基于单片机的智能稳压电源设计
基于单片机的智能稳压电源设计
基于单片机的智能稳压电源设计摘要本智能稳压电源利用16位单片机SPCE061A为控制核心，可预置输出电压值并显示在液晶显示模块（LCD）上，通过其内置的A/D输出对PWM进行调制，再控制大功率开关管导通,再经过滤波输出。
同时通过采样电路将实际输出值反馈到单片机中构成闭环系统，进行比较、调整，提高了电源的输出精度。
输出电压范围为0.01v～10v，而且可以步进调整输出的电压值。
关键词：智能；单片机；PWM调制；稳压电源Design of Smart Power Supply Based on SCMWu Renjie(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)AbstractThe 16 Bit SCM SPCE061A was used as the control unit in this design, the output voltage value can be protested form the keyboard and displayed it on the LCD module .At the same time, its built-in A / D converter moderate the output as pulse width moderation(pwm), and switch on the output, after that output through a filter . At the same time the circuit would sample the actual output value and feedback the output to the SCM’s input system, after comparing and adjusting to improve the output accuracy. Output voltage range from 0.01 v to 10v, it can also stepping adjust the output voltage value.Key words:intelligent；SCM；PWM modulation；power supply目录第一章引言 (1)第二章方案论证与设计 (2)2.1 系统整体方案论证 (2)2.2数据采集和处理器选择 (2)2.3 电源供电电路 (2)2.4 显示电路模块 (2)第三章系统总体设计方案及设计框图 (3)第四章系统模块电路分析 (4)4.1 SPCE061A[1]单片机最小系统概述 (4)4.1.1 ADC 的控制 (5)4.1.2 DAC 的控制 (6)4.1.3 IO 端口结构 (7)4.1.4 单片机端口资源的分配 (8)4.2 电压控制电路 (8)4.2.1 ADC、DAC电压调整电路 (9)4.2.2 脉宽调节电路的工作原理 (10)4.2.3 脉宽调制电路参数的选择 (12)4.2.4 开关管输出的电路参数的选择 (13)4.2.5 平滑电容电阻的参数选取 (13)4.3 键盘设计 (14)4.4 液晶显示 (14)4.5 正负电源供电电路 (18)第五章软件流程图 (19)5.1 主程序 (19)5.2 键盘程序 (19)5.3 闭环调整子程序 (20)第六章系统测试和误差分析 (22)6.1 系统功能测试 (22)6.2 系统误差分析 (22)参考文献 (23)附录 (24)结束语 (30)基于单片机的智能稳压电源设计引言第一章引言直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。
基于单片机实现的12V恒压源
专业课综合课程设计说明书题目：基于单片机实现的12V数控稳压源设计系部：专业：班级：学生姓名: 学号:指导教师:2011年11 月30 日目录1 设计任务与要求 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 设计要求 (1)1.2.1 基本要求 (1)2 总体方案论证与设计 (1)2.1 稳压电源电路方案的比较与选择 (1)2.2 控制器方案的比较与选择 (1)2.3 电流检测电路方案的比较与选择 (2)2.4 电压检测电路方案的比较与选择 (3)2.5 电流比例控制方案的比较与选择 (3)2.6 PWM波的产生的方案的比较与选择 (4)2.7 显示方案的比较与选择 (4)2.8 键盘的比较与选择 (4)2.9 总体设计思路 (5)3 系统硬件设计 (5)3.1 系统供电单元 (5)3.2 单片机控制电路单元 (6)3.3 电流电压检测电路单元 (7)3.4 过流保护电路单元 (7)3.5 PWM波产生单元 (8)4系统软件设计 (8)4.1 软件组成 (8)4.2 程序流程图 (9)5 系统测试 (10)5.1 测试仪器与设备 (10)5.2 测量数据分析与比较 (10)5.3 误差分析及结论 (10)6心得体会 (11)1 设计任务与要求1.1 设计任务设计一基于ATMEG8单片机实现的12V数控直流稳压源。
1.2 设计要求1.2.1 基本要求1) 以ATMEG8为核心的单片机作为控制模块。
2) 将键盘输入转换为模拟信号量作为预设值输入控制模块，同时送LCD显示，再根据输出的电压量来调整PWM输出波形，从而控制电流的变化。
3) 写出详细的设计报告。
4) 给出全部电路和源程序。
2 总体方案论证与设计本系统采用ATMEG8为核心的单片机作为控制模块。
将键盘输入转换为模拟信号量作为预设值输入控制模块，同时送LCD显示，再根据输出的电压量来调整PWM输出波形，从而控制电流的变化。
此方案的优点是输入的预设值电流信号稳定且避免了大量的数据存储。
基于单片机的数字可调稳压电源
摘要毕业设计论文基于单片机的数字可调稳压电源的设计系别：专业（班级）：作者（学号）：指导教师：完成日期：蚌埠学院教务处制基于单片机的数字可调稳压电源的设计摘要：基于单片机的数字可调直流稳压电源由于原理简单、便于操作、稳定性好、精度高、成本低、易于实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。
其性能比传统的可调直流稳压电源好，非常适合一般教学和科研使用。
本文通过对一个基于单片机的数控直流稳压电源的设计，将单片机数字控制技术、有机地融入直流稳压电源的设计中，设计出一款数字化通用直流稳压电源，详细介绍了AT89C52单片机应用中的键盘扫描原理、数码管动态显示原理、定时器中断原理，从而了解单片机相关指令在各方面的应用，同时还介绍了数模转换芯片DAC0832的工作原理。
系统由模拟电源、控制电路、数模转换电路、放大电路、显示电路等部分构成，输出0-12V电压范围，步进值为0.1V的直流电源。
电源的数字化控制是人们追求的目标之一，人们对它的要求也越来越高，数控直流稳压电源能给人们带来很大的方便，为我们工作、科研、生活提供更好、更方便的服务。
本题采用单片机和其他元件及外围电路，开发一个数字可调式稳压电源，能够设定输出电压值、电压输出显示等功能。
关键词：单片机、直流、稳压、数模转换Based on single-chip digital adjustableregulated power supply designAbstract: Microcontroller-based digital adjustable DC power supply as simple in principle, easy operation, good stability, high accuracy, low cost, easy to implement, andmany other advantages of being more widely appreciated. Performance than thetraditional adjustable DC power supply is good, very suitable for general teachingand research use.In this paper, a microcontroller-based digital controlled power supply design, the single chip digital control technology, organic integration into the DC powersupply design, digital design of a universal DC power supply, details of theAT89C52 microcontroller applications The keyboard scanning principle, thedigital dynamic display principle, the timer interrupt principle, to understandinstruction in all aspects of SCM-related applications, but also introduces theDAC0832 digital-analog converter chip works. System consists of analog powersupply, control circuits, digital to analog conversion circuit, amplifier circuit,display circuit and other parts, output 0-12V voltage range, step value of 0.1V DCpower supply.Digital control of power is one of the goals people pursue, people demand more and more of it, NC DC power supply can give them great convenience forour work, scientific research and to provide better and more convenient service.The problem with single chip and other components and peripheral circuits, thedevelopment of a number of adjustable power supply, can set the output voltage,the voltage output display.Keyword s: microcontroller; DC; regulators; digital to analog conversion目录第一章绪论 (1)1.1研究目的及意义 (1)1.2国内外发展状况 (2)1.3论文构成及研究内容 (3)第二章数字式可调稳压电源原理介绍 (4)2.1方案选择及总体原理介绍 (4)2.2单片机AT89C52原理及其介绍 (5)2.3矩阵键盘扫描原理介绍 (6)2.4 LCD-1602显示原理介绍 (7)2.5数模转换电路原理介绍 (9)第三章数字式稳压电源硬件电路设计 (12)3.1稳压电源数字部分设计 (12)3.1.1单片机主体电路设计 (12)3.1.2键盘部分电路设计 (13)3.1.3 DAC0832数模转换部分电路设计 (13)电路图如下 (14)3.2电压输出单元电路 (15)第四章数字式可调稳压电源软件程序设计语言 (16)4.1 系统软件流程图 (16)4.2 系统程序介绍 (17)4.2.1 初始化硬件程序 (17)4.3 主程序程序语言 (18)结论 (25)谢词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26参考文献 (26)附录一数字部分电路总图 (27)第一章绪论1.1研究目的及意义在当代科技与经济高速发展的过程中,电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术,服务于各行各业.电力电子技术是电能的最佳应用技术之一.当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。
基于单片机的PWM型开关稳压电源设计
基于单片机 的 Ｐ ＷＭ 型开 关稳 压电源设 计
文／ 燕 哲
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。开 关稳 压 电源 具有 体 积 小、 重量 轻 、效 率 高、对 电 网 电压 及 频 率 的 变 化 适 应 性 强 、 输 出电压 保持 时 间长 、有 利 于计 算机信 息 保护 等优 点 ，因 而广泛 应 用 于以 电子 计算机 为主导 的各 种 终 端 设 备 、 通 信 设 备 ，是 当 今 电子信 息 产业 飞速发 展 不可 缺 少 的 一 种 电 源 本 丈 介 绍 的 是 基 于
单 片机 的 Ｐ Ｖ ＇ ￣ Ｉ 型 开 关稳 压 电源，
＋ ＿ ｔ － Ｕ 卜 － 、 一
图１ ：整 体 结 构 框 图
项 目是本人 在教 学中的 实际案 例，
经本 人验 证 后 ，实现 效果 较好 。
该项 目结构较为简单， 稳 定率高， 实用性强，能够应 用在较 多场合 。
开 关 电源 应 具 备 整 流 电路 、 滤 波 电 路 和 稳 压 电
路。Ｐ Ｗ Ｍ 稳 压 电源 是 利 用 脉 冲 宽 度 调 制 的 方
法 来 控 制 开 关 元 件 的接 通 时 间 与 管 断 时 间 从 而 实 现 稳 压 输 出 。该 项 目采 用 单 片 机 来 作 为 控 制
常见的 Ｐ ＷＭ 型 Ｄ Ｃ． ＤＣ 变 换 器 主 要 有 降 压型 （ Ｂ ｕ ｃ ｋ ）、 升 压 型 （ Ｂｏ ｏ ｓ ｔ ） 、 降 压 升 压型 （ Ｂｕ ｃ ｋ — Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ ）和 升 压 一 降压型 （ Ｃｕ ｋ ）。
基于单片机的数控直流稳压电源设计
基于单片机的数控直流稳压电源设计一、概述随着科技的飞速发展，电子设备在我们的日常生活和工业生产中扮演着越来越重要的角色。
这些设备的稳定运行离不开一个关键的组件——电源。
在各种电源类型中，直流稳压电源因其输出电压稳定、负载调整率好、效率高等优点，被广泛应用于各种电子设备和精密仪器中。
传统的直流稳压电源通常采用模拟电路设计，但这种方法存在着电路复杂、稳定性差、调整困难等问题。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于单片机的数控直流稳压电源设计方案。
本设计采用单片机作为控制核心，通过编程实现对电源输出电压的精确控制和调整。
相比于传统的模拟电路设计，基于单片机的数控直流稳压电源具有以下优点：单片机具有强大的计算和处理能力，能够实现复杂的控制算法，从而提高电源的稳定性和精度单片机可以通过软件编程实现各种功能，具有很强的灵活性和可扩展性单片机的使用可以大大简化电路设计，降低成本，提高系统的可靠性。
本文将详细介绍基于单片机的数控直流稳压电源的设计原理、硬件电路和软件程序。
我们将介绍电源的设计原理和基本组成，包括单片机控制模块、电源模块、显示模块等我们将详细介绍硬件电路的设计和实现，包括电源电路、单片机接口电路、显示电路等我们将介绍软件程序的设计和实现，包括主程序、控制算法、显示程序等。
1. 数控直流稳压电源的应用背景与意义随着科技的快速发展，电力电子技术广泛应用于各个行业和领域，直流稳压电源作为其中的关键组成部分，其性能的稳定性和可靠性直接影响着整个系统的运行效果。
传统的直流稳压电源多采用模拟电路实现，其调节精度、稳定性以及智能化程度相对较低，难以满足现代电子设备对电源的高性能要求。
开发一种高性能、智能化的数控直流稳压电源具有重要意义。
数控直流稳压电源通过引入单片机控制技术，实现了对电源输出电压和电流的精确控制。
它可以根据实际需求，通过编程灵活调整输出电压和电流的大小，提高了电源的适应性和灵活性。
同时，数控直流稳压电源还具备过流、过压、过热等多重保护功能，有效提高了电源的安全性和可靠性。
基于单片机的可调稳压电源
基于单片机的可调稳压电源摘要随着电力电子技术的迅速发展，直流电源应用非常广泛，其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。
目前，市场上各种直流电源的基本环节大致相同，都包括交流电源、交流变压器、整流电路、滤波稳压电路等。
直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。
传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。
传统直流稳压电源对输出电压通常采用粗调的方式来完成，调节精度不高，当需要输出电压在一个很小范围内进行调节时，传统的直流稳压电源就难以办到，严重影响了稳压电源的使用范围。
而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
该电源具有电压调整简便、电压输出稳定、便于智能化管理等特点。
其良好的性价比更能为人们所接受，因此，具有一定的设计价值。
基于单片机的智能高精度直流稳压电源，结合了最先进的单片机控制技术采用高性能基准稳压电力电子元件，稳压调压精度高而且抗干扰能力强，克服了传统直流稳压源的缺点。
同时整个控制系统具有完善的保护电路，大大提高了设备的使用寿命。
随着电力电子技术的成熟，单片机价格越来越经济，且集成度相当高，大大减少了直流电源系统开发成本，具有明显的工程实际应用价值。
关键词：稳压电源，单片机，PWM ，直流电源，电压调节LM3172AbstractWith the rapid development of the power electronic technology, dc power very extensive, its direct impact on the electrical equipment or control systems work. At present, the market the basic link various dc power supply, including approximately the same ac power, communication transformer, rectifying circuit voltage circuit, filter. The direct current voltage-stabilized source is one of the commonly used equipment of electronic technology, widely used in teaching, scientific research, etc. The traditional multi-function dc manostat function is simple and difficult to control, reliability, low interference, low accuracy and large size, complexity high. when need output voltage in a small adjusted, within the scope of traditional dc manostat is difficult to do, and this seriously influences the scope of application of voltage stabilizer. And based on single chip microcomputer control dc voltage stabilizer can well solve the above traditional manostat shortage. The power supply voltage adjustment is simple, with voltage output stability, facilitate intelligent management etc. Characteristics. Its good price more can be accepted by people, therefore, has some of the design value.Based on single chip microcomputer intelligent high-precision dc manostat, combined with the most advanced single-chip microcomputer control technology by high performance benchmark voltage power electronic components, overcome traditional dc voltage source faults. Meanwhile the control system has perfect protection circuit, greatly improving the life of the equipment. Along with the power electronic technology maturity, growing economy, and SCM price integration quite high, and greatly reduces the dc power system development costs, significant practical value.3Keywords: manostat, microcontroller, PWM, dc power, voltage regulation LM317目录摘要 (2)Abstract (3)一、整体设计分析 (5)1.1 方案比较 (5)二、部分电路组成元件简介 (7)2.1 LM317简介 (7)2.2控制核心 (8)2.2 显示效果 (10)三、系统硬件设计 (10)3.1单片机最小系统： (11)3.2显示模块 (11)3.3工作电路设计 (12)四、软件设计 (13)4.1 编程语言的选择 (14)4.2 脉冲产生机理的简要介绍： (14)4.3 STC12C系列的PWM控制模块 (17)4.4数码管的驱动实现 (18)4.5按键的软件实现 (19)4.5.1按键的软件设计思想 (19)五、调试与分析 (21)参考文献 (22)致谢 (23)4附录一、整体电路 (24)附录二、程序代码 (25)一、整体设计分析1.1 方案比较对于输出可调电压的电源设计，比较常用的技术方案有以下几种方案：方案一：采用RC降压电路，将220V交流电降压并采用稳压二极管进行稳压后得到稳定的直流电压。
基于单片机的数控稳压电源设计_朱贵宪
STC12C5A32AD OUT
LCD
图 3 D/A 转换及运算放大电路
中， 通常都要用到键盘来
Fig.3 Enlarge circuit of D/A changes and operation
实现人机对话功能。 它包
1．3 A/D 采样电路
括用户对应用系统的状态干预与数据输入，以及应
P2.0~P2.7 P0.5 P0.7 P0.3 P0.4 P0.6
DB0~DB7 R/W D/I /CS RET E
R5
C10
5.1k 47pF
R4 OUT
20k 1 2 3 4 5 6 7 8 9
P3.0 10 P3.1 11 ADJ+ 12 ADJ- 13
14 CS 15 SCLK 16 DIN 17
该 款 单 片 机 最 大 的 优 势 是 ：STC 采 用 Mcs－51 构架，拥有极大的软件优势和极多的用户群，使得 这个产品的出货量很大， 完全能够保证供货和较 低 成 本 ［1］。
所 以 本 系 统 采 用 STC12C5A32AD 单 片 机 作 为 整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制 器，又是数据处理器，而且带有 A/D 转换的功能，可 对实时电压进行采样。
收 稿 日 期 ：2010－11－03；修 订 日 期 ：2011－03－28 作 者 简 介 ：朱 贵 宪 （1974－） ， 男 ， 硕 士 ， 讲 师 ， 研 究 方 向 为 智 能 测 控 、单 片 机 开 发 。
50
Automation ＆ Instrumentation 2011(6)
实时监控，输出电压通过 STC12C5A32AD 单片机A/ D 采样，把实时模拟量转化为数据量，经单片机分析 处理，通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定， 构成稳定的压控电压源。
基于单片机的高精度程控稳压电源的设计与实现_张宏
基于单片机的高精度程控稳压电源的设计与实现
文/张宏
摘
稳压直流电源属于电子科技
要
产 品 中 的 一 种 常 用 设 备， 通 过 单 片机控制的稳压直流电源解决了
传统稳压直流电源电压不稳技术
参 数 不 高 的 不 足， 具 有 较 高 的 设
计和开发价值。本文将 AT89 S51
针对承接单位安全性设计 方案制定的监理细则，监 理通知单和整改意见，工 程备忘录，监理工作记录
厂商输出文件
投标文件，采购谈判文件（厂 商资质文件）
工程安全性设计方案报审表， 阶段性安全测试验收文案报审 表，进度计划报审表，需求分 析说明书，系统评估，设计方
案
实施阶段审核意见， 实施阶段 阶段性验收申请书，
5 结语
4 程控高精度直流稳压电源软件部分的 设计和实现
程控高精度直流稳压电源的程序控制软 件部分共有主程序及过流保护类程序等两个部 分，主要的功能包括：步进式的加减，对键盘 的扫描、D/A 电压的转换、电源过流的报警及 LED 数码显示等。
4.1 直流稳压电源软件部分主程序的设计和实现
首 先 要 对 程 控 电 路 进 行 初 始 化， 即 对 AT89 S51 型单片机进行初始化处理，然后设 置单片机的系统时间，再对按键处理的子程序 进行调用，适时判断有无按键被按下，如果有 则就调用系统中的显示处理子程序，通过该子
图 4：软件部分主程序的设计流程
技 ,2012(12). [4] 罗 国 颖 , 鄢 峰 , 张 迁 , 等 . 数 控 开
关 电 源 的 设 计 与 制 作 [J]. 中 国 集 成 电 路 ,2010(03). [5] 朱士虎 , 王立巍 , 何培忠 . 基于 AT89S52 程 控 开 关 稳 压 电 源 设 计 [J]. 电 子 技 术 ,2009(06).
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基于单片机的智能稳压电源的设计摘要本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案，其核心技术是通过单片机控制数模转换来改变其后的稳压模块的输出。
该系统由整流滤波初步稳压部分、单片机控制部分、DAC和显示部分组成，该稳压电源能连续步进可调，并且可实时显示，弥补了传统稳压电源的不足。
关键词：单片机，稳压电源，连续步进可调，DACDesign of Intelligent Power Supply Based on MCUThis paper introduces a single-chip microcomputer-based Intelligent Power Supply Design program, its core technology through the MCU to control digital-to-analog converters to change the voltage regulator module subsequent output. The system consists of rectifier filter preliminary regulator of the MCU control of the DAC and display components, the power supply can be continuously adjustable stepper, and can be real-time display, made up for the shortcomings of traditional voltage regulator power supply.Key words：MCU，Regulated Power Supply，Stepping and adjustable row，DAC目录前言 (1)第1章概述 (2)1.1研究的目的和意义 (2)1.2国内外研究状况 (2)1.3 研究方法及内容 (2)1.4稳压电源的介绍 (3)1.5 稳压电源的分类 (4)1.5.1 DC/DC变换 (4)1.5.2 AC/DC变换 (5)第2章设计原理 (6)2.1设计原理 (6)2.1.1稳压电源基本原理 (6)2.1.2 稳压电路设计方案 (6)2.2系统框图 (8)第三章主要器件介绍 (9)3.1 AT89C51简介 (9)3.2 DAC0832工作原理 (10)3.3数码管显示原理 (11)3.3.1数码管结构 (11)3.3.2数码管工作原理 (12)3.4 TL082芯片的简介 (12)第4章硬件电路与数据测试 (15)4.1整流滤波、初步稳压 (15)4.2 AT89C51主控部分 (16)4.3 数模转换DAC0832 (17)4.4稳压部分 (17)4.5显示电路 (18)4.6数据测试与分析 (18)第5章软件设计 (20)5.1 软件流程图 (20)结论 (21)谢辞 (22)参考文献 (23)附录 (24)外文资料翻译 (30)前言通信电源是保证通信畅通的基础，其基础地位确保了电源专业将长久的兴旺发展并保持其专业的稳定性和独立性，特殊的作用不会被其它专业所取代，所以自60年代以来通信电源事业一直方兴未艾，技术在不断的进步，设备在不断的更新，专业地位日益得到提高，特别是进入90年代以来，随着通信事业超常规的快速发展，电源专业尤为得到了长足的进步，新型的电子器件、新设备、微电子技术、计算机集中监控技术等正在广泛的被通信电源所采用。
全球通信电源技术发展呈现以下几大趋势：(1)高效率，高功率密度，高的使用环境温度；运营商的设备不断增多、用电量加剧、机房面积紧张等客观因素的存在，对电源产品提出了高效率、高功率密度、宽的使用环境温度的要求。
(2)网络化智能化的监控管理；随着网络的日益发展，巨大网络设备需要大量人力、物力投在设备的管理和维护工作上，如：通信设施所处环境越来越复杂，人烟稀少、交通不便这些都增大了维护的难度。
这对电源设备的监控管理提出了新的要求。
(3)全数字化控制；数字化技术的发展逐步表现出了传统模拟技术无法实现的优势，如：采用全数字化控制技术，有效缩小电源体积降低了成本，大大提高了设备的可靠性和对用户的适应性。
(4)安全、防护、良好EMC指标；考虑到设备复杂的运行环境，电源设备须满足相关的安全、防护、防雷标准，才能保证电源的可靠运行。
(5)绿色环保；环保一方面的指标是，通信电源的电流谐波符合要求。
降低电源的输入谐波，不但可以改善电源对电网的负载特性，减小给电网带来的污染，也可减少对其他网络设备的谐波干扰。
另一个重要方面是，材料可循环利用和对环境无污染。
这方面需要产品满足WEEE、ROHS指令。
WEEE、ROHS指令包括两部分的内容，即涉及循环再利用WEEE和限制使用有害物质的ROHS。
所以设计一个智能电源十分必要。
第1章概述1.1研究的目的和意义直流稳压电源是一种常见的电子仪器,应用于电子电路、教学实验等领域。
目前使用的直流稳压电源大部分是线性电源,利用分立器件组成,其体积大,效率低,可靠性差,操作使用起来不方便,自我的保护功能不够,因而发生故障的几率高。
随着电子技术的飞速发展,各种电子、电器设备对稳压电源的性能要求日益提高,稳压电源不断朝着小型化、高效率、低成本、高可靠性、低电磁干扰、模块化和智能化方向发展,以单片机系统为核心而设计制造出来的新一代智能型稳压电源不但电路简单,结构紧凑,价格低廉,性能卓越,而且由于单片机具有计算和控制能力,利用它对采样数据进行各种计算,从而可排除和减少由于干扰信号和模拟电路引起的误差,提高稳压电源输出电压和控制电流精度,降低了模拟电路的要求。
1.2国内外研究状况在我国,以电力电子学为核心技术的电源产业,从二十世纪60年代中期开始形成,到了90年代以来,电源产业进入快速发展时期。
一方面, 电源产业规模的发展在加快;另一方面,在国家自然科学基金的资助下或创新意识指导下,我国电力电子技术的研究从吸收消化和一般跟踪发展到前沿跟踪和基础创新,电源产业界涌现了一些技术难度较大,具有国际先进水平的产品,而且还产生了一大批具有代表性的研究成果和产品;目前国内还开展了跟踪国际多方面前沿性课题的研究或基础创新研究。
但是我国电源产业与发达国家相比,存在着很大的差距和不足:在电源产品的质量、可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、网络化、持续创新能力等方面的差距为10-15年,尤其在实现直流稳压电源的智能化、网络化方面的研究不是很多。
1.3 研究方法及内容本系统研究的直流稳压电源主要是符合智能化、数字化以及模块化的特点。
智能化主要是指系统有可编程模块可以对系统进行智能控制。
数字化主要是指系统输出电压通过7段数码管显示,并且可以通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节。
模块化是指系统由各个相关模块组成,提高了系统的可靠性。
本设计介绍了基于单片机控制的开关稳压电源,以高性能单片机为控制核心,组成数据处理电路,在检测和控制软件支持下,调整和控制开关电源的工作状态。
第2章开关稳压电源的原理及实现方法。
1.4 稳压电源的介绍电是工业的动力,是人类生活的源泉,电源是产生电的装置,表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率等,在同一参数要求下,又有重量、体积、效率和可靠性等指标。
我们用的电,一般都需要经过转换才能适合使用的需要,例如交流转换成直流,高电压变成低电压,大功率变换成小功率等。
开关电源是采用功率半导体器件作为开关,通过控制开关输出脉冲信号的占空比调整输出电压。
以功率晶体管(GTR)为例,当开关管饱和导通时,集电极和发射极俩端的压降接近零;当开关管截止时,其集电极电流为零。
开关型稳压电源直接从电网电压进行整流、滤波、调整。
开关型电源不同于线性电源供应器,一个开关电源晶体管之间快速切换非常全面的和全关闭状态,最大限度地减少浪费能源。
所以,电路功耗很小,效率可达到80%-90%,比普通线性稳压电源提高了近一倍,故开关电源被誉为高效节能型电源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,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一点称为成本反转点。
随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广阔的发展空间。
目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOS-FET制成的500kHz电源,虽已实用化,但其频率有待进一步提高。
要提高开关频率,就要减少开关损耗,而要减少开关损耗,就需要有高速开关元器件。
然而,开关速度提高后,会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。
这样,不仅会影响周围电子设备,还会大大降低电源本身的可靠性。
其中,为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌,可采用R-C或L-C缓冲器,而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。
不过,对1MHz以上的高频,要采用谐振电路,以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波,这样既可减少开关损耗,同时也可控制浪涌的发生。
这种开关方式称为谐振式开关。
目前对这种开关电源的研究很活跃,因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零,而且噪声也小,可望成为开关电源高频化的一种主要方式。
当前,世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。
1.5 稳压电源的分类现在的稳压电源技术领域是边开发相关电力电子器件,边开发开关变频技术,两者相互促进推动着开关电源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。
以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。
1.5.1 DC/DC变换DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。
斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式Ts不变,改变ton(通用),二是频率调制方式,ton不变,改变Ts(易产生干扰)。