数控稳压电源文献综述

数控稳压电源设计的文献综述

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[1]。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件[2]。

1.稳压电源的发展史

稳压电源就是其输出电压相对稳定，它与人们的日常生活密切相关, 也称为稳定电源、稳压器等。随着电子技术发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，对稳压电源的要求更加灵活多样。电子设备的小型化和低成本化，使稳压电源朝轻、薄、小和高效率的方向发展。设计上，稳压电源也从传统的晶体管串联调整稳压电源向高效率、体积小、重量轻的开关型稳压电源迅速发展[3]。

2.稳压电源的分类

日常工作中，电子工程师通常根据稳压电源中稳压器的稳定对象，把稳压器分为直流稳压器和交流稳压器两种[4]。

直流稳压电源分为：（1）化学电源

（2）线性直流稳压电源(LPS)

（3）开关型直流稳压电源

交流稳压电源分为：（1）参数调整（谐振）型

（2）自耦（变比）调整型

（3）开关型交流稳压电源

3.直流稳压电源国内外状况

在我国，以电子学为核心技术的电源产业，从二十世纪60年代中期到了90年代以来，电源产业进入快速发展时期，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业向更高灵活性和智能化方向发展。如今国内已经出现了一款全新电路DPS-305C全数字化直流电源，开发编程直流电源并不算高科技，但是要想保证同样的功能前提下大大降生产成本却是很艰难的技术难题，而深圳宏盛电源运用低巧妙的电路结构大大降低了数字电源的成本，在实现同样的功能下，价格比通常的编程直流电源低了很多，是替代普通旋钮直流电源的理想直流电源。

但是我国直流稳压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

的可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、持续创新能力等方面有很大差距，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。国内厂家生产的直流稳压电源虽然也在向数字化方向发展，但多限于对输出显示实现数码显示，或实现多组数值预置。总体说来，国内直流稳压电源制造技术在实现智能化等方面相对落后，面对激烈的国际竞争，是个严重的挑战。

4.稳压电源的设计方案

方案1：采用模拟的分立元件，利用纯硬件来实现功能，通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路，实现稳压电源稳定输出电压并能可调输出电压[5]。但由于模拟分立元件的分散性较大，各电阻电容之间的影响较大，因此所设计的指标不高、不符合设计要求、且使用的器件较多、连接复杂、灵活性差、功耗也大，同时焊点和线路较多，使成品的稳定性和精度受到影响。

方案2：此方案采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套双计数器完成系统的控制功能，其中二进制计数器的输出经过D／A变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。十进制计数器通过译码后驱动数码管显示输出电压值，为了使系统工作正常，必须保证双计数器同步工作[6]。

方案3：此方案不同于方案2之处在于使用一套十进制计数器，一方面完成电压的译码显示，另一方面其输出作为EPROM的地址输入，而由EPROM的输出经D／A变换后控制误差放大同步的问题，但由于控制数据烧录在EPROM中，使系统设计灵活性降低[7]。

方案4：此方案采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使开关控制电源输出电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理[8]。利用单片机程控输出数字信号，经过D／A 转换器输出模拟量，再经开关电源控制电路，使得输出电压达到稳压的目的。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流／电压转变后，通过A／D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理，经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[9]。

5.稳压电源的发展趋势

电源的控制已经由模拟控制，模数混合控制，进入到全数字控制阶段。全数字控制是发展趋势，已经在许多功率变换设备中得到应用。

全数字控制的优点是数字信号与混合模数信号相比可以标定更小的量，芯片价格也更低廉；对电流检测误差可以进行精确的数字校正，电压检测也更精确；可以实现快速，灵活的控制设计。

近两年来，高性能全数字控制芯片已经开发，费用也已降到比较合理的水平，欧美已有多家公司开发并制造出开关变换器的数字控制芯片及软件[10]。

6.总结

基于单片机的数控直流稳压电源,完全改变了传统直流稳压电源的设计,具有新颖性、独创性和先进性。它不仅能作为常规的电子产品和科研实验电源用,而且可以在软件上进一步改进以扩展其功能。在硬件开销方面也很节省，具有很高的性价比[11]。

参考文献

[1] 陈学锋.电源技术基础[M].黄河水利出版社,2011.8

[2] 徐小涛.数字电源技术及其应用[M].人民邮电出版社,2011.3

[3] 罗会昌，周新云，电子技术[M].机械工业出版社，2010.5

[4] 何希才，稳压电源电路的设计与应用[M].中国电力出版社，2006.2

[5] 李国锋，王宁会，电源技术[M].大连理工大学出版社，2010.5

[6] 唐竞新.数字电子电路[M]，第1版.北京：清华大学出版社，2003.9

[7] 何希才.新型稳压电源及应用实例[M].电子工业出版社，2004.1

[8] 李广弟.单片机基础（第3版）[M].北京：北京航空航天出版社，2007.6

[9] 常喜茂, 孔英会,付小宁. C51基础与应用实例[M]. 北京：电子工业出版社，2009.1

[10] 叶治政，叶靖国.开关稳压电源[M].北京：高等教育出版社，1998

[11] 高玉芹.单片机原理与应用及C51编程技术[M].机械工业出版社，2011.8