数字显示可调稳压电源的设计

赵金杰

摘 要：小功率稳压电源是使用、测试和维修电子设备必备的电子产品。市面上出售的小功率稳压电源多为固定电压输出或虽电压可调但没有直观的数字显示，且价格比较贵，给使用者带来了不便。文章介绍一款数字显示电压可调的稳压电源的设计与调试，对于电子技术工作者和电类专业的学生有实用价值。

关键词：稳压电源；数字显示；可调

中图分类号：TM44 文献标识码：A

一、电源系统方案设计

数字显示可调稳压电源要将220V交流电压变成电压数值可调的直流电压。需要经过变压、整流、滤波、稳压、模数转换、译码显示过程，电源系统框图表示如图1：

各方框的功能为：

（1）变压器：将220V交流降压到合适的交流数值。

（2）整流：将交流电变成脉动的直流电。

（3）滤波：滤除整流后的交流分量，输出平滑的直流电。

（4）稳压：当负载变化或电源电压波动时能输出稳定的直流电压。

（5）A/D转换：将输出的模拟电压转换为数字量。

（6）译码显示：将数字信号转换成段码输出并驱动数码管显示数字。

二、各单元电路设计

1.变压器选取

本设计中直流电压最大输出要求12V，稳压器有大约有3V电压降，所以电容滤波后电压约为15V，则变压器次级电压有效值 U2= Uc/1.2=15/1.2=12.5V，因为是小功率电源，所以选用15V/10W小型电源变压器。

2.整流滤波电路

整流桥的选取主要依据两个参数，即整流二极管的耐压VRM 和通过整流二极管电流的平均值ID。

VRM =√2U2 =√2 ×15 = 21.21V ID = 1/2 IL<1A

选用1A/50V 的圆桥。滤波电容经验值为470μ～1000μ，选用标称值1000μ耐压25V的电解电容。

3.三端可调稳压器

选用LM317可调集成三端稳压器。LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。LM317 的输出电压范围是1.25V至37V，负载电流最大为1.5A。它输出电压连续可调，调节范围较宽且线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。为了改善瞬态响应，可以在输出端接电容。其典型应用电路如图2。

4.A/D转换和译码显示电路

A/D转换和译码显示电路选用CMOS大规模集成电路IC7107。IC7107是3 位双积分型模数转换器，最大显示值为1999，最小分辨率为100μV，轉换精度是0.051个字，不用另加驱动电路就能直接驱动共阳极数码管，具有自动调零和自动极性显示功能。IC7107集成度很高，对应于不同的量程外接元件是固定的，不需要复杂的计算，按满量程直接选取元件就可以达到满意的精度。

三、调试

（1）将TEST开关闭合，数码管显示为1888。

（2）将IN+ IN- 短接，数码管显示0.00。

（3）调1K电位器，使VREF+ VREF-电压为100mV。

（4）输入20V直流电压，调2K电位器，使VIN+ VIN-电压为200mV。

（5）调LM317稳压器的2.2K电位器使输出为12V，用标准的数字电压表监测数码管显示结果。如果误差较大，可微调与IN7107 VREF+相接的电位器。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础数字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]胡宴如.模拟电子技术（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3]王天夫.小功率数字显示可调节稳压电源的设计[J].辽宁工业大学学报（自然科学版），2017（3）.