【題目要求】

簡易數(shù)控直直流穩(wěn)壓電源
一、內(nèi)容 參賽學(xué)生從賽場提供的元器中選取必要的一部分，設(shè)計并制作一個簡易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源。用輕觸按鍵設(shè)置輸出直流電壓值，電壓值用共陰數(shù)碼管顯示。
二、要求
1、基本部分
1）、用數(shù)碼管顯示當(dāng)前直流電壓值。上電后初始值必須為：“0”，輸出電壓亦為0v。
2)、用按鍵設(shè)置電壓值。電壓值必須包含3v、5V與6v三檔常用值。電壓值誤差要求小于5%。按鍵使用數(shù)目不限制，電壓值的設(shè)置與改變（重設(shè)置）越簡單越好。
3)、輸出電壓應(yīng)具有一定的帶負(fù)載能力，當(dāng)設(shè)定輸出電壓為5v，額定負(fù)載電阻為100歐時，帶載電壓比空載電壓下降量不應(yīng)超過1%。
2、發(fā)揮部分
1)、電壓設(shè)置增加4.5v檔，數(shù)碼管顯示為4.5，初值顯示0.0，其他三檔分別顯示為3.0、5.0、6.0。
2)、增設(shè)輸出過流檢測與提示功能，當(dāng)設(shè)定輸出電壓為5v時，負(fù)載電阻為50歐時，數(shù)碼管不停地閃爍。
三、注意事項
1、為了便于參賽學(xué)生調(diào)試及評委評審，要求安裝一個指示燈表示電路板供電，在電壓輸出端標(biāo)明測試點TP1（+）、Tp2（-），用裸線從焊盤引出到pcb焊接面靠近邊緣，兩點距離不宜太遠(yuǎn)，以便于用萬用表測量。并要求在電壓輸出端接兩路100歐負(fù)載電阻，每個電阻各串聯(lián)一個自鎖開關(guān)按鍵，按下其中任一個按鍵可測試負(fù)載特性；若同時按下兩個，則測試過流檢測與提示功能。兩個按鍵之間的安裝距離也不宜太遠(yuǎn)。由于兩個電阻恰好工作在額定功率上限，開關(guān)接通時間不宜太長。
2、建議參賽學(xué)生先安裝調(diào)試好基本部分，并留有足夠的pcb空間，再安裝發(fā)揮部分。發(fā)揮部分僅僅是簡單的擴展，增加其對基本部分線路改變不大。
3、注意到往屆參賽學(xué)生經(jīng)常在每段數(shù)顯串聯(lián)510歐電阻，當(dāng)工作電壓為9v時，每段電流高達(dá)14mA，顯示5.0時總電流高達(dá)170mA，變壓器負(fù)擔(dān)太重。本次賽場提供的數(shù)碼管為高亮度型，每段有3、4mA足矣。
4、電子專題設(shè)計競賽逐漸和全國競賽的綜合測試方案接軌，賽題設(shè)計方案靈活多樣，競賽提供材料足夠多，不會缺少必要器件，電阻可以適當(dāng)串并聯(lián)使用。

【元器件清單】

簡易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源元件清單
序號 名稱 型號 數(shù)量 序號 名稱 型號 數(shù)量
1 集成電路 CD4011 1 22 1/4W電阻 1KΩ 1
2 集成電路 CD4017 1 23 1/4W電阻 1.2KΩ 2
3 集成電路 CD4511 2 24 1/4W電阻 2KΩ 15
4 集成電路 NE555 1 25 1/4W電阻 10KΩ 8
5 集成電路 LM358 1 26 1/4W電阻 51KΩ 1
6 IC座 8T 3 27 1/4W電阻 82KΩ 1
7 IC座 14T 2 28 1/4W電阻 91KΩ 1
8 IC座 16T 4 29 1/4W電阻 100KΩ 4
9 穩(wěn)壓塊 L7809 1 30 1/4W電阻 200KΩ 1
10 二極管 1N4007 4 31 1/4W電阻 1MΩ 3
11 二極管 1N4148 10 32 可調(diào)電阻 065/50K 2
12 三極管 S8050 2 33 開關(guān) 665 6
13 發(fā)光二極管 5mm紅色 1 34 自鎖開關(guān) 8.5*8.5 2
14 數(shù)碼管 0.5”共陰紅 2 35 單股銅線 0.4mm/3.5m 1
15 電容 10u/25V 2 36 不干膠貼 小 5
16 電容 470u/25V 1 37 電源座 XH2.54-3座 1
17 電容 CC102 1 38 集成電路 CD4066 1
18 電容 CC104 4 39 集成電路 CD40192 1
19 1/4W電阻 1Ω 1 40 集成電路 LM393 1
20 1/4W電阻 10Ω 1 41 萬能板 專用 1
21 1/4W電阻 100Ω 2

【電路仿真設(shè)計圖】

【電路模塊解析】

1、電源模塊
電源模塊可輸出9V的電壓，該部分已有成熟電路，故可忽略。

2、數(shù)顯模塊以及電壓巡測模塊
參考《2018年校賽剖析》

3、恒壓源電路

圖1

圖1是典型的恒壓源電路，所謂的恒壓源電路，事實上就是一個電壓跟隨器;而圖中的三極管便是起到擴流的作用，因為后面的負(fù)載很?。ㄖ挥?0歐姆），所以消耗的功率很大。由此以來：電壓跟隨器+射極跟隨器有利于提高帶負(fù)載能力。（射極跟隨器：信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出的放大器。其特點為輸入阻抗高，輸出阻抗低，因而從信號源索取的電流小而且?guī)ж?fù)載能力強，所以常用于多級放大電路的輸入級和輸出級;也可用它連接兩電路，減少電路間直接相連所帶來的影響，起緩沖作用。）
圖中的電阻R1是為了防止后續(xù)電路空載時造成三極管電路過大并燒壞電路，而當(dāng)有負(fù)載接入時，由于R1很大，所以等效電阻無限趨近于后續(xù)電路電阻。
4、過流檢測電路（前級）

圖2

由于器件的限制，所以我們不能真正對電流進行有效的采樣，但我們可以簡單的采樣電壓來達(dá)到和采樣電流一樣的效果。即當(dāng)電壓設(shè)置為5.0V以上的時候，LM393的同相輸入電壓達(dá)到一定閾值并超過反相輸入端的設(shè)定值，此時該比較器輸入高電平。

5、過流檢測電路（后級）

題目要求恒壓源過流時，數(shù)碼管會進行閃爍，我們控制閃爍的原理便是控制CD4511芯片的消隱端。在NE555的R端輸入為高電平的時候，震蕩電路正常工作；在NE555的R端輸入為低電平的時候，NE555的輸出端輸出為低電平。對于CD4511譯碼器的消隱端BI而言：輸入端為高，數(shù)碼管正常顯示；輸入為低，則數(shù)碼管熄滅。由此以來，當(dāng)電路過流時，數(shù)碼管將會進行閃爍。
為更深入地了解芯片的工作原理，請自行查閱《NE555芯片總結(jié)》以及《CD4511芯片總結(jié)》。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-429937.html

到了這里，關(guān)于2017年江西省電子專題大賽賽題剖析的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！