3.5 电源模块的确定

7824、7924芯片都是定值稳压芯片，而我们要求的是连续可调的直流稳压电源， 因此我们必须要设计一个电路，使7824和7924组成的稳压电路可以实现调压功能。

7824、7924稳压集成电路 图3.4 7824、7924稳压集成电路

电路如图3.4所示，由变压器输出交流双向电压经桥式整流对整流，C1、C2滤波 得到一直流电压，其中变压器双电源的中心抽头作为公共接地端，然后分别把该直 流电压正负极接入7824的1脚和7924的3脚。7824的3脚接到电位器 w2的滑动触片“d” 上，7924的1脚接到电位器 w1的滑动触片“c”上。当将触片“c”滑到“0”端接地 时，调节 w2，即可从“a”端得到正向可变电压；若将触片“d”滑到“0”端接地，

调节 w1，在“b”端就可得到负向可变电压，将 w1、w2换成同轴电位器，将获得正 负对称的可调电源，输出电压值连续可调，可达到同步调节的目的。

3.6 电路参数的计算 3.6.1 输入电压 Ui

输出电压 U0 应与稳压电源要求的输出电压的大小范围相同，稳压电路的最大允 许电流 ICM

Uo max + (Ui ? Uo) min ≤ Ui ≤ Uo min + (Ui ? Uo ) max

式中：Uomax—最大输出电压 Uomin—最小输出电压 （Ui-Uo)min—稳压块最小输入输出压差 （Ui-Uo)max—稳压块最大输入输出压差 通常情况下我们取输入电压 Ui 比输出电压 Uo 大 6V

（式 3.5）

3.6.2 变压器副边的输出电压 U2

通常根据变压器副边输出的功率 Po 来选择变压器。对于容性的负载，变压器副 边的输出电压 U2 与稳压器输入电压 Ui 的关系为

Ui min Ui max ≤U2 ≤ (1.1 ~ 1.2) (1.1 ~ 1.2) 副边电流的取值标准为

（式 3.6）

I 2 > Io max

3.6.3 整流二极管及滤波电容

整流二极管 VD 的反向击穿电压 URM 应满足 URM > 2U 2

（式 3.7）

（式 3.8）

额定工作电流 IF 应满足

IF > Io max

滤波电容 C 的容量估算公式为

（式 3.9） C>

Ict ?Uip ? p