基于单片机的稳压电源设计原理说明参考word
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 SCM
Wu Renjie
(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)
Abstract
The 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.
基于单片机的数控直流稳压电源
按键模块调试:消除抖动,使我们按一下按键的加、减键时,能实现显示程序的步进0.1。
放大稳压电路调试:为了使输出电压和显示模块对应,我们要调节放大电路的方法倍数。假使显示的电压为11.3v,那么因为三端稳压器的自带电压为1.25v,所以放大电路输出电压因为11.3-12.5≈10v,所以一级放大的输出电压应为-2v,二级放大的电压应为10v。稳流方面,因为器材的原因,我们只能把电Βιβλιοθήκη Baidu稳定在6ma。
(6) 系统测试:
各个模块连接起来后,因为电路的改变,可能会改变输出值的大小,所以我们要进行整体的测试:先测试放大电路的第一级放大,然后调整LM358P和DAC0832连接的那个电位器,使输出电压再次达到预想值。再调整第二级放大,把放大倍数再次调为5倍。 把程序下载到硬件电路,测试最后输出值,是否为我们的预想值
2、D/A转换电路设计:
如上图所示,DA0832的8位数据线D0~D7与单片机的P1口连接,1管脚(CS)和17管脚(Xfer)接地,8管脚(Vref)的参考电压为5V,则LSB=5V/2^8=0.02V,即最小分表率为0.02V。11管脚(Iout1)和12管脚(Iout2)为电流输出端。
3、放大电路与稳压稳流电路设计:
方案论证:
1、输出模块:使用运算放大器做前级的运算放大器,由于运算放大器具有很大的电源电压抑制比,可以减少输出端的纹波电压。使用LM317做电流稳压器,把电流稳定到0.5A。
基于51单片机的数控直流稳压电源制作
• 50
•
本文是基于51单片机为核心,设计制作了一种数控稳压电源。硬件方面包括稳压电路、反馈电路、按键电路、显示电路以及支持单片机运行的复位和时钟电路,经过稳压部分构成反馈,稳压后获得稳定的0~12V的稳定步进0.1V可调节电压,并通过A/D采样反馈后,在LED数码管显示实现数控。
引言:常规的稳压电源为串联调整线性稳压电源,作为小功率直流电源时,其电路简单、纹波小、电磁兼容性好、在稳压精度高,可以给设备带来稳定的直流电。本设计数控稳压电源是在此基础上增加可步进调节的数控功能,并且避开传统稳压电源电位器易磨损、不易校准,读书不直观等问题。可以清楚、方便的调节输出电压。常规的稳压电源为串联调整线性稳压电源,作为小功率直流电源时,其电路简单、纹波小、电磁兼容性好、稳压精度高,可以给设备带来稳定的直流电。
1.系统功能解释
系统原理框图如图1所示,本系统以STC- 89次2单片机为核心,外围电路有:稳压电路、反馈电路、按键电路、LED 数码管显示电路。该项设计利用51单片机程序担任主控的任务,控制D/A 的输出大小,信号流过LM358运放,IRF9Z24N 场管在这三个器件的电路中形成负反馈,让输出电压可以被稳定下来。接着用电位器分压把一部分的输出信号反馈到运放上,通过调节电位器,让输出准确度可以被调节,51还连接按键电路,当按键被按下,程序开始判断,然后根据程序输出信号,最后通过A/D 采集电压信号反馈到单片机并在LED 上显示,最终完成在0到12V 内可以0.1V
步进调节输出的功能。
图1 系统原理图
基于单片机的数控稳压电源设计
本科毕业设计(论文)
题目:基于单片机的数控稳压电源设计
(硬件设计)
院(系):电子信息工程学院
专业:自动化
班级:100402
学生:赵祥
学号:100402121
指导教师:杨建华
2014年 06月
本科毕业设计(论文)
题目:基于单片机的数控稳压电源设计
(硬件设计)
院(系):电子信息工程学院
专业:自动化
班级:100402
学生:赵祥
学号:100402121
指导教师:杨建华
2014年 06月
基于单片机的数控稳压电源设计
摘要
随着电力电子技术的发展,开关电源已经广泛应用与航空航天、计算机、通讯、医疗仪器等诸多领域。它能把电网提供的强电和粗电,变换成各种电气设备和仪器所需要的高稳定度的精电和细电,它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。但是目前的电源普遍存在输出不恒定、精度较差的问题,针对这些问题,设计一种性能优良的开关电源十分重要。
本系统对单片机控制数控稳压电源进行了研究和设计,论文首先介绍了开关电源领域的发展情况,然后提出了现代开关电源存在的问题,并在理论分析上提出了自己的设计方案,本文设计的数控稳压开关电源,主要分为主电源电源模块,稳压电路模块、按键模块、显示模块、电压/电流采集模块和A/D转换模块组成。通过键盘输入预期的电压值,设置步进等级为0.1,输出电压范围为0-15V,最大电流为1A,系统有过流保护电路,当输出电流过大时,开关管自动截止,并且通过蜂鸣器报警。系统采集的电压通过A/D转换器输入至单片机,输出显示到四位数码管上。通过参与单片机内部的PID运算,从而控制PWM波占空比调节控制开关管的通断时间来输出不同的电压。通过最后系统的调试和对数据的分析,输出电压稳定,验证了系统设计方案的可行性。
基于单片机数控稳压电源设计毕业设计(论文)
毕业论文
基于单片机数控稳压电源设计
目录
摘要 (2)
第一章绪论 (4)
第二章.设计方案与思路 (5)
2.1、设计基本思路 (5)
2.1.1、稳压源的技术指标与要求 (5)
2.1.2、总体设计框图 (5)
第三章单元电路设计 (7)
3.1、电源设计部分 (7)
3.1.1、直流稳压电源设计思路 (7)
3.1.2、直流稳压电源原理 (8)
3.2、数控部分 (9)
3.2.1、单片机的基本概括 (9)
3.2.2、单片机对数码管的控制 (10)
3.2.3、74LS573对数码管的锁存 (10)
3.3、单片机对模数转换部分 (11)
3.3.1、单片机控制DAC0832总体概括 (11)
3.3.2、对DAC0832功能的介绍 (12)
3.3.3、使用ICL7107作表头 (12)
3.4、稳压部分 (14)
3.5 单片机编程部分 (15)
3.6、仿真实图................................................................................................................. 错误!未定义书签。
3.7、 PCB制板 (21)
第四章系统部分 (22)
第五章制作与调试 (23)
5.1、硬件电路的布线与焊接 (23)
5.2、检测数据记录........................................................................................................... 错误!未定义书签。
单片机的数字稳压电源
单片机的数字稳压电源
随着科技的不断发展,单片机已经成为了各种电子设备中不可或缺的核心部件。而为了确保单片机的正常运行,提供稳定可靠的电源是非常重要的。本文将介绍单片机数字稳压电源的原理、特点以及应用场景。
一、数字稳压电源的原理
数字稳压电源是一种使用数字控制技术来调节输出电压的稳压电源。它通过采集输入电压和输出电压的信号,并进行比较和计算,控制开关管的导通时间,从而实现对输出电压的稳定调节。
数字稳压电源的基本原理是采用了反馈控制和PWM调制的技术。具体来说,它通过采集输出电压的反馈信号,与参考电压进行比较,并根据比较结果调整开关管的导通时间,使输出电压保持在设定值附近。
二、数字稳压电源的特点
1. 稳定性高:数字稳压电源采用了反馈控制技术,可以实现对输出电压的精确调节,从而保证了电源的稳定性。
2. 可调性强:数字稳压电源可以根据需要调节输出电压的大小,适应不同的电子设备需求。
3. 响应速度快:数字稳压电源采用了PWM调制技术,可以快速响应输入电压的变化,保持输出电压的稳定。
4. 效率高:数字稳压电源采用了开关管控制的方式,可以减小功率损耗,提高电源的效率。
5. 可靠性好:数字稳压电源采用了数字控制技术,减少了电路的复杂性,提高了电源的可靠性。
三、数字稳压电源的应用场景
数字稳压电源广泛应用于各种电子设备中,特别是需要稳定电压供给的场合。以下是一些常见的应用场景:
1. 单片机开发:在单片机开发过程中,需要提供稳定可靠的电源供给,以确保单片机正常运行。
2. 通信设备:在各种通信设备中,数字稳压电源可以提供稳定的电压供给,保证通信信号的传输质量。
基于单片机的数控直流稳压电源设计
流 电转变 为稳 定的直流 电 , 再通 过 7 8 1 2 、 7 9 1 2 、 7 8 0 5 、 7 9 0 5线性稳 个 串行通讯控件 , 在使用时 只需对 它的个别属性进行 简单设置 即 压器转变为 四种 固定 的电压 , 给整个 系统提供稳定 的电源 。该系 可 , 为编程节省 了大量的时间 , 提高 了程序开发的效 率。 统的 D / A转换 芯片有两个 基准 源 , 分 别是一 2 . 5 V和+ 2 . 5 V, 基准源 4 结 论 的切换 由场效应管 I R F 5 4 0实现 , 场效应管 由光耦进行隔离驱动。 该设计 以单片机 为核心 , 方便 、 准 确地 实现 了电源 的控 制与 1 . 3 数控部分设计 。该部分 主要 由 S T C 8 9 C 5 4 R D + 单 片机 最小系 管 理 ,而 且 可 通 过 上 位 机 和红 外 遥 控 器 实 现 电 源参 数 的 设 置 、 远 统构 成 , 主要 实现 按键 检测 、 数字量 给定 、 报警 、 通信 等功能 , 是稳 程监控和简单 的人机交互 。系统中的 串口还可实 现组网 , 大大拓
且 不 便 于 直接 操 作 的 场 合 。 该 电源 可 通过 串 口方便 地 实现 软 件 的 升 级 , 大 大减 少 了硬 件 的 开 销 , 节本 增 效 。
关键词 : 单片机 ; 直流稳压电源 ; 串口通信 ; 红外遥控 ; D e l p h i ; M s c mm
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LM317
2
Abstract
With 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.
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案
基于单片机的设计方案的优势
01
02
03
成本控制
采用单片机作为控制器, 可以有效降低整体方案的 成本。
灵活性和可扩展性
单片机具有丰富的外设接 口和强大的编程能力,使 得电源的设计更灵活,易 于扩展和升级。
精确控制
通过编程,可以实现电源 输出的高精度控制。
设计目标和期望性能
设计目标
设计一个基于单片机的数控直流稳压电源,其输出电压和电流可以在一定范围内 精确调节。
控制程序流程
控制程序流程包括初始化 、AD采样、数字滤波、控 制算法计算、PWM输出等 步骤。
控制程序优化
为提高控制精度和响应速 度,可采用PID等控制算法 进行优化。
人机交互界面设计
界面功能
人机交互界面是用户与数控直流 稳压电源之间的交互接口,包括 数值输入、状态显示、波形显示
等功能。
界面设计
界面设计应简洁明了,易于操作 ,同时提供必要的功能按钮和指
结果分析与改进建议
结果分析
根据测试结果,对数控直流稳压电源的性能 进行综合评价,找出可能存在的问题和不足 。
改进建议
针对测试结果中发现的问题和不足,提出相 应的改进建议,如优化控制算法、提升硬件 性能、改进散热设计等,以提高数控直流稳 压电源的整体性能和可靠性。
05
方案应用与拓展
数控直流稳压电源的应用领域
基于单片机的可调直流稳压电源设计
`
基于单片机的直流稳压电源设计
姓名:
学号:
基于单片机的直流稳压电源设计
摘要介绍了一种基于单片机的直流稳压电源设计方案,该系统由初步整流稳压部分、单片机控制部分、DAC、稳压部分和显示部分组成。该稳压电源可步进调节、实时显示,弥补了传统稳压电源的不足,其核心技术是通过单片机控制数模转换来改变其后稳压模块的输出。利用单片机控制数模转换芯片DAC00832输出电压作为稳压电路的参考电压;稳压电路采用的是串联型稳压电路,单片机控制的DAC0832的输出电压具有高稳定性,参考电压稳定进而能够很好地保证输出端电压的稳定性;单片机通过键控改变DAC0832的输出电压,作为参考电压发生改变,稳压电路调整管的压降也会相应地发生变化,从而改变输出电压;另外,电路还设计了数码管显示电路,以增加稳压电源使用的直观性,配合键控电路使电源使用起来非常方便直观。
关键词单片机,稳压电源,连续步进可调,DAC
Abstract Describes a DC voltage-stabilized power supply design scheme based on single-chip, preliminary rectifier voltage parts, the system by single-chip computer control part, DAC, voltage regulators and display components. The regulator can be adjusted stepped, real-time display, make up for the lack of traditional power supply, the core technology is controlled by single-chip digital-analog conversion to change the output of the voltage regulator module. Using single tablets machine control number die conversion chip DAC0832 output voltage as regulator circuit of reference voltage; regulator circuit used of is series type regulator circuit, single tablets machine control of DAC0832 of output voltage has high stability, reference voltage stability turn to is good to guarantee output end voltage of stability; single tablets machine by key control change DAC0832 of output voltage, as reference voltage occurs change, regulator circuit adjustment tube of pressure drop also will corresponding to occurs changes, to change output voltage; and circuit design of digital display circuits, to increase the voltage stabilizing power of intuitive, with the keyed circuit power is very easy and intuitive to use.
基于单片机的直流稳压电源系统设计
化 服 务 的 角 度 设 计 了 1 键 的可 视 化 人 机 控 制 界 面 。系 统硬 软件 搭 配 好 后 , 过 6组 试 验验 证 了 该 系 统 的 可 行性 和 准 确 性 , 智 能 监控 功 能 完 6按 通 其
全满足现代智能监测和控制电源的需求。
关键 词 : 8 S 1型 单 片 机 : 字 化 ; 流 稳 压 电源 AT 9 5 数 直
计采 用 了 A 7 4 D 5 3型模 数 转换 芯 片与 单片 机 系统相 互 配合 完成 对 直 流 稳压 电源 系统主 要包 括 电源 变压 及整 流 电路 、单 片机 控 直流 输 出 电压 信 号 的采 集和 分 析处 理 。电压取 样 及调 节 电路通 过 制系 统 、 稳压 电路、 波 电路 、 预 滤 电压取 样 及调 节 电路 等 [ 。本 次 A 5 3型模 数转 换 芯 片动 态 采集 整 个直 流 稳 压 电源 的实 时输 出 2 ] D7 4 设计 的基 于单 片机控 制 系统 的直流 稳 压 电源不 仅 电压调 节 范围 可 电压 反馈 信号 值 , 并与 基准 电压源 电路进行 比对后 , 所获 的数 据 将 达 5 1 同时为 了满 足 高精 度数 字 控制 系 统对 直 流控 制 电源 信号 进行 比例 放大 ,然 后通 过对应 的数据 通道 传输 到 单片 机的 数 ~ 5 V, 电压 调节 等 级 的需 求 , 通过 预 稳 压 电路 、 波 电路 , 滤 以及相 应 的 线 据 处 理 中心单 元进 行分 析判 断 获得对 应 的控制 驱动 命令 信 号。
采用单片机的数字可调稳压电源
计算功能:进行数据处理 和计算,实现稳压电源的 精确调节
存储功能:存储稳压电源 的设置参数和运行状态
通信功能:与外部设备进 行通信,实现远程监控和 操作
抗干扰能力强:适应数字 可调稳压电源的复杂工作 环境
功耗低:降低数字可调稳 压电源的能耗,提高效率
单片机在数字可调稳压电源中的控制作用
控制电压输出:通过单片机控制电 压输出,实现稳压功能
数字可调稳压 电源的应用前 景和发展趋势
01 添加章节标题
02
数字可调稳压电源的原 理
稳压电源的基本概念
稳压电源:能够保持输出电压稳定的电源设备 工作原理:通过调整输出电压,使输出电压保持稳定 应用领域:广泛应用于电子设备、仪器仪表等领域 优点:输出电压稳定,可靠性高,使用寿命长
数字可调稳压电源的特点
安全性能测试:包括过压、 过流、短路等保护功能测试
测试标准:符合相关国家标 准和行业标准要求
06
数字可调稳压电源的应 用前景和发展趋势
数字可调稳压电源在各领域的应用前景
电子设备:为各种电子设备提供稳定的电源,提高设备的稳定性和可靠性
工业自动化:在工业自动化领域,数字可调稳压电源可以提供稳定的电源,提高设备的工作 效率和稳定性
04
数字可调稳压电源的设 计与实现
硬件设计
单片机:作为控制核心,负责控制稳压电源的输出电压 电压检测电路:用于检测输出电压,并将检测结果反馈给单片机 电压调整电路:根据单片机的控制信号,调整输出电压 保护电路:包括过压保护、过流保护等,确保稳压电源的安全运行
基于单片机数控稳压电源设计
数控稳压电源论文
目录
摘要 (2)
第一章绪论 (4)
第二章.设计方案与思路 (5)
2.1、设计基本思路 (5)
2.1.1、稳压源的技术指标与要求 (5)
2.1.2、总体设计框图 (5)
第三章单元电路设计 (7)
3.1、电源设计部分 (7)
3.1.1、直流稳压电源设计思路 (7)
3.1.2、直流稳压电源原理 (7)
3.2、数控部分 (9)
3.2.1、单片机的基本概括 (9)
3.2.2、单片机对数码管的控制 (9)
3.2.3、74LS573对数码管的锁存 (10)
3.3、单片机对模数转换部分 (10)
3.3.1、单片机控制DAC0832总体概括 (10)
3.3.2、对DAC0832功能的介绍 (11)
3.3.3、使用ICL7107作表头 (11)
3.4、稳压部分 (12)
3.5 单片机编程部分 (14)
3.6、仿真实图 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。
3.7、 PCB制板 (20)
第四章系统部分 (21)
第五章制作与调试 (22)
5.1、硬件电路的布线与焊接 (22)
5.2、检测数据记录 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。
基于单片机的可调直流稳压电源设计
基于单片机的可调直流稳压电源设计设计一个基于单片机的可调直流稳压电源时,需要考虑以下几个关键因素:输入电压范围、输出电压范围、输出电流能力、稳压精度和响应速度。本文将以STM32微控制器为例,详细介绍基于单片机的可调直流稳压电源的设计。
首先,我们需要确定输入电压范围。一般来说,直流稳压电源的输入电压范围是较宽的,以适应不同的应用场景。常见的输入电压范围是
AC220V,转换为直流之后,可以在50V到200V之间调节。
接下来,我们需要确定输出电压范围和输出电流能力。输出电压范围取决于实际应用需求,一般为0-36V,输出电流能力为0-5A。同时,需要考虑过载保护功能,以避免电流过大损坏负载电路。
然后,我们需要确定稳压精度和响应速度。稳压精度是指输出电压与设定值之间的差异,一般要求在0.1%以内。响应速度是指电源对负载变化的适应能力,一般要求在10ms以内。
基于以上需求,我们开始设计基于单片机的可调直流稳压电源。
首先,我们选择STM32微控制器作为主控芯片。STM32系列芯片拥有强大的计算能力和丰富的接口资源,适合用于电源控制应用。我们使用STM32的DAC功能实现对输出电压的调节,同时使用ADC功能实现对输入电压和输出电压的监测。
其次,我们选取高性能稳压模块作为功率输出部分,以实现高效、稳定的电源输出。稳压模块通常包括输入滤波器、整流桥、滤波电容和稳压电路等组成部分,可以提供稳定的直流电压输出。
接下来,我们设计电源控制算法,实现对输出电压的精确控制。通过调整DAC输出电压,可以实现对输出电压的调节。同时,需要监测输入电压和输出电压,并通过PID控制算法实现稳压控制。
基于单片机的智能稳压电源设计
安庆 师 范学 院学 报(自然科 学版 )
J o u na r l o f A n q i n g T e a c h e r s C o l l e g e ( N a t u r a l S c i e n c e Ed i t i o n )
由图 3电路 图可 知 , 从 变 压器 次 级 输 出 的 交
流 电经 过 全 波 整 流 、 电 容 滤 波 后 送 到 调 整 管 N MO S管 。 电阻 R ,和 R 组成 取 样 电路 , 系 统 不 断地 对 输 出 端 的 实 际输 出电 压 D C 。进 行 取 样 采
值和实际输出值的差值 ( 即误差信号 ) , 通过调用 P I D算 法求 出单 片 机所 需 要 输 出 的控 制 信 号 , 结 合扩 展 的 A D C和 D A C构 成 了 闭环 控 制 回路 , 然
后输 出控 制信号 到 D / A转换 器 , 转 换 为模 拟 信号
D A 。运 放 L M 3 2 4构 成 比 较 电 路 , 对 采 样 电 压 D C 。 与数 模转 换 输 出 的 电 压 D A 。进 行 比较 后 去
集, 通 过扩展 的 A / D转换器 将输 出端实 际 电压值 采 样送 入单 片机 , 单 片 机通 过 计 算 求 出 电压 设定
随着 科学 技 术 的发 展 , 我 国 电源 产 业 界 涌现 了一 大批 具有 代 表 性 的研 究 成果 和产 品 , 但 在 电 源产 品 的质量 、 可靠 性 、 开 发投入 等 方面 和发 达 国 家相 比仍存 在 很 大 差距 , 尤 其 是 在 实现 直 流 稳 压
基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计
基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源
设计
随着电子设备的不断普及,稳定可靠的电源设计变得尤为重要。本
文将介绍一种基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计,以满足
电子设备对稳定电源供应的需求。
1. 概述
同步整流Buck稳压开关电源是一种能够有效降低开关功率损耗的
电源设计方案。通过使用单片机控制同步整流MOS管的开关时间,可
以实现高效率、低功耗的稳压功能。本文将详细讨论该电源设计的工
作原理和关键部件选择。
2. 设计原理
同步整流Buck电源的工作原理基于Buck拓扑结构,通过单片机控
制同步整流MOS管的开关时间来实现稳压功能。具体的设计步骤如下:(1)选择适当的功率电感、电容和二极管,以满足输出电压和电
流的需求。
(2)基于单片机的PWM控制器生成开关信号,控制主开关管和
同步整流MOS管的开关时间。
(3)PWM控制器还监测输出电压的变化,并根据反馈信息调整开
关时间,以保持稳定的输出电压。
3. 关键部件选择
在同步整流Buck稳压开关电源设计中,几个关键的部件选择将决
定电源性能的好坏。以下是一些关键部件选择的建议:
(1)功率电感:选择具有适当的电感值和电流能力的电感,确保
能够提供稳定的电流输出。
(2)电容:选择低ESR值的电容,以减少输出纹波电流和电压。
(3)同步整流MOS管:选择低导通压降的MOS管,以减小开关
功率损耗。
(4)PWM控制器:选择具有高精度和快速响应特性的PWM控制器,以实现精确的稳压功能。
4. 效果与改进
基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计具有以下优点和改
进空间:
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4 稳压电源设计
4.1 电路分析
稳压电路见图4-1所示。三极管射极电压是稳压电源的输出电压,可以接用电器或负载,这个电压值通过TLC549(A/D,同TLC548)数据转换后,送往单片机处理并显示。调整按键可以改变输入TLC5615(D/A,同TLC5616)的数据。TLC5615的输出电压通过运算放大器与实际输出取样电压比较,控制三极管的电压输出。稳压电路的电压输出接受单片机检测,同时又受单片机的控制。电路在仿真时,各点的电压都连接有电压表显示。
图 1 稳压电路
4.2 电路模块
一、A/D转换部分
TLC549 对输出电压进行采集,其操作如下:
(1)cs先为高电平。(cs为片选信号,为1时,输入脉 i/o clock不起作用);
(2)clock = 0
(3)cs = 0; cs置底电平。同时date_out为高。(=1);
(4)延时1.4us。(setup time,cs low before first clock);
(5)开始转化数据。因为TLC549是8位串行模数转换器。需将8 位数据依次串行输出。期间,clock高低电平转化一次;
(6)8次数据转化之后。cs置1,片选无效。等待17us后读出数据。
二、D/A转换部分
TLC5615为10位D/A转换电路,其原理TLC5615的PDF文件。输出电压 = (转
换数值/1024)*2*基准电压
三、显示
采用数码管对A/D转换后的数据进行显示,因为TLC549 是8位A/D,程序中需要对转化的数据进行处理后才能在七段数码管上动态显示。TLC549的检测电压值范围为0~5V,A/D 转换后数据位0~255,应该显示0~5,并且包含小数点部分。
四、按键操作部分
四个独立的按键主要是对DA 的输入数据进行操作的,ADD按键,SUB 按键这些按键在安下一次松开后便进行加 1 的操作,若按键超过一定的时间则增加步长,使其数值能够快速增加,这样就不必要达到一个电压时,一直按几百次。SUB按键也是如此。至于那个预读取按键,主要是用于保存你要常用的电压值,这样一来你就可以在使用此电源时,不必要每次都要按键调整,可以通过读取AT24C04的值进行电压预置,保存按键,是用于保存你长使用的电压值,通过此次的电压值保存,使你可以快速达到你所要求的电压值。
4.3 编程思路
程序分为键盘处理、D/A、A/D和存储四个模块。运用扫描法,对键盘进行扫描,有按键就更改输入TLC5615 的数值,ADD按键是对数据进行加以操做,长按的话使步进值增大,实现快加,SUB按键与ADD按键同,预读取按键用于读取AT24C04中预置的数值,保存按键用于保存当前电压值;显示部分主要是对TLC549采集回来的电压进行处理显示,它主要是在定时器0的中断服务程序中显示,100ms刷新显示一次;TLC5615模块,通过对dA的串行数据输入,使其在输出电压时可控,输出电压后经lm324,三极管,加上负载输出电压,输出电压后,用TLC549芯片100ms采集一次,送数码管显示。
4.5 程序清单
主函数:
#include
#include "intrins.h"
#include "AT24C04.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar code LED[10] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
uchar code Bit_sel[4] = {0x08,0x04,0x02,0x01 }; //各个数码管对应的位选数
据
sbit DIO = P1^0; //数据线
sbit CS = P1^1; //片选
sbit CLK = P1^2; //io口时钟
sbit SCS = P1^4;
sbit SDATA = P1^5;
sbit SCLK = P1^3;
sbit ADD = P3^0;
sbit SUB = P3^1;
uint qian,bai,shi,ge; //用于显示数码管的千,百,十,个等四位的显示uint val,num; //val 是用于输入DA 的数据,num是用于判断是不是长按的
uint cp; //计数的变量
uchar key_stat;
uchar add_stat,sub_stat;
uchar st_flag,pre_flag;
void delay(uint x) //微妙级是延时函数
{
while(x--)
_nop_();
}
/**********************************************
函数名称:deal
函数作用:处理AD的返回值
函数参数:无
函数返回值:无
**********************************************/
void deal(uint num) //显示程序
{
qian=num/1000; //千,百,十,个处理
bai=num/100%10;
shi=num/10%10;
ge=num%10;
}
/**********************************************
函数名称:TL549_AD()
函数作用:返回AD的返回值
函数参数:无
函数返回值:data_ad
**********************************************/
uint TL549_AD() //TLC549处理
{
uchar i;
uint data_ad = 0;
CS = 1; //初始化,启动
CLK = 0;
CS = 0;