2017年江西省电子专题大赛赛题剖析-Toy模板网

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【题目要求】

简易数控直直流稳压电源
一、内容参赛学生从赛场提供的元器中选取必要的一部分，设计并制作一个简易数控直流稳压电源。用轻触按键设置输出直流电压值，电压值用共阴数码管显示。
二、要求
1、基本部分
1）、用数码管显示当前直流电压值。上电后初始值必须为：“0”，输出电压亦为0v。
2)、用按键设置电压值。电压值必须包含3v、5V与6v三档常用值。电压值误差要求小于5%。按键使用数目不限制，电压值的设置与改变（重设置）越简单越好。
3)、输出电压应具有一定的带负载能力，当设定输出电压为5v，额定负载电阻为100欧时，带载电压比空载电压下降量不应超过1%。
2、发挥部分
1)、电压设置增加4.5v档，数码管显示为4.5，初值显示0.0，其他三档分别显示为3.0、5.0、6.0。
2)、增设输出过流检测与提示功能，当设定输出电压为5v时，负载电阻为50欧时，数码管不停地闪烁。
三、注意事项
1、为了便于参赛学生调试及评委评审，要求安装一个指示灯表示电路板供电，在电压输出端标明测试点TP1（+）、Tp2（-），用裸线从焊盘引出到pcb焊接面靠近边缘，两点距离不宜太远，以便于用万用表测量。并要求在电压输出端接两路100欧负载电阻，每个电阻各串联一个自锁开关按键，按下其中任一个按键可测试负载特性；若同时按下两个，则测试过流检测与提示功能。两个按键之间的安装距离也不宜太远。由于两个电阻恰好工作在额定功率上限，开关接通时间不宜太长。
2、建议参赛学生先安装调试好基本部分，并留有足够的pcb空间，再安装发挥部分。发挥部分仅仅是简单的扩展，增加其对基本部分线路改变不大。
3、注意到往届参赛学生经常在每段数显串联510欧电阻，当工作电压为9v时，每段电流高达14mA，显示5.0时总电流高达170mA，变压器负担太重。本次赛场提供的数码管为高亮度型，每段有3、4mA足矣。
4、电子专题设计竞赛逐渐和全国竞赛的综合测试方案接轨，赛题设计方案灵活多样，竞赛提供材料足够多，不会缺少必要器件，电阻可以适当串并联使用。

【元器件清单】

简易数控直流稳压电源元件清单
序号名称型号数量序号名称型号数量
1 集成电路 CD4011 1 22 1/4W电阻 1KΩ 1
2 集成电路 CD4017 1 23 1/4W电阻 1.2KΩ 2
3 集成电路 CD4511 2 24 1/4W电阻 2KΩ 15
4 集成电路 NE555 1 25 1/4W电阻 10KΩ 8
5 集成电路 LM358 1 26 1/4W电阻 51KΩ 1
6 IC座 8T 3 27 1/4W电阻 82KΩ 1
7 IC座 14T 2 28 1/4W电阻 91KΩ 1
8 IC座 16T 4 29 1/4W电阻 100KΩ 4
9 稳压块 L7809 1 30 1/4W电阻 200KΩ 1
10 二极管 1N4007 4 31 1/4W电阻 1MΩ 3
11 二极管 1N4148 10 32 可调电阻 065/50K 2
12 三极管 S8050 2 33 开关 665 6
13 发光二极管 5mm红色 1 34 自锁开关 8.5*8.5 2
14 数码管 0.5”共阴红 2 35 单股铜线 0.4mm/3.5m 1
15 电容 10u/25V 2 36 不干胶贴小 5
16 电容 470u/25V 1 37 电源座 XH2.54-3座 1
17 电容 CC102 1 38 集成电路 CD4066 1
18 电容 CC104 4 39 集成电路 CD40192 1
19 1/4W电阻 1Ω 1 40 集成电路 LM393 1
20 1/4W电阻 10Ω 1 41 万能板专用 1
21 1/4W电阻 100Ω 2

【电路仿真设计图】
2017年江西省电子专题大赛赛题剖析

【电路模块解析】

1、电源模块
电源模块可输出9V的电压，该部分已有成熟电路，故可忽略。

2、数显模块以及电压巡测模块
参考《2018年校赛剖析》

3、恒压源电路
2017年江西省电子专题大赛赛题剖析

图1

图1是典型的恒压源电路，所谓的恒压源电路，事实上就是一个电压跟随器;而图中的三极管便是起到扩流的作用，因为后面的负载很小（只有50欧姆），所以消耗的功率很大。由此以来：电压跟随器+射极跟随器有利于提高带负载能力。（射极跟随器：信号从基极输入，从发射极输出的放大器。其特点为输入阻抗高，输出阻抗低，因而从信号源索取的电流小而且带负载能力强，所以常用于多级放大电路的输入级和输出级;也可用它连接两电路，减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用。）
图中的电阻R1是为了防止后续电路空载时造成三极管电路过大并烧坏电路，而当有负载接入时，由于R1很大，所以等效电阻无限趋近于后续电路电阻。
4、过流检测电路（前级）
2017年江西省电子专题大赛赛题剖析

图2

由于器件的限制，所以我们不能真正对电流进行有效的采样，但我们可以简单的采样电压来达到和采样电流一样的效果。即当电压设置为5.0V以上的时候，LM393的同相输入电压达到一定阈值并超过反相输入端的设定值，此时该比较器输入高电平。

5、过流检测电路（后级）
2017年江西省电子专题大赛赛题剖析

题目要求恒压源过流时，数码管会进行闪烁，我们控制闪烁的原理便是控制CD4511芯片的消隐端。在NE555的R端输入为高电平的时候，震荡电路正常工作；在NE555的R端输入为低电平的时候，NE555的输出端输出为低电平。对于CD4511译码器的消隐端BI而言：输入端为高，数码管正常显示；输入为低，则数码管熄灭。由此以来，当电路过流时，数码管将会进行闪烁。
为更深入地了解芯片的工作原理，请自行查阅《NE555芯片总结》以及《CD4511芯片总结》。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-429937.html

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