基于单片机的开关电源设计
基于单片机控制的开关电源设计
摘要:开关电源是当代电子科技技术的产物，用于达到输出电压的稳定，开关电源主要是通过改变脉宽调制（PWM）进行输出电压的改变。
它是一种电力电子装置，广泛应用于各种电子设备、工业、通信、航天航空以及军事等领域。
具有输出电压稳定、噪音小、小型化和轻型化等特点。
为了设计并实现一个单片机控制的开关电源，可以通过软件编程让单片机输出一个PWM 波形给双运算放大电路，双运算放大电路对PWM波形进行变换调压，反馈到DC-DC降压电路进行降压和稳压后输出所需要的电压。
输出电压可以通过按键调节，调节范围在0至25V，电压调节幅度为0.5V，由液晶显示屏实时显示。
单片机控制开关电源，实现电源的智能化，具有输出电压范围大、电压可调和输出电压实时显等优点。
关键字：开关电源,单片机,PWM波形,调节，智能化第一章概述开关电源是改变开关管的通断的时间比较来控制输出电压的大小的电力电子器件。
随着世界科技的快速发展，开关电源成为了人们生命中不可缺少的必需品，其应用于工业、农业、通信、航空和计算机等领域，具有高效率转换、重量小、小体积和高精度等特点。
传统的开关电源系统存在调整之繁琐，电路很繁琐，可靠性低等问题，本文通过对单片机进行编程实现开关电源的有效输出，具体是将常用电源220V交流电通入变压器转换成24V的交流电，经过整流电路得到直流信号，通过电容滤波得到相对干净的直流电分别接入两个LM2596S-ADJ芯片，一个是构成DC-DC降压型电路，一个是构成5V稳压电路，前者是控制输出电压的，后者是给单片机和液晶显示屏供电的。
输出电压的大小由PWM控制，将PWM 波形送到PWM调压电路，进行稳压和调压，并反馈到DC-DC降压电路后输出。
按键能控制输出电压的大小，输出电压能在0-25V范围里可连续调节，步加步减在0.5V，复位按键可以是输出电压恢复到5V，并由液晶显示屏显示。
单片机控制开关电源，具有灵活性好的优势，可根据设计人员的想法进行设计。
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。
基于单片机的开关电源设计
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之间比率，维持稳定输出电压的一种电源，具有高效率、体积小的特点。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。开关电源向着高频化、模块化和智能化方向发展
图2.1.1开关电源工作原理图
串联式开关电源输出电压滤波电路
大多数开关电源输出都是直流电压，因此，一般开关电源的输出电路都带有整流滤波电路。图2.1.2是带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图。
图2.1.2带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图
图2.1.2中由一个整流二极管和一个LC滤波电路组成。其中L是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关K关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。
基于单片机的开关电源设计
摘要本设计由STC89S52单片机系统，PWM脉宽调制信号控制芯片TL494，开关电源Buck串联降压电路, A/D模块, D/A模块, 键盘输入和LCD显示输出模块，制作了一个输出电压为5V-15V可调DC/DC模块构成的供电系统。
电源模块由TL494控制Buck电流构成，通过电压反馈控制将输出电压稳压到所需要的电压。
STC89C52单片机控制器采样输出电压，通过给电源模块一个调节信号，改变各电源模块的内部输出电压，从而实现输出稳定可调的电压。
关键词：STC89C52单片机; TL494; PWM脉宽调制信号; Buck电路AbstractThe design microcontroller system by STC89S52, PWM pulse width modulation signal control chip TL494 switching power supply Buck series buck circuit modules of the A / D, D / A module, keyboard input and LCD displays the output modules to produce an output voltage of 5V-15V adjustable power supply system of the DC / DC module. The power module is controlled by the TL494 Buck current is constituted by the voltage feedback control of theoutput voltage regulator to the desired voltage. STC89C52 microcontroller controller the sampling output voltage by a regulating signal to the power supply module, the internal output voltage of to change each power module, in order to achieve stable output adjustable voltage.Keywords：STC89C52CM; TL494; PWM Any diversion; Buck circuit目录摘要 (I)Abstract................................................................................................................................................... I I 第一章绪论. (1)1.1引言 (1)1.2 开关电源简介 (1)第二章开关电源DC/DC电路设计思路 (2)2.1 开关电源的工作原理 (2)2.2 开关电源的常见拓扑结构简介 (3)2.3 开关电源DC/DC拓扑设计思路 (4)2.3.1 DC/DC基本拓扑设计方案 (4)2.4 DC/DC电路实现 (5)2.4.1 DC/DC回路参数设计 (7)2.5 系统供电模块设计 (8)2.5.1 整流滤波电路设计 (8)2.5.2 工作辅助电源参数设计 (9)第三章控制系统的设计思路 (10)3.2 单片机模块的设计 (11)3.2.1 STC89C52性能简介 (11)3.2.2 最小系统设计 (11)3.3 A/D模块设计 (12)3.3.1芯片介绍 (12)3.3.2 TLC549工作时序 (13)3.3.3 A/D电路设计 (14)3.4 D/A模块设计 (15)3.4.1 D/A芯片功能介绍 (15)3.4.2 D/A芯片I2C总线数据通信基本协议 (15)3.5 接口电路的设计 (17)3.5.1显示接口电路设计 (17)3.5.2 显示接口电路设计 (17)第四章程序设计 (19)4.1 主程序流程图的设计 (19)4.2 键盘扫描程序设计 (20)4.3 A/D程序设计 (21)4.4 D/A程序设计 (22)第五章系统仿真 (23)5.1 仿真仪器 (23)5.2 仿真方法 (23)5.3 仿真结果与分析 (23)参考文献 (24)附录一：系统整体原理图 (25)附录二：程序代码 (26)结论与展望...........................................................................致谢 (35)第一章绪论1.1引言随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关心。
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常见的电源供应器，其基本原理是通过开关器件（如MOSFET、IGBT等）的开关行为来实现电源的稳定输出。
在单片机控制下，可以实现更精确的电压和电流调节，从而提高功率转换效率和供电稳定性。
本文将详细介绍基于单片机控制的开关电源的设计。
首先，我们需要选择合适的单片机。
在选择单片机时，应考虑其性能、成本和易用性。
常用的单片机有PIC、AVR、STM32等，可以根据实际需求选择最适合的单片机类型。
接下来，进行开关电源的电路设计。
开关电源的基本电路包括输入滤波电路、整流电路、开关器件、输出滤波电路和反馈控制电路。
输入滤波电路的作用是滤除输入电源中的高频噪声，以保证电源的稳定性。
整流电路用于将交流输入转换为直流电压。
开关器件是开关电源的关键部分，通过控制开关器件的开关状态，可以实现电源的输出调节。
输出滤波电路用于滤波输出的脉动电压，以获得稳定的直流电压输出。
反馈控制电路用于监测输出电压，并通过单片机进行调节。
在设计过程中，要考虑电路的稳定性和效率。
一方面，电路应具有足够的稳定性以保证电源输出的精度和稳定性。
另一方面，电路应具有较高的功率转换效率，以减少功耗和热量产生。
根据设计要求，可以选择合适的电路元件，如电感、电容、二极管等，以提高电路的稳定性和效率。
在单片机控制下，可以实现电源的自动调节和保护功能。
通过单片机的输入输出引脚连接到开关器件的驱动电路，可以实现开关器件的开关控制。
通过单片机的AD转换功能，可以实时监测电源的输出电压，并通过PID控制算法进行调节，从而实现电源输出的精确控制。
此外，可以通过单片机的IO口连接各种传感器，如温度传感器和过流保护电路，实现对电源工作状态的实时监测和保护功能。
在程序设计方面，可以利用单片机的中断和定时器功能来实现电源的调节和保护。
通过中断，可以实现对输入电压的过压和欠压保护，以防止电源工作在不正常的电压范围内。
通过定时器，可以实现对输出电流的过流保护，以避免电源损坏或者对负载产生过大的影响。
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
开关电源是一种广泛应用于电子设备中的电源，它具有高效率、稳定
性好、体积小等优点。
基于单片机控制的开关电源则是在传统开关电源的
基础上结合了单片机的控制功能，可以实现更精确、智能的控制。
首先，输入滤波模块用于滤除输入电源中的高频噪声，以保证后续电
路正常工作。
整流滤波模块则将输入电源的交流信号经过整流后变为直流
信号，并进行滤波以减小波动。
接下来，开关变换模块是整个开关电源的关键。
该模块中包含了主要
的开关电源拓扑结构，如Buck、Boost、Buck-Boost等。
通过开关元件的
开关动作，实现电源输入电压到输出电压的变换。
在设计中，需要考虑开
关频率、开关管的选择以及辅助器件的设计。
输出滤波和稳压控制模块用于进一步滤除开关变换模块输出电压中的
高频噪声，并稳定输出电压。
可以使用电容、电感等元件来实现滤波功能，并通过反馈控制实现稳压功能。
最后，单片机控制模块通过采集输入电压、输出电压等信号，实时监
控电源的工作状态，并根据需要进行调节。
比如，可以通过PWM信号控制
开关元件的开关频率，从而实现输出电压的调节。
同时，单片机还可以实
现过压、过流、过温等保护功能，提高开关电源的安全性和可靠性。
总结起来，基于单片机控制的开关电源通过单片机的控制功能，实现
了对开关电源的精确控制。
在设计中需要注重滤波和稳压控制模块的性能
选择和设计，同时合理选择开关变换模块的拓扑结构和开关元件，以确保
开关电源的效率和稳定性。
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STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现
单片机及模数综合系统设计课题名称：基于STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现--单片机控制部分一、实验目的：本模拟电路课程设计要求制作开关电源的模拟电路部分，在掌握原理的基础上将其与单片机相结合，完成开关电源的设计.本报告旨在详述开关电源的原理分析、计算、仿真波形、相关控制方法以及程序展示。
二、总体设计思路本设计由开关电源的主电路和控制电路两部分组成，主电路主要处理电能，控制电路主要处理电信号，采用负反馈构成一个自动控制系统。
开关电源采用PWM 控制方式，通过给定量与反馈量的比较得到偏差，通过调节器控制PWM 输出，从而控制开关电源的输出.当键盘输入预置电压后，单片机通过PWM输出一个固定频率的脉冲信号,作用于串联开关电源的二极管和三极管，使三极管以一定的频率导通与断开，然后输出进行AD转化,转化后的结果再给单片机进行输出，进行数码管显示。
系统的基本框图及控制部分如下：控制过程原理分析：单片机所采用的芯片为STC12C5A60S2，该芯片在拥有8051内核的基础上加入了10为AD和PWM发生器。
通过程序,即可控制单片机产生一定占空比的PWM脉冲，将此脉冲输入到模拟电路部分,在模拟电路的输出端即可产生一定的输出电压，可比较容易的通过程序来实现对输出电压的控制。
但上述的开环控制是无法达到精确的调节电压,因此需要采用闭环控制来精确调制。
即，对输出电压进行AD采样，将其输入回单片机中进行数据处理。
单片机根据处理的结果来对输出电压做出修正，经过这样的逐步调节即可达到闭环的精密输出。
由此原理，可以将整个过程分成一下模块：PWM波形输出模块，模拟电路模块，AD转换模块，数码管显示模块，键盘输入模块。
控制过程基本思路为：首先从键盘输入一个电压值，并把该电压值在数码管上面显示出来，再由A/D转换模块对串联开关电源电路的输出端进行电压采集，将采集到的电压值与键盘输入的电压值进行比较，通过闭环算法,控制PWM的脉宽输出，由此控制串联开关电压电源电路,改变输出的电压值，使得输出值与设定的电压值相等。
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设计毕业论文
基于单片机的开关电源设计毕业论文目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2 开关电源简介 (1)第二章开关电源DC/DC电路设计思路 (2)2.1 开关电源的工作原理 (2)2.2 开关电源的常见拓扑结构简介 (3)2.3 开关电源DC/DC拓扑设计思路 (4)2.3.1 DC/DC基本拓扑设计方案 (4)2.4 DC/DC电路实现 (5)2.4.1 DC/DC回路参数设计 (7)2.5 系统供电模块设计 (8)2.5.1 整流滤波电路设计 (8)2.5.2 工作辅助电源参数设计 (9)第三章控制系统的设计思路 (10)3.2 单片机模块的设计 (11)3.2.1 STC89C52性能简介 (11)3.2.2 最小系统设计 (11)3.3 A/D模块设计 (12)3.3.1芯片介绍 (12)3.3.2 TLC549工作时序 (13)3.3.3 A/D电路设计 (14)3.4 D/A模块设计 (15)3.4.1 D/A芯片功能介绍 (15)3.4.2 D/A芯片I2C总线数据通信基本协议 (15)3.5 接口电路的设计 (17)3.5.1显示接口电路设计 (17)3.5.2 显示接口电路设计 (17)第四章程序设计 (19)4.1 主程序流程图的设计 (19)4.2 键盘扫描程序设计 (20)4.3 A/D程序设计 (21)4.4 D/A程序设计 (22)第五章系统仿真 (23)5.1 仿真仪器 (23)5.2 仿真方法 (23)5.3 仿真结果与分析 (23)参考文献 (24)附录一：系统整体原理图 (25)附录二：程序代码 (26)结论与展望...........................................................................致谢 (35)第一章绪论1.1引言随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关心。
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：（1）高效率：同步整流技术能够有效减小开关功率损耗，提高电源的整体效率。
（2）稳定性：通过单片机的PWM控制器，可以实现精确的输出稳压，并对输入电压和负载变化进行动态调整。
（3）改进空间：可以进一步优化电源设计，如改进PWM控制算法、使用高效率的元件等，以提高电源性能和稳定性。
综上所述，基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计是一种高效、稳定的电源解决方案。
基于单片机控制的开关电源设计
基于单片机控制的开关电源设计随着电子技术的快速发展，电源技术也在不断演进。
目前，基于单片机控制的开关电源设计成为了一种趋势。
本文将从开关电源的概念、工作原理、单片机的选择、开关电源的设计要点等方面进行讨论。
开关电源是一种能够将交流电转换为稳定直流电的电源装置。
与传统的线性电源相比，开关电源具有高效率、体积小、重量轻以及可调节性强的特点。
基于单片机控制的开关电源设计，通过单片机的智能控制和精确调节，可以实现更加稳定和精确的电源输出。
首先，我们来了解一下开关电源的工作原理。
开关电源主要由输入滤波电路、整流电路、变换电路和输出电路四部分组成。
其中，输入滤波电路用于滤除电源输入的杂波干扰，整流电路将交流电转换为直流电，变换电路通过变换器件（如MOSFET、继电器）来调节输出电压和电流，输出电路将变换后的电源输出给负载。
在基于单片机控制的开关电源设计中，单片机是一个重要的组成部分。
选择合适的单片机，可以更好地满足设计需求。
在选择单片机时，需要考虑以下几个方面：性能、接口和IO数量、编程方式、工作频率、功耗和成本等。
根据具体的设计要求，选择性能合适、接口丰富的单片机是非常重要的。
接下来，我们将介绍一些开关电源设计的要点。
首先是开关电源的稳压和稳流控制。
通过单片机控制，可以实现对输出电压和电流的精确调节，保证稳定的输出。
同时，还需要注意开关电源的过流、过压、过温等保护功能的设计，以避免电源损坏和负载设备受损。
此外，还需要考虑开关电源的高效率设计，以减少功耗和热量产生，提高电源的使用寿命。
此外，开关电源的电磁兼容性和故障诊断能力也需要进行充分考虑。
最后，我们还需要关注一些细节问题，如电路调试和信号处理等。
在电路调试中，需要通过实际测量和观察数据来分析和确认电路的工作状态，进一步优化和调整电路性能。
信号处理可以使用单片机的AD转换功能来采集和处理信号，实现对电源工作状态的监测和控制。
综上所述，基于单片机控制的开关电源设计是一项重要而有挑战的工作。
基于单片机的开关电源设计与实现
基于单片机的开关电源设计与实现1.引言开关电源是一种将输入直流或交流电转换为稳定输出的电源系统。
它具有高效率、小体积、轻重量等特点，被广泛应用于电子设备和工业领域。
本文旨在介绍基于单片机的开关电源设计与实现，包括原理、设计步骤以及实际搭建过程。
2.基本原理开关电源的基本原理是通过快速开关元件（如MO SF ET）控制输入电压的开关时间，将输入电压转换成高频脉冲信号，并通过滤波电路得到稳定的输出电压。
而单片机作为开关电源的智能控制核心，通过调节开关元件的开关频率和占空比，实现对输出电压的精确调节。
3.设计步骤3.1选择开关元件和滤波电路在设计开关电源时，首先需要选取合适的开关元件和滤波电路。
开关元件应具有低导通压降和快速开关速度，常用的有MO SF ET和I G BT。
滤波电路可采用LC滤波或者P I滤波，用于去除高频脉冲信号中的杂波。
3.2确定控制策略通过单片机控制开关元件的开关频率和占空比，可以实现对输出电压的调节。
控制策略可以采用开环控制或闭环控制，其中闭环控制更加精确稳定。
根据具体的需求和应用场景选择合适的控制策略。
3.3编写控制程序使用单片机的开发工具，编写控制程序并烧录到单片机中。
程序应包括对开关元件的开关频率和占空比的控制，以及保护功能的实现。
根据具体需要，还可以添加过温保护、过流保护等功能。
3.4搭建电路并测试按照设计方案，搭建开关电源的电路，并连接单片机及其他所需的外围电路。
在搭建完成后，进行电路的功能测试。
通过实验验证电路的性能是否符合设计要求，如输出电压的稳定性、响应速度等。
4.实现案例以设计一个12V输出、电流可调节的开关电源为例，使用单片机控制开关频率和占空比。
具体实现步骤如下：1.选择合适的M OS FE T开关元件，并设计电路以实现12V输出。
2.通过脉宽调制（PW M）控制单片机的输出端口，调节开关频率。
3.使用反馈电路和AD C模块实现对输出电流的检测和调节，实现电流可调节功能。
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Abstract
This design of main purpose is to achieve a switching power supply, switching power supply is widely used in daily life in, such as televisions, computers, refrigerator and other commonly used electronic products require power supply, now is The digital age, electronic products achieved with SCM very convenient, so the design used in thisMCU. This design is a design method of DC voltage switching power is proposedwhich is based on PWM modulates and has high efficiency and low power loss. It uses entire bridge, voltage dropping and push-pull to return route as primarily electric circuit topology.MCUcarries on the sampling to the output voltage and the electric current to form a high accuracy voltage and current feedback.
1.3
开关电源具有如下特点：
(1)效率高。开关电源的功率开关调整管工作在开关状态，所以调整管的功耗小，效率高，一般在80%～90%，高的可达90%以上；
(2)重量轻。由于开关电源省掉了笨重的电源变压器，节省了大量的漆包线和硅钢片，从而使其重量只有同容量线性电源的1/5，体积也大大缩小了；
(3)稳压范围宽。开关电源的交流输入电压在90~270 V内变化时，输出电压的变化在±2%以下。合理设计开关电源电路，还可使稳压范围更宽并保证开关电源的高效率；
1.4
开关电源产品的技术发展动向是高可靠、高稳定、低噪声、抗干扰和实现模块化、小型、薄型、轻运化。由于电源轻、小、薄的关键是高频化，因此国外目前都在致力于同步开发新型高智能元器件，特别是改善二次整流管的损耗、变压器电容器小型化，并同时采用SMT技术在电路板两面布置元件以确保开关电源的轻、小、薄。
（1）高效
1.2
开关电源的基本组成所示。其中DC/DC变换器用以进行功率变换，它是开关电源的核心部分；驱动器是开关信号的放大部分，对来自信号源的开关信号进行放大和整形，以适应开关管的驱动要求；信号源产生控制信号，该信号由它激或自激电路产生，可以是PWM信号、PFM信号或其他信号；比较放大器对给定信号和输出反馈信号进行比较运算，控制开关信号的幅值、频率、波形等，通过驱动器控制开关器件的占空比，以达到稳定输出电压值的目的。除此之外，开关电源还有辅助电路，包括启动、过流过压保护、输入滤波、输出采样、功能指示等电路。反馈回路检测其输出电压，并与基准电压比较，其误差通过误差放大器进行放大，控制脉宽调制电路，再经过驱动电路控制半导体开关的通断时间，从而调整输出电压。DC/DC变换器有多种电路形式，其中控制波形为方波的PWM变换器以及工作波形为准正弦波的谐振变换器应用较为普遍。开关电源的负载变换瞬态响应主要由输出端LC滤波器的特性决定，所以可以通过提高开关频率、降低输出滤波器LC的方法来改善瞬态响应特性。
KEYWORDS:TL494; Pulse Width Modulation; Switching power supply; PWM; MOSFET chopper circuit.
插图清单
插表清单
第
1.1
开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比调整输出电压，开关电源的工作原理可以用图1-1进行说明。图中输入的直流不稳定电压Ui经开关S加至输出端，S为受控开关，是一个受开关脉冲控制的开关调整管，若使开关S按要求改变导通或断开时间，就能把输入的直流电压Ui变成矩形脉冲电压。这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波后就可得到稳定的直流输出电压Uo。
（4）高集成
便携式应用的空间十分有限，这就迫使电源供应商把更多功能集成到更小的封装内，或者把多路电压转换集成到单芯片封装内。在日益竞争的时代，提供高效整合体积的解决方案势在必行，且应以整体电源方案为用户降低成本，提升效能与可靠度。
(a)电路图；(b)波形图
图1-1开关电源的工作原理
为方便分析开关电源电路，定义脉冲占空比如下
` (1-1)
式中，T表示开关S的开关重复周期；TON表示开关S在一个开关周期中的导通时间。
开关电源直流输出电压Uo与输入电压Ui之间有如下关系：
Uo=UiD(1-2)
由式(1-1)和式(1-2)可以看出，若开关周期T一定，改变开关S的导通时间 ，即可改变脉冲占空比D，从而达到调节输出电压的目的。T不变，只改变 来实现占空比调节的稳压方式叫做脉冲宽度调制(PWM)。由于PWM式的开关频率固定，输出滤波电路比较容易设计，易实现最优化，因此PWM式开关电源用得较多。若保持 不变，利用改变开关频率f=1/T实现脉冲占空比调节，从而实现输出直流电压Uo稳压的方法，称做脉冲频率调制(PFM)。由于该方式的开关频率不固定，因此输出滤波电路的设计不易实现最优化。既改变 ，又改变T，实现脉冲占空比调节的稳压方式称做脉冲调频调宽方式。在各种开关电源中，以上三种脉冲占空比调节的稳压方式均有应用。
（4）安全可靠。在开关电源中，由于可以方便地设置各种形式的保护电路，因此当电源负载出现故障时，能自动切断电源，保障其功能可靠；
(5)功耗小。由于开关电源的工作频率高，一般在20 kHz以上，因此滤波元件的数值可以大大减小，从而减小功耗；特别是，由于功率开关管工作在开关状态，损耗小，不需要采用大面积散热器，电源温升低，周围元件不致因长期工作在高温环境而损坏，因此采用开关电源可以提高整机的可靠性和稳定性[2]。
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。
开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。
In the design while filtering the input we also make an Input protection design. The design focuses on the power conversion circuit. Inverter circuit uses MOSFET chopper circuit to inverter. Calculate the relevant parameters of high frequency transformer. Use Ir2110 to drive the MOSFET chopper circuit.
2、本课题研究的主要内容：
用单片机作为控制器．结合专用的PWM集成电路，设计一台高频开关电电源。该开关电源应用于小功率负载。主要内容包括：数字式PWM的产生及控制方式、镇流电路设计、逆变电路设计、软件部分设计等。
3、提交的成果：
（1）毕业设计正文；
（2）电器原理图；
（3）一篇引用的外文文献及其译文；
毕业设计材料之二（1）
安徽工程大学本科
毕业设计
专业：电气工程及其自动化
题目：基于单片机的开关电源
设计
作者姓名：汪强
导师及职称：袁一鸣（讲师）
导师所在单位：安徽工程大学电气工程学院
2012年6月13日
安徽工程大学
本科毕业设计任务书
2012届电气工程学院
电气工程及其自动化专业
学生姓名：汪强
Ⅰ毕业设计题目
中文：基于单片机的开关电源设计
英文：Design ofSwitchingPowerSupply based onMCS
Ⅱ原始资料：
输入电压：220V(AC）
输出电压：0-30V(DC)
最大输出功率：420W
Ⅲ毕业设计任务内容
1、课题研究的意义
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。。
MCU control part uses80C51. MCU shows the feedback voltage. In order to achieve human-computer exchange the design through the keyboard to setting the output voltage. MCU will set the value transmitted to the PWM controller. IN order to control the output voltage. The design uses the PWM controller to control the MOSFET chopper circuit. The PWM controller is TL494. The control strategy is used by the PID algorithm.