全国电子设计大赛优秀报告

全国电子设计大赛训练项目

设计报告

题目数控通用直流电源

姓名

学院物理与电子信息学院

专业电子信息科学类

2013年7月20日星期六

题目一数控通用直流电源

目录

设计要求 (3)

摘要 (3)

一、方案论证与比较 (4)

1．1 稳压电源部分方案比较 (4)

1. 2稳压电源方案选择 (5)

1. 3 控制方案比较 (6)

1. 4控制方案选择 (6)

二、系统的具体设计及实现 (7)

2．1系统总框图 (7)

2．2硬件设计 (7)

2．2．1开关稳压电源模块 (7)

2．2．2单片机控制模块 (8)

2．2．3正、负输出可调稳压电源模块 (9)

2．2．4按键模块 (10)

2．3软件设计 (10)

2．3．1主程序流程 (11)

2．3．2过流保护程序流程 (11)

三、测试、结果及分析 (12)

3．1基本功能 (12)

3．2发挥功能部分 (15)

四、总结 (15)

五、参考文献 (15)

附录一、完整的系统原理图 (16)

附录二、完整的系统PCB图 (17)

附录三、实物图 (17)

附录四、完整的程序代码 (18)

数控直流可调电源

摘要

直流稳压电源是常用的电子设备, 它能保证在电网电压波动或负载发生变化时, 输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。本设计用变压器输出的两组交流绕组，设计三组稳压电源，其中两组

3V-15V可调，另一组固定输出＋５Ｖ;额定工作电流为, 并具有“+”、“- ”步进电压调节功能, 其最小步进为,纹波系数不大于4%。并具有数字电位器X9318调整单元基准电压的变化来组成高可靠、小纹波和高精度电压控制的直流可调稳压电源的硬件电路和单片机控制的

完整软件设计流程。

关键词: 直流数控；稳压电源；单片机STC89C52；

Digest: The DC regulated power supply?is a familiar electric equipment?, that can offer stable voltage when input voltage fluctuates or its load changes. The design of DC regulated power supply can offer voltages from 3V to 15V,rated working current ,with the function of “+”“-” step voltages regulator. Its minimum stepped voltage is 12mV, ripple factor less than 4%. This is a reliable , low ripple wave and highly-stable electric equipment.

Keyword: DC regulated power supply, STC 89C52?

设计任务与要求

一、设计任务

设计并制作一个直流可调稳压电源。

二、设计要求

1．基本要求

①用变压器输出的两组交流绕组，设计三组稳压电源，其中两组3V-15V可调，另一组固定输出＋５Ｖ;

②各组输出电流最大：750 mA；

③各组效率大于75%，在500mA输出条件下测量，应在ＤＣ／ＤＣ输入端预留电流测量端；

④为实现程序控制，预留MCU控制接口。

2．发挥部分

①设置过流保护，保护定值为；

②用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化；

③扩展输出电压种类（比如三角波、梯形波等）；

④可实现双电源同步调节或分别调节。

一、方案论证与比较

通过对题目的任务、要求进行分析，我们将整个设计划分成两个部分：稳压电源部分和数控部分。

1. 1稳压电源部分方案比较

方案一：三端稳压电源

根据设计要求，可以采用三端稳压器来实现输出系统所需的三种直流电压：固定+5V 和两组可调输出。其中，用7805实现固定5V的输出，LM317实现可调输出（控制输出电压为~37V）。电路原理图如下：

图1 固定5V输出

7805是我们最常用到的稳压芯片了，它的使用方便，用很简单的电路即可以输入一个直流稳压电源,它的输出电压为5v。

图2 LM317可调电源模块

在综合考虑LM317的输出电压范围～37V和其最小稳定工作电流不大于5mA的条件下保证R1≤Ω，R2≤ KΩ,就能保证LM317稳压块在空载时能够稳定工作。输出电压：=(1+R2/R1),在LM317输出范围为～37V的条件下，R2/R1范围为：0～。

V

O

优点：线性电源工作稳定，输出纹波小，且不需做过多调整，使用较为方便，工作安全可靠，适合制作通用型、标称输出的稳压电源。缺点：线性稳压电路的内部功耗大，效率低，散热问题较难解决。

方案二：晶体管串联式直流稳压电路

晶体管串联式直流稳压电路。电路框图如图3所示，该电路中，输出电压UO 经取样电路取样后得到取样电压，取样电压与基准电压进行比较得到误差电压，该误差电压对调整管的工作状态进行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压UI 发生变化引起的输出电压的变化正好相反，从而保证输出电压UO 为恒定值（稳压值）。

图3 晶体管串联式直流稳压电路方框图

方案三：开关电源

根据设计要求，可选用开关电源来完成设计。LM2596为电路设计核心。

图4 开关电源原理图

当反馈线（即4脚）上不接电阻时，电路固定输出5V ，当R1和R2比值一定时则可控制输出电压值。

优点：功耗小，效率高；由于调整管上的耗散功率大幅度降低后，省去了较大体积的散热片，使得设计的开关稳压电源体积小，使用较为方便，且稳压范围大，实现调整管 取样

误差放大 基准电压 辅助电源 UI UO