数字式脉冲电源
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U2
s1 s2 t1 t2
TB-3
r1 r2 s1 s2 t1 t2
R S T N
U
3.1.2
整流滤波电路
VD1
VD2
VD3
C B A VD4 VD5 VD6
C1
3.3.3脉冲形成电路
+5V
R S T N
U2 TB-3 R1 VD1 VD2 VD3
r1 r2 s1 s2 t1 t2
t1
r1
r2
R5
t1 r1 r2 s1 s2 t2
W W V
C B A VD4 VD5 VD6
光电耦合开关
C1 R2 R3
VD7
T N C B S
U3
三相调压
U1 380V AC
V
U R9 VD9 A? R10
CO M
A
CO N
+5 V
R
U
+12V R12 IC3 C17 R13 _ +
A?
百度文库
R11
3.3.5辅助电源电路
（断电）→反向→放电→正向……，如此反复。
特点 ： 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流 波形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低 压等不同的分类，根据具体的应用场合而定，具体选择怎样的输出电压、输出电流和 开关频率。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式。 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其本质， 脉冲电源实质上是一种通断的直流电源。
（1）引入三相交流调压模块，不仅简化了电路设计，使电源系统更加模块化， 也实现了输出电压幅值的连续稳定调节。 （2）引入了电位器，其用意是为了使输出电压纹波减小 （3）引入单片机作为控制核心，充分利用C52单片机的多功能特性，实现了少用 芯片、简化电路的目的。 （4） 单片机本身丰富的外设(如键盘输入和液晶显示)简化了用户的操作，便于
T N C B S
U3
三相调压
R7 C3
U1 38 0V AC
V
U R9 VD9 A? R1 0
+1 2V _ +
A? R8
CO M
A
IC3
CO N
+5 V
R
U
+1 2V R1 2 IC3 C1 7 R1 3 _ +
A?
R1 4
R1 5
R1 6
R2 0
R2 1
R2 2
R1 1
+1 2V R1 8 + U6 78 12 C1 1 ~2 20v ~1 5v C9 + 78 05 U5 LM016 L C1 0 C1 2 U7 C1 3 C4 DW4 R1 7 _ IC4 C5 DW2 R2 3 + _
数字式脉冲电源的研 究与设计
学院 ：电信学院 指导老师：王南兰 学生姓名：欧阳卓明 学号 ： 200615010127 专业班级：自动化06101班
目录 第一章
数字式脉冲电源的研究 1.1脉冲电源的研究意义 1.2 脉冲电源的工作原理及特点 1.3 脉冲电源的发展趋势及主要发展方向 第二章 数字式脉冲电源设计综述 2.1 本系统整体设计 2.2 本设计的特色 第三章 数字式脉冲电源的硬件电路设计 3.1 主电路模块 3.1.1 交流调压模块 3.1.2 整流滤波电路 3.1.3 脉冲形成电路 3.1.4 稳压调压电路 3.1.5 辅助电源电路 3.1.6 过流保护电路 3.2 人机接口电路 3.2.1 键盘输入模块设计 3.2.2 液晶显示电路
1.3 脉冲电源的发展趋势
进入21世纪，随着信息技术一日千里的发展，脉冲电源也必将经历由模拟脉冲 源向数字脉冲源过渡的这一历程，特别是计算机技术的发展必将出现智能化技术。
目前，制作小电流、小功率、高稳定度的脉冲电源的技术己经成熟，而大电流、
大功率、高稳定度、多级可调的脉冲电源的研制尚处于探索阶段。因此，如何把 数字技术和智能化技术用于制作大电流、大功率、高稳定度的脉冲电源就将成为
XTAL1 XTAL2 RST
PSEN ALE EA
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 AT89C52 P1.7
A? VCC
3.3.4稳压调压电路
+5V
R S T N
U2 TB-3 R1 VD1 VD2 VD3
r1 r2 s1 s2 t1 t2
DW1
3.3 信号采集电路 3.3.1 单片机接受采样信号电路 3.3.2 电压电流采采样电路 3.3.3 电流采样电路 3.3.4 频率、脉宽采样电路
第四章 数字式脉冲电源的软件设计
4.1 整体程序流程 4.2 控制模块程序流程图 4.2.1 键盘输入程序流程图 4.2.2 控制脉冲输出流程图 4.3 采集模块程序流程 4.3.1频率采样程序流程 4.3.2 电流、电压采样程序流程 第五章 系统仿真 致谢
21世纪的新课题。同时，具有数字技术和智能化设计的恒流源也必将成为21世纪
脉冲电源的发展方向与必然趋势。
第二章
数字式脉冲电源设计综述
2.1 本系统整体设计
三相交流调压 模块
380V AC
整流滤波电路
开关电路
负载
电压反馈电路 驱动电路 信号采集电路
液晶显示电路
键盘输入电路
AT89C52 A/D转换电路
+1 2v VD10 IC5 2 电压采样
输出+12 v 输出+5v
C1 4
C6 +5 v A? VCC
R2 4
R1 9
U8
VS S 1 VD D 2 VE E 3 4 RS 5 RW 6 E 7 D0 8 D1 9 D2 10 D3 14 D4 15 D5 16 17 D6 D7
1 2 3 4 5 6 7 8 1 ALE CLOCK START EOC U9 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 ADD A ADD B ADD C ALE VREF(+) VREF(-) A? 2 RESPACK C7
r1 r2 s1 s2 t1 t2
t1
r1
r2
s1
s2
t2
W W V
C B A VD4 VD5 VD6
光电耦合开关
C1 R2 R3
VD7
T N C B S
U3
三相调压
R7 C3
U1 380V AC
V
U R9 VD9 A? R10
+12V A? R8 IC3 _ +
CO M
A
CO N
+5 V
R
U
+12V R12 IC3 C17 R13 _ +
OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 ADC08 09 OE
5 频率、占空比采样
电压采样
Z-U
3 电流采样 4 过流检测
Z-D
A?
5
频率、占空比采样
6 输出控制脉冲
AND_4
2－2本文的研究特色
本文对传统脉冲电源做了进一步的改进和创新，主要包括以下几个方面：
重启
R3 0
PSEN ALE EA
P-U
VCC
P-D P1 .0/T2 P1 .1/T2 EX P1 .2 P1 .3 P1 .4 P1 .5 P1 .6 AT89C52 P1 .7
Z-U
Z-D
A?
AND_4
3.4.2液晶显示电路
s1
s2
t2
W W V
C B A VD4 VD5 VD6
光电耦合开关
C1 R2 R3
T N C B S
U3
三相调压
U1 380V AC
V
U
CO M
A
U4
CO N +5 V
R
U
A? P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
第一章 数字式脉冲电源的研究 1－1 研究的意义
计算机和通讯技发展带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。随着数控脉冲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，电源在使用时
会造成很多不良后果，例如在制造业，加工完成的产品零件在送检前需要进行认真
R2 5
R2 6
R2 7
15 A?
U4 XTAL1 P0 .0/AD0 P0 .1/AD1 P0 .2/AD2 P0 .3/AD3 P0 .4/AD4 P0 .5/AD5 P0 .6/AD6 P0 .7/AD7 P2 .0/A8 P2 .1/A9 P2 .2/A10 P2 .3/A11 P2 .4/A12 P2 .5/A13 P2 .6/A14 P2 .7/A15 P3 .0/RXD P3 .1/TXD P3 .2/INT0 P3 .3/INT1 P3 .4/T0 P3 .5/T1 P3 .6/WR P3 .7/RD
+5 V
R S T N
C2
R4
6 控制脉冲
U2 TB-3 R1 VD1 VD2 VD3
DW1
+1 2V + R5 R6 +5 V _ VD8 IC1 4 过流检测
r1 r2 s1 s2 t1 t2
t1
r1
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s1
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W W V
C B A VD4 VD5 VD6
光电耦合开关
C1 R2 R3
VD7
+1 2v R2 8 + DW3 _ C8 R2 9 VD11 IC6 3 电流采样
C1 6
XTAL2 RST 1 CLOCK
重启
R3 0
PSEN ALE EA
P-U
VCC
P-D P1 .0/T2 P1 .1/T2EX P1 .2 P1 .3 P1 .4 P1 .5 P1 .6 AT89C52 P1 .7
1.2 脉冲电源的工作原理及特点
脉冲电源的工作原理是首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量；然后向中间 储能和脉冲成形系统充电（或流入能量），能量经过储存、压缩、形成脉冲或转化等
某些复杂过程之后，最后快速放电给负载，用即按照一定的时间规律，向负载加电一
定的时间，然后又断电一定的时间，通断一次形成一个周期。如此反复执行，便构成 脉冲电源。例如对于无极性电解电容器的老练工艺中，需要给电容器正向充电一段时 间，然后放电，然后反向给电容器充电一段时间，然后放电，如此便形成正向→放电
保护电路
系统工作流程为:系统上电之后，用户通过键盘修改初始值，得到满足要 求的系统输出脉宽和频率，其间全部设定操作过程均可在液晶页面上得以体 现。控制电路通过单片机定时器产生控制脉冲通过开关电路控制系统输出脉 冲电压。通过输出信号采样及检测电路，系统输出的脉冲电压、电流、脉冲 和频率都会显示到液晶屏幕上。系统运行过程中，可按下修改键，进入修改 页面进行输出参数的重新设定。系统还设有保护电路，当系统过流时，控制 电路将控制电路停止输出，而按下重启键后系统又可重新工作。
U6 7812 C11 ~220v ~15v C9 + 7805 C10 C12 U7
输出+12v 输出+5v
C13 C14
3.3.6过流保护电路
+5V
R S T N
C2
R4
6 控制脉冲
U2 TB-3 R1 VD1 VD2 VD3
DW1
+12V + R5 R6 +5V _ VD8 IC1 4 过流检测
观察和修改结果，不易产生误判。
（5）系统设计了双保护电路，有效抑制了系统过流及其带来的危害，在使用安 全上有了教大的完善。
第三章 数字式脉冲电源的硬件电路设计
3.1 主电路模块 3.1.1 交流调压模块
U1
38 0V AC B S T C
A
N
+5 V
U3
CO N
三相 调压
CO M
R W V
r1 r2
A?
R11
3.4人机接口电路
3.4.1键盘输入模块设计 15
A? C1 6 U4 XTAL1 XTAL2 RST 1 CLOCK P0 .0/AD0 P0 .1/AD1 P0 .2/AD2 P0 .3/AD3 P0 .4/AD4 P0 .5/AD5 P0 .6/AD6 P0 .7/AD7 P2 .0/A8 P2 .1/A9 P2 .2/A10 P2 .3/A11 P2 .4/A12 P2 .5/A13 P2 .6/A14 P2 .7/A15 P3 .0/RXD P3 .1/TXD P3 .2/INT0 P3 .3/INT1 P3 .4/T0 P3 .5/T1 P3 .6/WR P3 .7/RD
的去毛刺处理，小小毛刺关系到整个零件是否能够通过验收。因此，世界各国纷纷 对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。而传统的处理上述问 题的方法有:机械光饰、电化学去除、超声波去除、或用各种刀具由人工刮除 。虽 然这些方法在实际生产中被广泛采用，但是，在讲求高效、高精度、环保的今天， 仍不能满足市场的需求。为此，本论文设计了一种电压幅度、频率和占空比均可以 调节的脉冲电源，借以顺应市场需求。
s1 s2 t1 t2
TB-3
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R S T N
U
3.1.2
整流滤波电路
VD1
VD2
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C B A VD4 VD5 VD6
C1
3.3.3脉冲形成电路
+5V
R S T N
U2 TB-3 R1 VD1 VD2 VD3
r1 r2 s1 s2 t1 t2
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W W V
C B A VD4 VD5 VD6
光电耦合开关
C1 R2 R3
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三相调压
U1 380V AC
V
U R9 VD9 A? R10
CO M
A
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+12V R12 IC3 C17 R13 _ +
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百度文库
R11
3.3.5辅助电源电路
（断电）→反向→放电→正向……，如此反复。
特点 ： 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流 波形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低 压等不同的分类，根据具体的应用场合而定，具体选择怎样的输出电压、输出电流和 开关频率。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式。 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其本质， 脉冲电源实质上是一种通断的直流电源。
（1）引入三相交流调压模块，不仅简化了电路设计，使电源系统更加模块化， 也实现了输出电压幅值的连续稳定调节。 （2）引入了电位器，其用意是为了使输出电压纹波减小 （3）引入单片机作为控制核心，充分利用C52单片机的多功能特性，实现了少用 芯片、简化电路的目的。 （4） 单片机本身丰富的外设(如键盘输入和液晶显示)简化了用户的操作，便于
T N C B S
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三相调压
R7 C3
U1 38 0V AC
V
U R9 VD9 A? R1 0
+1 2V _ +
A? R8
CO M
A
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CO N
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+1 2V R1 2 IC3 C1 7 R1 3 _ +
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R2 1
R2 2
R1 1
+1 2V R1 8 + U6 78 12 C1 1 ~2 20v ~1 5v C9 + 78 05 U5 LM016 L C1 0 C1 2 U7 C1 3 C4 DW4 R1 7 _ IC4 C5 DW2 R2 3 + _
数字式脉冲电源的研 究与设计
学院 ：电信学院 指导老师：王南兰 学生姓名：欧阳卓明 学号 ： 200615010127 专业班级：自动化06101班
目录 第一章
数字式脉冲电源的研究 1.1脉冲电源的研究意义 1.2 脉冲电源的工作原理及特点 1.3 脉冲电源的发展趋势及主要发展方向 第二章 数字式脉冲电源设计综述 2.1 本系统整体设计 2.2 本设计的特色 第三章 数字式脉冲电源的硬件电路设计 3.1 主电路模块 3.1.1 交流调压模块 3.1.2 整流滤波电路 3.1.3 脉冲形成电路 3.1.4 稳压调压电路 3.1.5 辅助电源电路 3.1.6 过流保护电路 3.2 人机接口电路 3.2.1 键盘输入模块设计 3.2.2 液晶显示电路
1.3 脉冲电源的发展趋势
进入21世纪，随着信息技术一日千里的发展，脉冲电源也必将经历由模拟脉冲 源向数字脉冲源过渡的这一历程，特别是计算机技术的发展必将出现智能化技术。
目前，制作小电流、小功率、高稳定度的脉冲电源的技术己经成熟，而大电流、
大功率、高稳定度、多级可调的脉冲电源的研制尚处于探索阶段。因此，如何把 数字技术和智能化技术用于制作大电流、大功率、高稳定度的脉冲电源就将成为
XTAL1 XTAL2 RST
PSEN ALE EA
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 AT89C52 P1.7
A? VCC
3.3.4稳压调压电路
+5V
R S T N
U2 TB-3 R1 VD1 VD2 VD3
r1 r2 s1 s2 t1 t2
DW1
3.3 信号采集电路 3.3.1 单片机接受采样信号电路 3.3.2 电压电流采采样电路 3.3.3 电流采样电路 3.3.4 频率、脉宽采样电路
第四章 数字式脉冲电源的软件设计
4.1 整体程序流程 4.2 控制模块程序流程图 4.2.1 键盘输入程序流程图 4.2.2 控制脉冲输出流程图 4.3 采集模块程序流程 4.3.1频率采样程序流程 4.3.2 电流、电压采样程序流程 第五章 系统仿真 致谢
21世纪的新课题。同时，具有数字技术和智能化设计的恒流源也必将成为21世纪
脉冲电源的发展方向与必然趋势。
第二章
数字式脉冲电源设计综述
2.1 本系统整体设计
三相交流调压 模块
380V AC
整流滤波电路
开关电路
负载
电压反馈电路 驱动电路 信号采集电路
液晶显示电路
键盘输入电路
AT89C52 A/D转换电路
+1 2v VD10 IC5 2 电压采样
输出+12 v 输出+5v
C1 4
C6 +5 v A? VCC
R2 4
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U8
VS S 1 VD D 2 VE E 3 4 RS 5 RW 6 E 7 D0 8 D1 9 D2 10 D3 14 D4 15 D5 16 17 D6 D7
1 2 3 4 5 6 7 8 1 ALE CLOCK START EOC U9 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 ADD A ADD B ADD C ALE VREF(+) VREF(-) A? 2 RESPACK C7
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C B A VD4 VD5 VD6
光电耦合开关
C1 R2 R3
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三相调压
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U1 380V AC
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+12V A? R8 IC3 _ +
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OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 ADC08 09 OE
5 频率、占空比采样
电压采样
Z-U
3 电流采样 4 过流检测
Z-D
A?
5
频率、占空比采样
6 输出控制脉冲
AND_4
2－2本文的研究特色
本文对传统脉冲电源做了进一步的改进和创新，主要包括以下几个方面：
重启
R3 0
PSEN ALE EA
P-U
VCC
P-D P1 .0/T2 P1 .1/T2 EX P1 .2 P1 .3 P1 .4 P1 .5 P1 .6 AT89C52 P1 .7
Z-U
Z-D
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3.4.2液晶显示电路
s1
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W W V
C B A VD4 VD5 VD6
光电耦合开关
C1 R2 R3
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U3
三相调压
U1 380V AC
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第一章 数字式脉冲电源的研究 1－1 研究的意义
计算机和通讯技发展带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。随着数控脉冲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，电源在使用时
会造成很多不良后果，例如在制造业，加工完成的产品零件在送检前需要进行认真
R2 5
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15 A?
U4 XTAL1 P0 .0/AD0 P0 .1/AD1 P0 .2/AD2 P0 .3/AD3 P0 .4/AD4 P0 .5/AD5 P0 .6/AD6 P0 .7/AD7 P2 .0/A8 P2 .1/A9 P2 .2/A10 P2 .3/A11 P2 .4/A12 P2 .5/A13 P2 .6/A14 P2 .7/A15 P3 .0/RXD P3 .1/TXD P3 .2/INT0 P3 .3/INT1 P3 .4/T0 P3 .5/T1 P3 .6/WR P3 .7/RD
+5 V
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6 控制脉冲
U2 TB-3 R1 VD1 VD2 VD3
DW1
+1 2V + R5 R6 +5 V _ VD8 IC1 4 过流检测
r1 r2 s1 s2 t1 t2
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C B A VD4 VD5 VD6
光电耦合开关
C1 R2 R3
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+1 2v R2 8 + DW3 _ C8 R2 9 VD11 IC6 3 电流采样
C1 6
XTAL2 RST 1 CLOCK
重启
R3 0
PSEN ALE EA
P-U
VCC
P-D P1 .0/T2 P1 .1/T2EX P1 .2 P1 .3 P1 .4 P1 .5 P1 .6 AT89C52 P1 .7
1.2 脉冲电源的工作原理及特点
脉冲电源的工作原理是首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量；然后向中间 储能和脉冲成形系统充电（或流入能量），能量经过储存、压缩、形成脉冲或转化等
某些复杂过程之后，最后快速放电给负载，用即按照一定的时间规律，向负载加电一
定的时间，然后又断电一定的时间，通断一次形成一个周期。如此反复执行，便构成 脉冲电源。例如对于无极性电解电容器的老练工艺中，需要给电容器正向充电一段时 间，然后放电，然后反向给电容器充电一段时间，然后放电，如此便形成正向→放电
保护电路
系统工作流程为:系统上电之后，用户通过键盘修改初始值，得到满足要 求的系统输出脉宽和频率，其间全部设定操作过程均可在液晶页面上得以体 现。控制电路通过单片机定时器产生控制脉冲通过开关电路控制系统输出脉 冲电压。通过输出信号采样及检测电路，系统输出的脉冲电压、电流、脉冲 和频率都会显示到液晶屏幕上。系统运行过程中，可按下修改键，进入修改 页面进行输出参数的重新设定。系统还设有保护电路，当系统过流时，控制 电路将控制电路停止输出，而按下重启键后系统又可重新工作。
U6 7812 C11 ~220v ~15v C9 + 7805 C10 C12 U7
输出+12v 输出+5v
C13 C14
3.3.6过流保护电路
+5V
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6 控制脉冲
U2 TB-3 R1 VD1 VD2 VD3
DW1
+12V + R5 R6 +5V _ VD8 IC1 4 过流检测
观察和修改结果，不易产生误判。
（5）系统设计了双保护电路，有效抑制了系统过流及其带来的危害，在使用安 全上有了教大的完善。
第三章 数字式脉冲电源的硬件电路设计
3.1 主电路模块 3.1.1 交流调压模块
U1
38 0V AC B S T C
A
N
+5 V
U3
CO N
三相 调压
CO M
R W V
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3.4人机接口电路
3.4.1键盘输入模块设计 15
A? C1 6 U4 XTAL1 XTAL2 RST 1 CLOCK P0 .0/AD0 P0 .1/AD1 P0 .2/AD2 P0 .3/AD3 P0 .4/AD4 P0 .5/AD5 P0 .6/AD6 P0 .7/AD7 P2 .0/A8 P2 .1/A9 P2 .2/A10 P2 .3/A11 P2 .4/A12 P2 .5/A13 P2 .6/A14 P2 .7/A15 P3 .0/RXD P3 .1/TXD P3 .2/INT0 P3 .3/INT1 P3 .4/T0 P3 .5/T1 P3 .6/WR P3 .7/RD
的去毛刺处理，小小毛刺关系到整个零件是否能够通过验收。因此，世界各国纷纷 对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。而传统的处理上述问 题的方法有:机械光饰、电化学去除、超声波去除、或用各种刀具由人工刮除 。虽 然这些方法在实际生产中被广泛采用，但是，在讲求高效、高精度、环保的今天， 仍不能满足市场的需求。为此，本论文设计了一种电压幅度、频率和占空比均可以 调节的脉冲电源，借以顺应市场需求。