基于单片机的数控开关电源
基于单片机的开关电源的设计
调整端1的电流极小，所以流过R1和RW的电流几乎相等(几mA电流)。通过改变电位器RW的阻值就能改变输出电压UO。此外为了保证LM317的输出功率及正常工作，还需要添加散热片，二极管D5的作用是防止输出短路。
由上面的介绍中可知，只要改变管脚1的电压，就可以实现输出可调。电位器RW固定在一个值后，通过单片机预置电压，经过D/A转化和运算放大器的电压放大达到对控制端的电压预置。所以由1脚作为控制电压的输入端，接控制部分电路。
调压原理：
D6
32
LW317
1R1D5
UIC Uo
C1Co
C2RW
图2.3 稳压调压电路原理说明图
图2.3为稳压调压电路原理说明图。LM317的2脚于1脚之间的电压恒定为恒定值1.25V，所以由固定电阻R1（应小于240Ω）与电位器RW组成取样分压电路，同时也可以作为调节输出电压，输出电压如(1)式。
图2.1 基于单片机控制的数控直流电源系统原理图
其基本工作原理为：电压通过键盘预置后由单片机控制并调节输出电压，输出电压经过A/D采样校正后送数码管显示。
基于单片机的数字控制直流电源的制作需要考虑以下两个问题：一是制作成本及工艺。在现在的商业化中，产品的成本和工艺往往是倍受重视的，它直接决定了产品的销售和发展；二是电源的输出功率以及精确度。在很多实验和领域中都需要用到精确度很高的电源，另外在民用上也需要可调节的电源。在下面的方案设计中将主要对两种数控直流电源作详细介绍和论证。
使用LM317可调稳压器作为主要的稳压器件，一方面可以降低制作成本，另一方面使得电路的设计更简单，更使用。但和开关电源相比，线性电源的效率较低，这是由于调整管相当于一个电阻，电流流过电阻时会发热，所以工作在线性状态下的调整管，一般会产生大量的热，导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点，调整管在发热的同时会给系统带来热噪声影响。另外，采用调整管的电源，其电源功耗都较小。当然在实际应用中可以加入扩流电路使得电源的输出功率有所提高，可以为小功率电器及设备提供可靠的电源。同时可以通过使用温度传感器校正由于调整管的发热导致的电压偏差，使得电压输出与预置电压相符合。
基于单片机控制的开关电源及其设计
基于单片机控制的开关电源及其设计单片机控制的开关电源是一种高效率、高稳定性的电源系统，常用于电子设备中。
本文将介绍基于单片机控制的开关电源的原理、设计步骤以及相关注意事项。
一、原理1.1开关电源的工作原理开关电源的核心部分是一个开关管，它通过不断开闭来调整输出电压和电流。
当开关管关断时，电源输入端的电压会通过变压器产生瞬态电流，这个电流被蓄能电容器存储在电容中。
当开关管打开时，储存在电容中的能量被释放，通过滤波电感得到稳定的电压输出。
1.2单片机控制开关电源的工作原理在单片机控制的开关电源中，单片机通过控制开关管的开闭状态来调整输出电压和电流。
单片机能够实时监测电源的输入和输出情况，并根据设定的参数进行调整。
同时，单片机还可以实现一些保护功能，如过压、过流、过温等保护。
二、设计步骤2.1确定需求首先要确定开关电源的功率需求、输入电压范围和输出电压范围。
根据需求选择合适的开关管和变压器等元器件。
2.2定义控制策略根据开关电源的工作原理以及需求，确定单片机的控制策略。
可以采用PWM（脉宽调制）控制方法来控制开关管的开闭时间，以实现对输出电压的调节。
2.3确定单片机和外围电路选择合适的单片机控制器，并设计相应的外围电路，包括ADC（模拟数字转换）模块、PWM输出模块、电流传感器等。
2.4编写软件程序根据控制策略，编写单片机的控制程序，并完成软件的调试和优化。
2.5PCB设计与制造根据电路原理图设计PCB布局，并制造相关的电路板。
2.6装配与测试完成PCB板的焊接与装配，进行电源的测试和调试。
三、注意事项3.1安全性开关电源具有高电压、高电流的特点，因此在设计和使用过程中要注意安全性。
应采用合适的绝缘措施，保证电源与其他电路之间的隔离。
3.2效率和稳定性开关电源的效率和稳定性是设计过程中需要考虑的重要因素。
应合理选择元器件，控制开关管的导通和关断时间，以提高电源的效率和稳定性。
3.3EMC（电磁兼容）设计开关电源由于工作频率较高，容易产生电磁干扰。
一种基于单片机的数控开关电源设计
一种基于单片机的数控开关电源设计
1、引言
现实的生活和实验中，常常要用到各种各样的电源，电压要求多样。
如何设计一个电压稳定，输出电压精度高，并且调节范围大的电压源，成了电子技术应用的热点。
在市面上，各种电源产品各式各样，有可调节的和固定的。
但是普遍存在一些问题，如转换效率低，功耗大，输出精度不高，可调节范围过小，不能满足特定电压的要求，输出不够稳定，纹波电流过大，并且普遍采用可调电阻器调节，操作难度大，易磨损老化。
针对以上问题，本文采用基于KA3525 PWM控制芯片的不对称半桥式功率变换器，并采用16位凌阳单片机作为数控核心，通过其内置的D/A输出调制PWM，提高了电源的输出精度和效率，并且方便使用者操作，实现了基于单片机的数控开关电源。
2、基于单片机的数控开关电源系统组成
本数控开关电源，采用凌阳单片机实现对基于PWM控制的不对称半桥式功率变换器的数字控制，实现直流输出电压0V～40V设定和步进值为1连续调整，最大输出电流为2A。
同时实现了对输出电压和输出电流的显示等功能。
系统框图如图1所示。
系统主要包括：PWM控制的开关电源模拟电路部分和凌阳单片机组成的数控部分。
图1 基于单片机的数控开关电源设计系统框图
3、基于PWM控制的开关电源设计
PWM控制的开关电源电路原理如图2所示。
主要包括EMI滤波电路、整。
基于单片机控制的开关电源及其设计
2.基于单片机控制的开关电源的可选设计方案由单片机控制的开关电源, 从对电源输出的控制来说, 可以有三种控制方式, 因此, 可供选择的设计方案有三种:( 1) 单片机输出一个电压( 经D/AC 芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。
这种方案仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 可以用按键设定电源的输出电压值, 单片机并没有加入电源的反馈环, 电源电路并没有什么改动。
这种方式最简单。
( 2) 单片机和开关电源专用PWM芯片相结合。
此方案利用单片机扩展A/D 转换器, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 调整D/A 转换器的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。
这种方式单片机已加入到电源的反馈环中, 代替原来的比较放大环节, 单片机的程序要采用比较复杂的PID 算法。
( 3) 单片机直接控制型。
即单片机扩展A/DC, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 输出PWM波, 直接控制电源的工作。
这种方式单片机介入电源工作最多。
3.最优设计方案分析三种方案比较第一种方案: 单片机输出一个电压( 经D/AC芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。
这种方案中, 仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 没有什么实际性的意义。
第二种方案: 由单片机调整D/AC 的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。
这种方案中单片机可以只是完成一些弹性的模拟给定, 后面则由开关电源专用PWM芯片完成一些工作。
在这种方案中,对单片机的要求不是很高, 51 系列单片机已可胜任; 从成本上考虑,51 系列单片机和许多PWM控制芯片的价格低廉; 另外, 此方案充分解决了由单片机直接控制型的开关电源普遍存在的问题———由于单片机输出的的PWM脉冲频率低, 导致精度低, 不能满足要求的问题。
因此, 单片机和PWM芯片相结合, 是一种完全可行的方案。
第三种方案: 是最彻底的单片机控制开关电源, 但对单片机的要求也高。
基于单片机的数控直流可调开关电源设计
2.1.3
方案一：采用BUCK降压电路，BUCK降压电路是指输出电压小于输出入电压的单管不隔离的DC-DC变换电路，驱动电压采用PWM脉宽调制信号，通过控制开关管的导通与关断时间来控制输出电压。常见于电子电路中，由于其以开关变换原理为理论根底，其转换效率很高，到达80%，但是其开关噪声较大。
【Key words】Isolate the push-pull Switching power supplySCM PID
1
1.1
随着电子技术的高速开展，电子设备与人们的工作、生活的关系变得日益密切。所有的电子设备都离不开电源，电源的质量与性能的上下直接影响到整个系统的优劣与可靠性。开关电源由于其体积小、重量低、效率高、可靠性强渐渐成为当前电子设备供电电源的首选，成为当前电源开展的一大热门方向[1]。
2.1系统总体框图
2.2
2.2.1
方案一：采用单端正激式开关拓扑，单端正激式开关电源比较常见，目前来说技术比较成熟，构造较简单紧凑。输出电压的瞬态控制特性相对来说比较好，相对于反激开关电源在控制开关处于断开期间才由储能电感和储能电容提供，正激开关电源在变变压器原边导通时副边感应出对应电压输出到负载，能量由变压器直接传递，带负载能力来说相对较强，输出电压纹波较小[3]。但由于是单端的拓扑，且开关管上承受的电压较高，容易烧管，因此单端正激式开关电源多用于100-200W的场合。
【关键字】隔离推挽开关电源单片机PID
Design of DC adjustable switching power supply based on single chip microputer
Abstract
China is a large energy country and energy consumption, with the popularity of energy-saving emission reduction, low-carbon concept of life put forward, how people pay more attention to how energy. Reliable performance and high efficiency switching power supply has bee a hot topic today.Switching power supply in today's society has a pivotal position, because of its small size, light weight, high efficiency, so small to the phone charger, large TV can see it in the shadow. In the personal puter, munications equipment, military fields, instrumentation has been a large application. Under the huge market demand, how to make the switching power supply under the control of C to achieve high precision and efficiency has bee a popular research.
基于单片机控制的开关电源设计论文
引言开关电源是利用现代电子电力技术控制功率开关管（MOSFET；三极管）的导通和关断的时间比来稳定输出电压的一种新型稳压电源。
它是在电子、计算机、通信、电气、航空航天、军事以及家电等领域应用非常广泛的一种电力电子装置。
具有电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点。
本文中研究的单片机控制开关电源，可以通过键盘预置期望输出电压值，模/数转换器对输出电压进行采样，由软件控制单片机输出相应的脉冲宽度，对开关电源进行脉宽调制，输出预期的电压。
并采用PID算法控制输出电压稳定，构成可输出3v到12v 的可调电压，并显示实时电压和预置值，通过键盘可随时修改PID参数以优化控制效果，并该系统可以给芯片提供工作电压，加以扩展可构成输出正负3到12伏的双极性电源。
单片机控制的开关电源具有设计弹性好的优点，可以按照设计者的思想灵活的工作。
目前电子设备的日益小型化需要供电电源的小型化，这样制作小型化电源是未来电源制作的一个趋势，传统开关电源线路一般很复杂体积也较大，如果使用的单片机作为控制核心必将可以大大简化电源的结构，制作更加小的电源将成为可能，并且使用单片机可以扩展许多功能，如显示，实时控制调整电压，可维护性强，由于目前国内有专门的PWM输出的单片机价格昂贵，普通的单片机I/O口模拟的脉宽频率较低，速度较慢，远远达不到现代电源要求的工作频率，所以目前单片机控制的电源使用并不广泛，但是单片机在智能化以及可实现的用户友好界面，扩展性强等等方面的优势使其成为未来电源重要的发展方向。
因此，我们研究单片机控制的开关电源，非常有现实意义。
随着半导体技术和微电子技术的高速发展，集成度高、功能强大的大规模集成电路的不断出现，使得电子设备的体积和重量不断下降，这就要求有效率更高、体积更小、重量更轻的开关电源，使之能满足电子设备的日益小型化的需要。
这是未来开关电源设计所应考虑的第一个问题。
开关电源的效率是与开关管的变换速度成正比的，要进一步提高开关电源的效率，就要提高电源的工作频率。
基于MEGA128单片机的数控开关电源的设计
基于MEGA128单片机的数控开关电源的设计一、引言数控开关电源是一种能够根据负载需求进行调节的电源系统，能够提供稳定的电压和电流输出。
本文旨在通过使用MEGA128单片机来设计一个基于数控技术的开关电源系统，实现电源输出的精确控制和监测。
二、系统设计1. 系统框架数控开关电源的设计主要包括输入电路、控制电路和输出电路三部分。
其中，输入电路负责将交流电转化为直流电，控制电路负责对输出电压进行调节和监测，输出电路则提供稳定的直流电源。
2. 输入电路设计输入电路通过整流变换器将交流电转化为直流电，并通过滤波电路消除电源纹波。
为了提高系统的效率和稳定性，可以采用开关电源输入电路设计中常用的电容滤波和电感滤波结构。
3. 控制电路设计控制电路主要由MCU和电压反馈电路组成。
MCU采用MEGA128单片机，具有强大的计算和控制能力。
电压反馈电路将输出电压与参考电压进行比较，并将处理后的信号送回MCU进行控制。
4. 输出电路设计输出电路包括开关管和输出滤波电路。
开关管通过控制开关周期和占空比来调节输出电压和电流，而输出滤波电路则消除开关引起的高频噪声，使输出电压更为稳定。
三、系统实现1. 硬件设计根据系统设计要求，选择适当的元器件和连接方式进行硬件设计。
其中，选择合适的整流变换器、滤波电路和开关管，保证电源输入稳定且输出纹波小。
2. 软件设计利用MEGA128单片机的开发工具进行软件设计，编写相应的控制算法和信号处理程序。
通过读取反馈电路的信号并与参考电压进行比较，实现对输出电压的精确控制和监测。
四、系统测试在硬件搭建完成后，进行系统测试以验证设计的有效性。
测试过程中需要测量输入电流、输出电压等参数，并对比设定值进行分析。
根据测试结果，进行必要的调整和改进。
五、总结本文基于MEGA128单片机设计了基于数控技术的开关电源系统，通过实现精确的电源输出控制和监测，提供了稳定可靠的电源。
该设计不仅具有较高的效率和精度，而且可广泛应用于各种需要精密电源供应的场合。
基于单片机的数控电源设计 本科毕业设计
基于单片机的数控电源设计摘要本系统主要论述了一种基于AT89S51的直流数控电源的设计原理及实现方法。
该稳压电源以开关型稳压芯片LM2596为基础，用I2C总线的数字电位器MAX5478实现输出电压的微步进调节，通过LM2596的反馈作用实现输出电压的稳定。
设计的开关电源具有输出电流过流保护及报警功能，LCD1602实时显示电压和电流值。
输出电压范围为1.23V～24V，电流范围0～1.8A，电压微步进值为0.1V，具有体积小，功率高，可靠性高的特点。
关键词开关电源过流保护AT89S51THE DESIGN OFDC POWER SUPPLY BASED ON SINGLECHIP MICROCOMPUTERABSTRACTThe article mainly discusses design principle and method of digital controlled DC power supply based on AT89S51.The power supply is based on the switching regulator chip LM2596, digital potentiometer MAX5478 that based on I2C bus is used to achieve the adjustment of micro-stepping voltage value.Through the feedback of LM2586 ,the system can achieve the stability of output voltge.The switch power supply system has the following function which can achieve the output over current protection,alarm and LCD1602 real-time display the voltage and current.The voltage range of output is 1.23V～24V,the current range of output is0～1.8A,and the micro-stepping voltage value is 0.1V.The power supply has advantages of small size , high power and high reliability.KEY WORDS switch power supply protection of over current AT89S51目录1 绪论1.1 研究的目的和意义自从人类有了电之后，各行各业都因为有了电而飞速发展，并出现了无数新型产业，直至今日，电已经在我们的日常生活中不可或缺。
基于单片机的数控开关电源设计
成绩评定表课程设计任务书摘要智能仪器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。
传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经A/D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理(如非线性校正等)；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM(闪速存储器)或E?2PROM(电可擦除存贮器)内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号(如报警装置触发、继电器触点等)。
此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机——PC机，由PC机进行全局管理。
关键词：数控开关电源；AMPIRE；AT89C52目录1 摘要 (5)2 智能仪器仪表的简介 (7)1.1智能仪器仪表简介 (7)2.2智能仪器仪表的作用 (8)3 系统设计简介 (10)3.1 PWM波产生简介 (10)3.2 设计要求 (11)3.3 设计方案论证 (11)3.4 硬件设计电路 (14)4.系统硬件设计 (16)4.1主控制器选择 (16)4.2显示电路 (16)4.3 ADC0804A/D转换器与单片机的接口电路 (17)4.4系统总体电路图 (20)5 设计语言及软件介绍 (21)5.1 C语言介绍 (21)5.2 KEIL软件介绍 (21)6 系统软件设计 (22)6.1 概述 (22)6.2 系统程序设计模块 (22)6.2.1程序框图 (22)6.2.2主程序 (22)6.2.2显示数据刷新子程序 (30)6.3.2程序清单 (36)6.4 调试及仿真 (37)结论 (38)参考文献 (38)1摘要仪器仪表（英文：instrumentation）仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。
基于MEGA128_单片机的数控开关电源的设计
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·90·2023年第21期文章编号：2095-6835（2023）21-0090-03基于MEGA128单片机的数控开关电源的设计卢启硕，秦琛（国网淮南市潘集区供电公司，安徽淮南232082）摘要：首先将交流电经过AD-DC整流单元电路转化为稳定直流电，滤波后经过DC-AC逆变电路转化为稳定的交流电，通过高频变压器后，接入整流单元滤波系统以获得所需要的直流电，通过反馈回路接入高频变压器的输出部分，再通过UC3844的高占空比获得一定的输出电流，并选用MEGA128单片微型机为主控制器件，设计的主要目的为控制高频变压器。
关键词：逆变电路；高频变压器；UC3844；数控开关电源中图分类号：TN86文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.21.026开关式电源技术与之前的技术相比有了很大提高，脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM技术）得到广泛推广[1]。
使用20kHz的调制信号，可以使开关式电源的效率达到65%～75%，与之相比，线性电源的效率仅为30%～40%。
开关电源的工作原理比较简单，首先通过转换将220V的交流电源转化为高质量的直流电，再将得到的高品质的直流电转化为频率较高的交流电，最后整流得到直流电。
反馈电路采集输出电压，然后送到单片机将模拟量转变为数字量，处理之后调节输出的PWM脉冲占空比，经过以上处理变换以后才能得到与要求相符的直流电压，该直流电压的纹波和稳定性得到很大的改善[2]。
本文利用MEGA128单片机作为处理器，来设计输出电压可调的数字开关电源。
1硬件电路设计1.1主电路开关式电源的原理图如图1所示。
按照前文所述的步骤得到适合的直流电后，向单端反激式变换电路供电[3]。
选用功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）作为功率开关管，UC3844控制PWM脉冲的占空比，主要原理是UC3844控制MOSFET功率开关管的PWM的占空比，从而达到对输出电压的稳定控制。
基于51单片机控制的开关电源设计
基于51单片机控制的开关电源设计一、引言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电子设备，广泛应用于各个领域。
本文将以基于51单片机控制的开关电源设计为题，介绍设计的原理和实现过程。
二、设计原理开关电源的设计主要包括输入电路、滤波电路、变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路以及控制电路。
其中，控制电路起到控制和调节输出电压的作用。
在本设计中，我们采用了51单片机作为控制电路的核心，通过编程控制电路的开关状态，实现对输出电压的精准调节。
三、设计过程1. 输入电路的设计：输入电路主要用于将交流电转换为直流电，并对电压进行稳压处理。
我们选择了整流桥和滤波电容作为输入电路的核心元件，通过整流和滤波，将交流电转换为平稳的直流电。
2. 变压器的设计：变压器是开关电源的重要组成部分，用于提高或降低输入电压的大小。
我们根据实际需求选择合适的变压器，使得输出电压与输入电压之间满足所需的关系。
3. 整流电路的设计：整流电路用于将输入电压转换为脉冲电压，我们选择了二极管桥整流电路，通过将输入电压进行整流，得到脉冲电压。
4. 控制电路的设计：控制电路是整个开关电源设计中最关键的部分，我们选择了51单片机作为控制电路的核心。
通过编程，我们可以控制开关管的开关状态，从而实现对输出电压的调节和稳定。
5. 输出电路的设计：输出电路主要用于输出稳定的直流电压。
我们选择了稳压电路和滤波电容作为输出电路的核心元件，通过稳压和滤波，得到稳定的输出电压。
四、实现效果通过以上的设计过程，我们成功实现了基于51单片机控制的开关电源。
通过编程控制，我们可以实现对输出电压的精确调节和稳定控制。
该开关电源具有输出电压稳定、效率高、响应速度快等特点，适用于各种电子设备的供电需求。
五、总结本文以基于51单片机控制的开关电源设计为题，介绍了设计的原理和实现过程。
通过该设计，我们可以实现对输出电压的精确调节和稳定控制，满足各种电子设备的供电需求。
希望本文能为读者提供有关开关电源设计的参考和借鉴，同时也希望读者能够通过自己的努力和创新，设计出更加高效和稳定的开关电源。
基于51单片机的数控电源设计
基于51单片机的数控电源设计本文介绍了以51系列单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM350的输出电压大小。
该电路设计简单，应用广泛，精度较高等特点。
引言目前所使用的直流可调电源中，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。
利用数控电源，可以达到每步0.1V的精度，输出电压范围0~15V，电流可以达到2A。
系统结构图1：硬件系统结构图对选用芯片说明DAC0832是一款常用的数摸转换器，它有两种连接模式，一种是电压输出模式，另外一种是电流输出模式，为了设计的方便，选用电压输出模式，如电路图所示，Iout1和Iout2之间接一参考电压，VREF输出可控制电压信号。
它有三种工作方式：不带缓冲工作方式，单缓冲工作方式，双缓冲工作方式。
该电路采用单缓冲模式，由电路图可知，由于/WR2=/XFER=0，DAC寄存处于直通状态。
又由于ILE=1，故只要在选中该片（/CS=0）的地址时，写入（/WR= 0）数字量，则该数字信号立即传送到输入寄存器，并直通至DAC寄存器，经过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压，一旦写入操作结束，/WR1和/CS 立即变为高电平，则写入的数据被输入寄存器锁存，直到再次写入刷新。
AT24C02是一款常用的可掉电保存数据的ROM，2K比特容量，采用I2C总线操作，关于它的具体操作方法参考相关资料。
点击查看原始图片图2：主硬件电路图图3：参考电压电路图硬件电路设计采用常用的51芯片作为控制器，P0口和DAC0832的数据口直接相连，DA的/CS和/WR1连接后接P2.0，/WR2和/XEFR接地，让DA工作在单缓冲方式下。
DA的11脚接参考电压，参考电压电路如图2所示，通过调节可调电阻调节LM336的输出电压为5.12V，所以在DAC的8脚输出电压的分辨率为 5.12V/256=0.02V，也就是说DA输入数据端每增加1，电压增加0.02V。
基于单片机的数控开关稳压电源设计
基于单片机AT89S52程控开关稳压电源设计开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
由于拥有较高的效率和较高的功率密度，开关电源在现代电子系统中的使用越来越普及。
开关电源高频化、模块化和智能化是其发展方向。
其中，步进可调、实时显示是开关电源智能化研究方向之一。
现设计开关电源，技术指标为：输出电压30V至36V可调，最大输出电流2A，有过流保护功能，能对输出电压进行键盘设定和步进调整、步进值1V，并能实时显示输出电压和电流的开关稳压电源。
1 总体设计方案采用AT89S52单片机为控制核心，对普通的开关电源控制部分进行优化设计，并通过软件编程实现了对开关电源的智能控制。
设计中采用隔离变压器将市电变压后通过整流滤波送至DC-DC升压变换器，经过一系列的控制整合电路之后可实现设计要求。
系统总体框图如图1．1所示。
1．1 DC-DC主回路拓扑采用UC3842和MAX4080构成DC-DC转换电路。
UC3842是一块功能齐全、较为典型的单端电流型PWM控制集成电路，内包含误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。
电流控制型升压DC-DC转换电路，外接元器件少、控制灵活、成本低，输出功率容易做到100W以上。
当然，DC-DC转换电路也可以采用成品模块，若用PI公司生产的DPA-S witch设计开关电源具有集成度高、外围电路简单、发热量少、性能指标优良。
由UC3842设计的DC-DC升压电路直接用误差信号控制电感峰值电流，间接地控制PWM脉冲宽度，达到控制输出端电压的目的。
开关管以UC3842设定的频率周期开闭，使电感L储存能量并释放能量。
当开关管导通时，电感充电，把能量储存在L中。
当开关截止时，L产生反向感应电压，通过二极管把储存的电能释放到输出电容器中。
输出电压由传递的能量多少来控制，而传递能量的多少由通过电感电流的峰值来控制。
基于单片机控制的开关电源的设计
基于单片机控制的开关电源的设计开关电源是一种将输入的电能转化为所需输出电能的电源，它具有效率高、体积小、重量轻、可靠性高等特点，被广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍一种基于单片机控制的开关电源的设计。
一、设计原理开关电源的核心是DC-DC变换器，其输入端接受交流电源，通过整流滤波电路将交流电源转化为直流电源，并经过DC-DC变换器将直流电源转化为所需输出电压。
此外，为了实现对输出电压的控制和保护功能，需要使用单片机进行控制和监测。
1.输入电路输入电路由输入滤波电路和整流电路组成。
输入滤波电路主要是为了去除交流电源中的高频干扰，通常采用电容和电感组成的滤波网络。
整流电路将交流电源转换为直流电源，常见的整流电路有整流桥和二极管整流电路。
2.DC-DC变换器DC-DC变换器是开关电源的核心部分，它将输入的直流电源转变为所需的输出电压。
常见的DC-DC变换器有：（1）Buck变换器：输出电压小于输入电压；（2）Boost变换器：输出电压大于输入电压；（3）Buck-Boost变换器：输出电压可大于也可小于输入电压。
3.控制电路为了实现对输出电压的控制和监测，需要使用单片机进行控制。
单片机可以通过PWM技术控制开关管的导通和断开，从而控制开关电源输出电压的大小。
同时，单片机还可以监测输出电压的大小，并进行保护控制，如过压保护、欠压保护、过流保护等。
二、设计步骤以下是基于单片机控制的开关电源的设计步骤：1.确定输入电压范围和输出电压要求，并选择合适的DC-DC变换器电路。
2.根据输入电压和输出电压要求，计算所需的滤波电容和电感值，并选择合适的元器件。
3.根据DC-DC变换器电路的控制方式，设计开关管的驱动电路。
常见的驱动方式有：反馈控制、定时控制、电流控制等。
4. 选择合适的单片机，并进行引脚分配。
常见的单片机有：ATmega8、STM32等。
5.编写单片机程序，实现对输出电压的控制和监测。
程序中需要包含PWM控制部分、过压保护部分、欠压保护部分、过流保护部分等。
基于单片机控制的开关电源的设计
基于单片机控制的开关电源的设计开关电源是一种电力转换装置，其工作原理是将输入的电能转换为高频交流电能，经过变压、整流、滤波等处理，输出稳定的直流电压给负载。
它具有体积小、效率高、输出稳定等优点，在各种电子设备中广泛应用。
本文的设计目标是基于单片机控制的开关电源，通过软件程序实现开关电源的控制和保护功能。
下面将从硬件设计和软件设计两方面介绍基于单片机控制的开关电源的设计过程。
硬件设计：1.选择单片机：根据需要选择适合的单片机，常用的有8051系列、AVR系列、PIC系列等。
选择时要考虑单片机的性能、IO口数量、工作电压等参数。
2.电源输入：选择合适的变压器和整流滤波电路，将输入交流电转换为直流电，供给开关电源的PWM控制电路和负载。
3.开关电源的PWM控制电路：使用单片机的PWM输出控制开关电源的工作周期和占空比，从而控制输出电压的大小。
可以使用单片机的IO口连接到MOSFET等开关元件，通过调节IO口的电平和频率来控制开关电源的输出电压。
4.电路保护：为了保护开关电源和负载不受损坏，需要添加过压保护、过流保护、过温保护等电路。
可以使用电压比较器、电流检测芯片等进行监测和保护。
软件设计：1.初始化：在程序运行开始时，对单片机的IO口、定时器等进行初始化设置。
2.输入检测：通过外部引脚读取输入电压和电流的大小，判断是否超出范围。
如果超出范围，则进行相应的保护措施，如关闭开关电源输出。
3.控制算法：根据输入电压和目标输出电压，通过控制占空比调整输出电压的大小。
可以使用PID控制算法等来实现精确控制。
4.输出控制：使用单片机的PWM输出控制开关电源的开关状态和工作周期。
根据控制算法计算的合适占空比，将其作为PWM的占空比输出。
同时，通过监测输出电压和电流的大小，进行闭环控制，使输出电压保持稳定。
5.保护机制：实现过压保护、过流保护、过温保护等功能。
当检测到异常情况时，及时关闭开关电源输出，避免负载和开关电源的损坏。
基于单片机的开关电源的设计
目录引言.................................................... 错误！未定义书签。
1 概述 ................................................ 错误！未定义书签。
1.1 课题来源及意义 (1)1.2 课题基本要求 (2)1.3 相关背景介绍 (2)2 基于单片机的数控直流电源方案设计 (2)2.1 方案设计 (3)2.1.1 方案1：开关稳压电源 (3)2.1.2 方案2：线性稳压电源............................... 错误！未定义书签。
2.2 方案论证............................................. 错误！未定义书签。
2.2.1方案一分析......................................... 错误！未定义书签。
2.2.2方案二分析 (5)3．硬件电路设计 (5)3.1 主电源电路设计 (6)3.1.1 变压器的选择 (6)3.1.2 整流滤波电路 (7)3.1.3 稳压调压电路 (8)3.1.4 扩流电路 (8)3.2 副电源电路设计 (9)3.3 控制部分电路设计 (10)3.3.1 A/D及D/A转换电路 (11)3.3.2 校正部分电路....................................... 错误！未定义书签。
3.3.3 键盘及数码管显示电路............................... 错误！未定义书签。
4 软件设计............................................ 错误！未定义书签。
7 4.1 软件介绍............................................ 错误！未定义书签。
7 4.1.1 Protel 99 SE...................................... 错误！未定义书签。
基于单片机的数控稳压开关电源研究
• 38•为了解决多种类供电的电压需求，克服供电电路体积大、性价比低的问题，复杂电路系统以单片机控制为核心，尝试构建单片机数控开关稳压电源的硬件平台，并开发软件程序，实现系统多种类供电电压输出的控制。
实验证明，基于单片机的数控稳压开关电源各项性能指标均能达到预期要求。
1.引言电源之于系统犹如心脏之于人体。
电子设备越精密，对电源要求越高，电源的稳定性直接影响着电子仪器的正常工作（鲁明丽，基于TNY266P 芯片的小功率开关电源设计：南通职业大学学报，2015）。
由于一套复杂的电子系统可能有多种电压输出供给要求，传统的电源适配器一般只提供固定一种电压输出，这就需要在系统里设计直流转直流DC/DC 电路，增加功耗，提高系统复杂性，但这样却降低了系统安全性和稳定性。
为了提高供电电源的性能与指标，探索一种基于单片机的数控开关稳压电源，实现多类型电源可调电压的稳定输出，提高电源电压输出精度和转换效率，使电源控制智能化、友好化。
2.方案设计设计方案包括输入保护电路、电磁干扰EMI 滤波电路模块、输入整流滤波电路模块、功率变换电路模块、反馈电路模块、PWM 控制电路模块、输出整流滤波电路模块、单片机控（5）输出整流滤波电路。
将功率转换后的脉冲电压整流滤波为稳定的直流电压。
（6）脉宽调制控制电路。
功率变换时，功率变换电路需要工作在开关状态，因此将专门的脉宽调制控制电路控制功率变换电路的通断。
（7）反馈电路。
为了使输出的电压稳定，需要加入反馈电路，将输出电压反馈给PWM 控制电路，使PWM 控制电路面对电压变化时能及时调节，稳定电源的工作状态。
（8）电压电流采集电路。
测量输出电压电流的实际值，将数据反馈给单片机。
（9）单片机控制电路。
单片机控制电路主要是完成对开关稳压电源的输出电压调节，显示参数控制等。
（10）键盘模块。
通过对按键的操作，使单片机控制开关电源输出对应的电压。
（11）液晶显示模块。
液晶显示模块用来显示输出电压、电流等信息。
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基于单片机的数控开关电源队长：高阔组员：吴宝洲、董如良、邵茂超摘要：运用电力开关变换技术并以单片机系统为控制核心，采用脉宽调制(PWM)技术。
通过使用先进的传感器采样输出电压和输出电流，然后和给定的信号进行比较，经过A／D转换，由单片机结合改进的PID控制算法，产生连续的脉冲控制信号，调节输出电压的变化。
关键词：开关电源；单片机； A／D为了使IC、电子部件动作，必需提供稳定的直流电源。
使商用电源从交流电压转换为稳定的直流电压的装置被称作电源或直流稳压电源。
直流稳压电源的分类:如果从控制方式来大致区分直流稳压电源，则可分为以下2类。
一般来说，被称作电源的是指开关方式和线性方式的电源。
目前以开关方式为主流。
开关电源是利用现代电子电力技术功率开关管（MOSFET,三极管）的导通和关断的时间比来稳定输出电压的一种新型稳压电源。
它在电子、计算机、通信、电器、航空、军事及家电等领域应用非常广泛，具有体积小、重量轻、高效率，控制精度高和快速性好等优点。
开关电源已有几十年得发展历史，目前，各种新技术，新工艺和新器件的运用于开关电源，使得开关电源不断发展和完善。
产品发展方向：开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。
开关电源可分为AC/DC和DC/DC 两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。
另外，开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。
技术发展方向：开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。
SMT技术（表面组装技术）的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。
开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS（零电压开关）、ZCS（零电流开关）的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。
对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使品的可靠性大大提高。
模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。
针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。
开关电源已有几十年得发展历史，目前，各种新技术，新工艺和新器件运用于开关电源，电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。
开关电源按调制方式划分可以分为：（1）脉宽调制型：振荡频率保持不变，通过改变脉冲的宽度来改变和调节输出电压的大小。
通过采样电路，耦合电路构成闭合回路，来稳定输出电压。
缩写为PWM。
（2）频率调制型：占空比保持不变或关断时间不变，改变振荡器的频率来稳定并调节输出电压幅度。
缩写为PFM。
（3）混合调制型：通过调节导通时间的振荡频率来完成稳定，输出电压幅度系统方案设计基本要求：（1）实现对电源的输出控制要用未处理器来代替传统直流稳压电源中手动旋转电位器，实现输出电压的连续可调，精度更高。
（2）数控直流电源功能的完备数控直流稳压电源要实现电压的键盘化输出，同时具备输出、过压过流保护与预置等功能。
（3）闭环控制PWM控制（4）设计要求输出最大电压：25v，并显示；步进值：0.1v，电压课预置；有过流保护。
开关电源工作原理和组成：开关电源是导通和截止状态的稳压电源，缩写为SPS（Switching Power Supply）。
开关电源的核心部分是一个直流变换器，利用直流变换器可以把电压变成极性、数值不同的多种直流电源。
系统的组成：本电源系统可以分为稳压电源电路、单片机控制部分、A/D和D/A转换电路、恒流源电路、显示部分。
系统的工作原理：系统原理如图1所示，系统通过稳压电源向恒流源提供24v 电压，向单片机AT89C52、A ／D 和D ／A 转换器提供5V 电压，通过键盘对电流值进行预置，利用单片机将电流步进值或电流设定值换算后输出相应的数字信号，经过D ／A 转换、信号放大，驱动恒流源输出电流信号，实际输出的电流再利用精密电阻采样变成电压信号，经过A ／D 转换，将信号反馈到单片机中，单片机将输出反馈信号再与预置值比较，送出调整信号，再输出新的电流，这样就形成系统的闭环调节，从而提高了输出电流的精度。
显示电路用于显示电流设定值。
（1）为单片机系统提供电源的直流稳压电源该电源按常规设计，输出电压等级有±5V ，±15V 。
电路原理图如图2、图3所示。
图2 +5V 电源图3 －5V 与±15V 电源（2）为电流源负载提供功率的电源在对为电流源负载提供功率的电源进行设计时，我们考虑了两套方案：①直接采用不稳压的整流电源；② 采用直流稳压电源。
考虑到系统对容量的要求以及对纹波电流的要求，我们选择了用LM317构成的可调稳压电源。
其优点是：① 可以进行预稳压，以提高输出电流对输入交流电源电压变化的稳定度；② 为压控电流源电路提供具有稳压特性且很小纹波的高质量的工作电源，以有效降低输出电流纹波系数；③ 可以根据输出电压要求合理整定压控电流源电路的工作电压，在LM317和末级功率三极管间分散负担并合理分配功率损耗，方便散热；其电路原理图如图3所示。
图3 1.25～21V 可调电源稳压电源电路输出电压为：V O = V REF (1 + R 2/R 1) + I ADJ R 2输出调节电路中固定电阻Ｒ1取150Ω，此时⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=150125.1125.1V o 212R R R 电位器R 2选取10k 精密线绕电位器，因整流桥输出为26V 直流电，故U omax能满足15V需求，经测量，最大可达到21V。
输入输出端滤波电容各取2×4700μF，以减小纹波电压，稳定输出电压，增强带负载能力。
选取IN5404，可防止输出输入短路时烧毁芯片。
（3）A／D、D／A的转换电路设计根据设计要求，系统要求输出的电流信号为20—2000mA，步进为1mA，且要求显示数值，因此，给定量的执行元件一D／A转换器与检测元件一A／D转换器至少需要11位的转换精度。
结合系统的设计要求，并考虑到单片机的I／O接口资源紧张等因素，最终确定选用串行数据传送方式的ADS7841和DAC7512两款芯片(转换精度均为12位的集成芯片)，其量化精度能达到1／4096<1／2000，完全能达到设计的精度要求。
ADS7841芯片用于将电流检测电路输出的模拟电压信号转换成数字信号，回送给单片机，由单片机将该反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小，由此构成反馈调节，提高输出电流的精度。
同时，A／D 转换器采样回来的电流经过单片机处理后传送到LED，用以显示当前的实际电流值。
D／A转换器将设定的电流值转换为模拟信号并提供给压控恒流源，控制恒流源的输出大小。
ADS7841中，在电源输入端并联一个0．1IzF的电容去耦，同时并联一个101_LF的电解电容来提高供电的稳定性。
根据其技术资料，将引脚端1和端2短接就能实现5V的基准源输出，并在引脚端6和7之间接一个0．1仙F的电容，能有效地提高抗干扰性能。
电压控制的电流源电路如图 4 所示。
压控电流源模块主要由给定与比较放大单元、功率放大单元和电流反馈单元组成。
给定与比较放大单元由U1（OP07）及其外围阻容器件组成，起着计算给定电流与实际输出电流偏差并进行放大的作用。
与R2并联的电容器C9起加速反馈的作用，与运放反馈电阻并联的电容器C10起滤波作用，二极管D1起电压钳位作用，用以保护运算放大器；功率放大单元由Q1、Q2和Q3及其配套阻容器件组成，为满足最大输出容量（10V，2000mA）的要求，选取最严重工况（负载端短路且输出2000mA）计算Q3的功率损耗：（10＋5）V×2A＝30W式中，5V是考虑电流源输出10V电压，输出2A电流时，为Q3留出的ce极间电压。
为可靠起见，留有足够的功率裕量和安全系数，选择Q3的型号为：2N5886。
图4 电压控制的电流源其主要技术参数如下：100V，25A，允许管耗300W。
C14起纹波抑制作用，二极管D3用以保护功率三极管Q3，防止其承受反压而损坏；电流反馈单元由仪用放大器AD620和低噪声运放OP07构成，前者对串联在负载回路的康铜丝两端电压进行取样，康铜丝是一种温度特性佳的阻性元件，其两端电压正比于流过的电流，因此该电压的反馈就是负载电流的反馈。
仪用放大器具有极强的抗共模干扰的能力，特别适合对小信号进行放大。
OP07作为二级放大且其输入端设置一个反馈系数调节用的精密电位器，起着输出电流校正之功用。
（4）负载电流、负载电压的测量负载电流、电压测量电路如图7所示。
负载电流测量电路与电流源电路中的电流反馈环节相同，可调电位器用作测量回路的增益；负载电压测量电路具有相同结构，只是AD620的取样点是经R3，R4分压得到的，以保证AD620工作在最大允许输入电压值的范围内；注意到负载电压测量电路的这种取样方式，实际所测的是负载电压与康铜丝电压之和，真正的负载电压需要减去康铜丝电压。
设置测量上述两个测点的电压，可以直接得到负载电流并通过计算得到负载电压以及负载的直流电阻阻值。
图7 负载电流、电压测量电路（5）键盘和显示电路设计人机界面包括键盘和显示电路，主要是为了实现对电流值的任意设定，对给定值和输出值实时显示。
输入设备采用轻触按键来实现，显示部分采用LED显示。
由于显示的电流值最多为4位，所以在设计中使用了8个共阳极数码管，采用动态扫描的方式实现。
为了增强位选信号的驱动能力，将位选端口接在9012三极管的基极，使9012三极管工作在开关状态，大大提高了数码管显示的亮度。