数控直流开关电源的设计
数控直流开关电源的设计
数控直流开关电源的设计
摘要
本设计是根据单片机控制系统应用于开关稳压电源的方法和原理，将单片机数字控制技术，有机地融入直流稳压电源的设计中，设计出一款可调稳压输出的直流开关电源。开关电源采用DC—DC全桥式电路，控制电路采用STC12C5A60S2的单片机，由模拟控制芯片KA7500B产生PWM信号经驱动电路实现对DC—DC开关管的控制，实现电压的稳定输出，通过键盘来设置电源的输出电压，并能够通过液晶直观地显示出电压。该设计分析了各个模块电路和整机的工作原理，给出了整机工作的硬件实现和主要的软件流程设计。具有电压输出范围宽、电流过流设定保护、短路自动恢复、连续可变的电压功能，电压输出调节范围为24.0~40.0V，电流输出最大为2.0A,步进电压0.1V。
关键词：直流稳压电源; 单片机; PWM
The design of numerical control dc regulated
power supply
ABSTRACT
This design is based on single-chip microcomputer control system is applied to the method and principle of a switching power supply,digital control technology,will be organically integrated into the design of dc regulated power supply,designed a adjustable output voltage dc switching power supply.Switching power supply with DC-DC full bridge circuit,control circuit adopts STC12C5A60S2 MCU,PWM signal generated by the simulation control chip KA7500B by driving circuit control system for the DC-DC switch tube,realize the stable output voltage,through the keyboard to set the output voltage of power supply,and can show visually through the LCD voltage.The design and analysis the each module circuit and working principle of the machine,the machine work on hardware implementation is given and the main software process design.Has A wide range of output voltage and over current protection,short circuit current automatic recovery,continuous variable voltage function,the output voltage range of 24.0~40.0 V,2.0 A maximum output current,the step voltage of 0.1 V.
Key words:DC regulated power supply; Single chip microcomputer; PWM
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1.1研究背景及意义...................................................... 错误！未指定书签。
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3.3单片机的设计 (10)
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3.3.2晶振电路........................................................ 错误！未指定书签。
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一、绪论
1.1研究背景与意义
随着科学的高速发展，电子产品与我们的生活息息相关。任何跟电子有关的，都会需要电源的支撑，随着信息化的普及，在90年代，所谓的开关电源逐渐进入我们的视线，比方各类各样的电子设施。对于开关电源我的理解是一个便于携带并且体积小的一个电源。开关电源的出现给线性电源带来了巨大的冲击，没办法，毕竟时代在进步，我们的科技水平也在进步，所以更加先进、更加可靠、更有效率的开关电源慢慢的出现在世人的眼中。也是逐渐取代线性电源的一个产品，可以说在未来的任何行业中都会有开关电源的影子，它现在已经占据了很大的一部分市场并且这些市场也都在广泛的使用开关电源。尤其表现在电子信息产业，毕竟这个行业需要这样的电源，他们制作的东西越来越便于携带、效率越来越高。所以线性电源也随之被取代。当然在今天还是有一部分的电子产品中的电源依旧没有被取代，但是在不久的将来，我相信开关电源将会在整个市场出现。以及信息类、电子产品的各种电源等都已经开始普遍地应用开关电源，这越发的使开关电源这方面得到了很好的发展。该电源采用的是由单片机开控制电源内部的开关管的导通以及断开的时间，从而保证可以输出一个不变的电压，它是由PWM和金氧半场效晶体管组成。开关电源越来越普及，也越来越精简，功能也越来越全面，所以他很快便普及了各个行业。交换式电源比普通线性电源的体积小，更轻便化，并且便于携带。开关电源是应用于各行各业独特的一个电子设备。它的优势是变换的效率很高、易携带、精准、快速等，很多领域都代替了线性电源。并快速向大功率开发并推进，在此基础上代替了晶闸管相控整流电源[1]。所以说该电源当前以中、小电子装置的普遍技术。在今后的发展过程中，该电源在环境已经能源问题上的运用都有特别的贡献。此应用中的电力电子器件主要都有二极管、金氧半场效晶体管以及绝缘栅双极型晶体管。SCR在开关电源输入整流电路和软启动电路中都有少量的应用，由于GTR驱动困难，开关频率低，所以逐渐被IGBT和MOSFET取代。如今的社会发展以及科技的发展都是进步之快，电源产业也需要像开关电源这样的
可靠性好的电源来支撑，所以该电源的问世也是向世界宣称，世界正在走向一个智能化的时代，以前笨重切效率不高的产品将要淘汰。替代他们的将是不断创新，不断完善的科技新产品，正所谓适者生存，这个道理同样在电子产品中适用。所以电源的不断创新，也正因为它的特点，也是在当今的电子产品行业得到很大的立足。单单从分类来说开关电源都已经领先线性电源很多了，毕竟种类繁多，然而线性电源呢，单一并不可靠。种类繁多进而能够促使这个发展的更快，也正因为这个运用的广泛所以才会出现多种的开关电源。所以在我们今后的发展道路上，应该多去研究下这方面。毕竟开关电源是现在世界的主流
1.2国内外发展现状
1.2.1国内现状
我国的开关电源研制工作最初在60年代初期，中期则开始运用，70年代的时候得到了进一步的发展。74年的时候成功的研制出开关净化稳压电源。国内的的电源产业是60年代中期逐步开始，到90年代，随着电子设备的逐步完善，从而也对系统效率的要求也很高，所以开关电源的发展方向也逐步开始智能化。我国的科技水平虽然在世界方面处于领先的一个地位，但是与一些发达的国家相比的话，那我们的水平还是有很大的不足，但是我们也在不断的进步，并且是以一个飞速发展来形容都不为过，毕竟没有那个国家能在这么短的时间发展的这么迅速，从一个半殖民地的国家，到现在成为一个发展中的国家。目前世界上中国是唯一的一个特例。所以在任何的领域我们都是以一个高速发展的角色进入，当然我坚信在开关电源这方面我们一定能够成为领先的一块。因为我们国家不缺人才，并且我们国家的人员很多，在电子产品的消耗中我们比任何国家都多的多，所以我们需要不断的创新，不断的去制造更加适合人们使用的开关电源。只有这样我们的生活才能更好，我们的电子产品也能得到很好的推广。开关电源也算是一个带动一个行业发展的产品，无论从经济还是从学术的方面来说，我们都需要在开关电源方面等到一个更大的突破。电源产业进入快速发展期。一方面，电源产业规模在扩大；另一方面，我国的在这方面的也开始有了重点的研发。重点为一下部分，一方面是从吸收消化上，另一方面是从跟踪发展到前沿跟踪上，
还有一方面是在基础创新上，我国在该产业方面也研究出一批带有国际性的成果及其先进的产品。我国开展了许多的课题，也在技术方面跟国际接轨，并且很有创新。我国与其他国家相比较，在该产业中，还是有很大的缺陷以及达不到人家那边的标准：比如在产品的性能、制造等明显有十五年的不足，尤其在某方面尤为突出，例如：直流恒流的网络化等明显做的工作还是不够。到现在我国在这上面表现最多学校是华工大以及成都科大，该两所大学主要进行CED的使用以及学习等方面，从而达到数控。国内需要更多的大学去对这方面进行研究，毕竟是一个智能化的时代。
1.2.2国外发展状况
55年罗那研究出了晶体管直流变换器。当时那个时代是一个再这方面是迅速发展的美国科学家时期，也是晶体管出现的年月，它的诞生使得直流能整流、滤波后输入，不用再重复的进行工频这一步骤，也使得它的领域越来越大，并在此程度上大大的提高了降压变压器开关电源的研究以及产生。这样的一个变压器你们会选择使用么，答案显而易见，所以以往的工频变压器都不用了，然后我们得到了方便、快捷以及又使用的电源。我国在该产业方面的能力还是很欠缺的，尤其像美国这样的国家，我们是无法比拟的，该产品中，我们所生产的产品无法与那些国家相比，他们可以使那些功能很完善，而我们并不能做到这一点，我们需要进一步的去研究，去创新，从而减少这种差距。所有的产品都在走向一个智能化的方向发展，包括电源。开关电源的问世就是这个意思，来告诉大家，在当今这个社会，任何国家都在进步，尤其在制造业，该产业的智能化我们还是有明显的不足，在这个快速发展的世界，我们面临很多竞争跟问题，我们需要客服这些困难，去挑战自己，才能有所进步有所创新。随着国外各项技术的发展，在70年代以后，与这种技术相关的各种高科技电子电气产品不断地研制和生产出来，其中具有代表性元件，使该电源取得了快速的进步。而且在人们的生活中被普遍的应用，在很多领域都有该产品的运用。尤其表现在电子信息产业的发展，在该产品中使用的有太多太多了。所以该领域的研究及其发展还是有很大的空间。不得不说国外在任何行业都是有很大领先，他们在对开关电源不断的研究改进中。使得人们能够用到更准确、更有效率的开关电源。所以开关电源在各个行业的地位显而易见，国外的开关电源毕竟发展的时间比国内要早，虽说科学的
领域是无国界的，但是我们都希望自己本国的科学家能够研制出最新型的开关电源，使其在行业中得到更多的认可。所以开关电源必将取代古老的线性电源，无论是国内还是国外。这将是必然的事情。
1.3设计的主要任务及要求
在本设计中我们采用单片机控制直流开关电源并非芯片控制，从而能够更加简单的达到一些功能，然而现在更多采用的都是单片机的控制，比如：实现电压的输出范围宽、短路自动回复等。输出电压可调范围：24~40V；最大输出电流：2A；输出噪声纹声电压峰-峰值小于等于1V；DC-DC变换器的效率大于70%；步进值为0.1V；具有过流保护的功能，动作电流I O
（th）=2.5±0.2。
1.4设计组织结构
本设计中我们最先介绍了开关电源的背景意义，以及他们的发展前景和国内外的情况；然后进行总体方案的选择与论证，接着对硬件电路部分一一进行设计，对软件结构进行规划，给出设计流程图；最后对本设计的工作做了进一步的总结并给我本次设计我所得出的结论。
二、方案设计及论证
2.1方案设计
图2.1所示为数控直流开关电源原理框图。220V的交流电压经过交流滤波器，滤去谐波，补偿消耗的无功功率，然后经过整流滤波电路将交流电压变为直流电压。在本设计中最为关键的一步便是将直流电路（DC）转换成另一固定电压或电压可调的直流电能的DC-DC变换电路，该电路的基本原理是控制IGBT的导通和截止，将直流变为高频交流来变压，从而使得原本的高电压转换成我们负载所利用的电压。电压、电流取样模块将检测的负载电流电压送给单片机，单片机控制输出PWM信号的占空比，以达到稳压输出的目的；通过驱动电路去控制DC-DC的IGBT开关管。键盘是用来设置电源输出电压的一种按钮，它便于实现改变输出电压的功能。输出电压是由显示器来显示的。
图2.1 数控直流稳压电源原理框图
2.2 DC-DC变换电路选择
DC-DC变换器的种类有很多，比如单端式，双端式等。我们本设计采用的便是双端式中的全桥式，因为这种电路能够获得较高的功率，还便于携带。它的原理是四个开关管分为两组其中两个为一组，这两组开关管分别控制电路的导通与断开，并且在两组开关管之间还有一个变压器。这样大大提高了
整个电路的输出功率，毕竟两组开关管交替控制，要比一个开关管控制的好很多，效率也很大。不像推挽式的开关电源，只有一个开关管控制，达不到两个控制同时串通的可能性。并且，对于电路中各个器件都要求很高的耐压值，为了使我们能在用更少的器件做更多的开关电源所以我们选择全桥式的方式来做本设计。
驱动使用脉冲宽频调制（PWM）方式，脉冲周期恒定，通过改变高低脉冲电压宽度的占空比来调节输出电压[4]。脉宽调制方式可以使开关管导通时间随着负载电流的下跌而减小，从而降低开关损耗，提高效率。
2.3单片机选择
主控电路选择的是单片机控制电路，为了减少外围电路元件，所以选用含有PWM功能的专用芯片，又因为我们有电压/电流检测电路，因为在我们本设计中的电路所得到的信号都为模拟信号，所以我们需要一个数模转换部分，为了使电路更加简单快捷，便于操作，所以我们选择了宏晶科技生产的STC系列中的STC12C5A60S2单片机，并且内具有数模转换部分，而且内部有MAX810专用复位电路。因此选择该单片机。
图2.2 STC12C5A60引脚图
2.4驱动电路选择
KA7500B是一个频繁用于高压电路中的电压驱动型脉宽调制器，它在此领域应用广泛，是直插式的封装。在该芯片内部总共有两种方式，这两种方式对于驱动的选择尤为重要，也是别人选择该芯片作为驱动的重要原因。该芯片工作频率范围：1KHZ至300KHZ。它包含了开关电源控制所需的主要功能块，输出脉冲宽度是由死区时间控制和反馈PWM比较器输入两个信号中电平较高的一个控制，为了使我们的设计更加完善，我们在此电路中得到两种信号，这两种是不一样的，所以我们需要拿他们两个来进行一个比较，最后才能完成脉冲看度度的调节。因此驱动电路选用KA7500B电路。
2.5显示器的选择
对于显示器的选择，我们本设计采用的是液晶显示器来显示输出电压，那么要求必然是方便，从资源的方面来说，消耗越小越好，便于携带，因为
我们最终需要显示的是数字模式，所以我们必须选择带有数字接口的显示器。
液晶1062液晶显示器，正好符合我们要求，它体积小便于携带，操作没有那么繁琐，重点是它带有数字式的接口，所以我们选择1602液晶显示器。
三、系统硬件设计
3.1滤波整流的设计
对于整流电路，首先我们需要知道整流电路在本设计中的作用，我们才能够更加准确的去选择一个合适的整流电路，从而使我们能够更加有效的完成本次的设计。该电路在整个设计中能起到交流变为直流，因为我们所接的电源是220V交流电压，而我们需要得到一个直流稳压的电源，所以就需要整流电路来进行一个变换。整流电路的方式有很多种，本设计中采用的是桥式整流电路，因为桥式整流电路的输出电压高，谐波电压较小（自身电路带来的影响很小）等优点。充分利用了该电路的特点来使设计更加全面各加可靠。桥式整流电路也是被应用很多，它也能是电源变压器得到充分的利用即提高了利用的效率。
为了使输出的电流更加的平滑，更加的准确，本设计采用了电容滤波器来进行滤波，滤除那些对本设计有影响的谐波，如图3.1所示。
图3.1 电容滤波器电路图
从3.1图中我们可以清晰的看到电容滤波器的电路是怎么样连接的，电路中的L1、L2他们的线圈匝数是相等，它们两个的作用是抑制作用。只要有它们两个在就会有很好的抑制作用，因为它们两个能够产生一个数值相当大的高阻抗，从而获得非常好的滤波效果。
在本设计中我们在选择滤波元件时，经过精准的计算我们得，其中L1和L2均为20mH,C1、C2选择：0.1-2μF。至于C3、C4为4700pF。这么做选择能够更好的抑制噪声对本设计的干扰，已经谐波对本设计的干扰。所以我们通过本电路可以有效的得到滤波。
3.2 DC-DC电路的设计
3.2.1原理
图3.2为全桥式原理图，本部分也是该设计的核心内容，因为开关电源的由来就是由DC-DC变换电路来设计的，那么我们来看下全桥式电路的原理以及组成。首先在该图中我们看到拥有4个控制开关，并且是并联在电路中，也可以说K1和K2为一体K3和K4为一体。这4个开关管的作用，当整个电路都在工作的时候，这四个开关管肯定是两个接通，两个关断的。所以能够得到一个轮换的工作。这两组开关管各控制一个电桥，从图中我们可以看出，变压器的连接方式有点特别，它接在两个电桥之间。所以我们成这样的接线方式为全桥式的开关电源电路。
图3.2 全桥式原理图
3.2.2 DC-DC电路
图3.3 DC-DC电路图
3.2.3主要参数计算方法
桥开关电源直流输出电压可调式全变压器初、次级线圈匝数比的计算： i
U D U N N n )1(2013-== 式中，N 1为变压器初级线圈N 1或N 2绕组的匝数；N 3为变压器次级线圈的匝数；U 0为直流输出电压；U i 为直流输入电压。 将上述公式变形得)
1(210D nU U -= 可见通过改变占空比，可以改变输出电压U 0。当占空比越大时，输出电压越大，当占空比越小时，输出电压越小。
3.3单片机的设计
P1.4-P1.7口用于1602显示器的驱动;P1.0口用于输出电压的数模转换P1.1口用于负载电流的数模转换。由于输出电压为24-40V ,在P1.0口用电阻进行了10:1的降压,确保输入电压在5V 以下;P3.7口输出50kHz 左右脉宽调制信号通过滤波应用于KA7500B 以控制开关管的脉冲宽
度;P3.2-P3.4口安装3个轻触作开关用于电源的控制操
。 3.3.1复位电路
本系统复位电路如3.4图所示，
图3.4 复位电路
3.3.2晶振电路
晶振电路工作原理：晶振电路采用内部时钟连接方式，连接方式如3.5图所示。当电路采用内部时钟连接方式时，单片机片内的高增益反相放大器通过XTAL1，XTAL2外界作为反馈元件的片外晶体振荡器（呈感性）与电容组成并联谐振回路构成一个自激电路，向内部时钟电路提供振荡时钟[7]。
晶振与单片机的引脚组成振荡电路中会有谐波产生，电路连接方式如3.5图所示，但是这个谐波对连接方式振荡并没有什么影响，可以说微乎其微，但是它电路的时钟振荡器的稳定性会有所降低，为了保障电路的稳定，ATMEL 公司只是建议加上两个电容来减少谐波带来的负面影响。本电路晶振选用12MHZ晶振，电容C7，C8的大小对振荡频率由微小的影响，可起频率微调的作用，所以选用30pF。
图3.5 晶振电路
3.3.3键盘电路
键盘电路如下图所示分别为“加”键、“减”键以及“确认”键，K1表示加，K2表示减，K3表示确认。
图3.6 键盘电路
3.4显示电路
3.4.1电路图
该设计采用的是1062液晶显示器。如图3.8。
图3.7 显示电路
3.4.2主要技术参数和性能
显示容量:16×2个字符，芯片工作电压:4.5—5.5V，工作电流:2.0mA(5.0V)，模块最佳工作电压:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm[15]。
3.5驱动电路
3.5.1原理
驱动电路原理图如3.9图所示：本设计采用KA7500B来进行驱动，该芯片工作频率范围：1KHZ至300KHZ。它包含了开关电源控制所需的主要功能块，输出脉冲宽度是由死区时间控制和反馈/PWM比较器输入两个信号中电平较高的一个控制，为了使我们的设计更加完善，我们在此电路中得到两种信号，这两种是不一样的，所以我们需要拿他们两个来进行一个比较，最
后才能完成脉冲看度度的调节。
图3.8 驱动电路
图3.9 KA7500B引脚排列图
3.6电压反馈电路
3.6.1电压反馈电路
电路图如3.11图所示，它在我们开关电源中的作用则是用来调控电压，最终能使我们得到一个稳定的输出电压。如3.11图所示，电压发生变化时，通过电路中的各个元件来调节电压，电路中的两个电阻作为分压电阻，从而使U15的电压发生变化，然后与其最开始的电压做比较，便会产生一个信号，通过放大电路来放大信号，由此传到控制芯片，进而对输出电压进行调整，最终我们便能得到一个稳定的电压。
图3.10 电压反馈电路
3.6.2 UC3842简介
UC3842属于一个电流控制型脉宽调制芯片，该芯片常用于开关电源的设计中，它的外围电路简单，也常应用于电子电路的设计当中，所以本设计采用该芯片。它能够更加的稳定我们的输出电压，从而使我们的设计更加的完善以及完美。因为在该芯片当中有双闭环控制系统，所以电压稳定度非常的高。这也是我们选择该芯片的原因之一。还有就是该芯片能够起到一个过流的保护作用，可以防止功率管不被破坏。图3.12是我们UC3842芯片的内部结构图。从该芯片的结构图中我们也可以看出，它的所有电路基本都会使
数控直流稳压电源的设计
数控直流稳压电源的设计 一、 设计任务和要求 设计一个数控直流稳压电源。 1. 基本要求： 1) 利用实验室提供的低压交流电源，设计整流、滤波、稳压电路； 2) 至少能输出4个档：3V 、5V 、9V 、12V ，用数码管显示； 3) 输出电流要能达到1A 以上，且纹波≤5mV 。 2. 发挥部分： 1) 输出增加了一个7V 的档，进而变为5个档；手动开关控制档的转换。 2) 用ADC0809（模/数转换器）将输出的电压模拟量转换为数字量并输出给译码显示电路以显示正确数字。 二 方案论证 1.可调稳压控制部分 方案一:直接由开关控制档位 5 个单刀单掷开关 手动控制开关,使输出电压分别为 此方法电路简单, 控制方便. 方案二;由多路模拟开关在脉冲CP 的作用下来控制开关 由脉冲控制多路模拟开关,.此方法比依赖与信号源 的CP,且不容易控制. 综合的看上述两种方案,方案一电路简单,控制方便;方案二对CP 的依赖性比较大,在实际应用方面不够灵活.因此对可调稳压器的控制部分应采用方案一. 2.显示电路 方案一:模拟量经模数转换电路输入后，输出转换成数字量，再利用一片共阴极七段显示器显示，结构框图如下：
→ → → 方案一方框图 此方案的优点是比较直观，易懂，而且容易调试，也能满足题目中所给的要求， 但是当输出电压为12v 时, 显示器显示以乱码＂└┘＂代替，不利于读数。 方案二：以方案一为基础，在经过模数转换输出后，加入一些简单的逻辑门，再利用两片共阴极七段显示器显示，结构框图如下： 这种情况下，电路可以直接的显示两位十进制数 ，且不会出现乱码。也能满足其他的要求。 上述两个方案经实践证明均可行，但方案一不能很好的显示两位十进制数，故选择方案二。 二、 设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。它包括整流电路、滤波电路、可调稳压电路、数/模转换电路和译码示电路等五个部分组成。经过整流、滤波、稳压电路后，可得到一个稳定的输出电压值，其中因为输入为低压交流电源,所以整流电路中不需变压器,而可调的稳压电路可通过换档得到不同的输出电压值；A/D 转换器是将此模拟输出量转换为数字输出量，并送给译码显示电路显示出此值。 图 1
基于单片机的数控直流稳压电源
基于单片机的数控直流稳压电源 一、引言 （1）题目要求： 利用LM317三端稳压器，设计制作一个数控稳压电源，要求： 1、输出电压：2-15V，步进0.1V，纹波≤10mV； 2、输出电流0.5A； 3、输出电压值由数码管显示，由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进 （2）概况：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。普通直流稳压电源品种很多．但均存在以下问题：输出电压是通过粗调（波段开关)及细调(电位器)来调节。这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时（如 1.02~1．03V)，困难就较大。另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。本文设计了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。 二、系统设计 （1）方案论证： 方案：采用单片机控制此方案采用 AT89C51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。这里主要利用单片机程控输出数字信号，经过 D /A 转换器( DA0832)输出模拟量，然后使用运算放大器把电
流转换成电压，在通过三段稳压器LM317使得输出电压和输出电流达到稳压的目的。 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。 2、数控模块：采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同 时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。 3、显示模块：本来准备使用液晶显示，可是想想我们的层次不够， 液晶现实的额程序不会写，只能退而其次，选择使用单片机通过锁存器控制8段LED数码管直接显示，这样可以精确的显示输出电压。 （2）系统结构： 系统结构设计图如上图所示。该系统主要由单片机最小控制系统、显示电路、独立按键、D/A转换电路、放大电路和稳压电路组成。单片机设定预输出值，并可以通过独立键盘改变单片机的预设值。然后通过DAC0832转化为模拟量，再经过运算放大和稳压稳流电路最后输出预设电压值，通过LED显示能够直观的看到预设值。因为器材原因，我们设计的稳压电源采用的是外部稳压器提供的电源。这样虽然算不上是一个完整的数控直流稳压电源，但是，除了这点，我们设计的电源基本已经复合要求。
数控直流电源设计
数控直流电源设计报告 模拟电路部分 第一部分系统设计 1.1 设计题目及要求 1)当输入交流电压为220v±10%时，输出电压在3-13v可调； 2)额定电流为0.5A，且纹波不大于10mV； 3)使用按键设定电压，同时具有常用电平快速切换功能（3v、5v、6v、 9v、12v），设定后按键可锁定，防止误触； 4)显示设定电压和测量电压，显示精度为0.01v。 1.2 总体设计方案 1.2.1设计思路 题目要求制作一个简易的可编程直流稳压电源，而我负责的是基础部分，即是电源。而要使得家用交流220v电压变成v、5v、6v、9v、12v的直流电压必然要先经过变压器将电压变小，再经过整流电路、滤波电路和稳压电路才能得到稳定的之路电压。于是基本功能部分全部电路由四部分组成：整流电路、滤波电路、稳压电路、稳压值选择电路、芯片供电电源。 1.2.2设计方案及论证比较 一、整流电路 方案： 1. 半波整流电路，用一支二极管就能构成，简单易行。所用元件数量极少，但是它只利用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大，效率低。因此这种电路只适合用于整流电流较小，对纹波电压（脉动）要求不高的场合。
2.全波整流，采用单线桥式整流电路。由四只二极管构成，具有输出电压高、纹波电压小、变压器利用率高等优点。 综上所述，虽然单线桥式整流电路所用到的元件较多，但由于元件成本并不高，加之性能大大优于半波整流电路，故选择后者。 二、滤波电路 方案： 1. 电容滤波。在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。 2.电感滤波。利用电感对交流阻抗大而对直流用抗小的特点，可以用带铁芯的线圈做成滤波器。电磁滤波输出电压较低，相输出电压波动小，随负载变化也很小，适用于负载电流较大的场合。 3复式滤波。把电容按在负载并联支路，把电感或电阻接在串联支路，可以组成复式滤波器，又叫π型滤波器。由电磁与电容组成的LC滤波器，其滤波效能很高，几乎没有直流电压损失，适用于负载电流较大、要求纹波很小的场合。但是，这种滤波器由于电感体积和重量大（高频时可减小），比较笨重，成本也较高，一般情况下使用得不多。由电阻与电容组成的RC滤波器结构简单，能兼起降压、限流作用，滤波效能也较高，是最后用的一种滤波器。 综合考虑，由于实验室没有提供电感元件，而且电容滤波完全可以得到较好的
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数控直流稳压电源设计任务书（doc 8页）
《电子线路仿真》课程设计报告DESIGN REPORT ON SIMULATION OF ELECTRONIC CIRCUIT 题目数控直流稳压电源学科部、系：信息学科部
2.1总体设计方案说明 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分:数字控制部分,D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+，-按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A变换器转化为相应的电压。此电压经过相应的放大后去控制电源的输出，使稳压器输出的电压为1V的步进增加。 2.2模块结构与方框图 Ui Uo 第三部分单元电路设计与参数计算 3.1 可逆计数器模块 3.1.1 模块电路及参数计算 电 压 可 逆 稳 压 反 馈 数 显 D/ A
3.1.2 工作原理和功能说明 因为要求是输出5-15V的电压，只十一个电压值，而计数器74193是一个16进制的可逆计数器。我们只要用从0计数到10的几个状态，这可以通过反馈的方法实现。当74193输出0时，最后输出为5V。不能再减小了。所以通过一个四输入的或门输入到与非门U10使减“-”失效，计数器不能减计数，只能加。当加到6时或门反馈的数为1，通过U10后计数器就可以减计数了。同理，当输出15V时，74193输出为10,电压不能再加了。通过反馈输出一个0使加计数失效，电压停在15V。此时电压只能减，只有按“-”的按键减小电压。 3.2 D/A转换模块 3.2.1 模块电路及参数计算 3.2.2 工作原理和功能说明 这一模块是最主要的一个模块，左下方从左到右依次接74193输出端的Q1Q2Q3Q4,输入端依次接入的是0000～1010，这个电路的作用就是把这些数字信号转换成模拟信号。根据公式UO1=-Rf （UH/R16*D0+UH/R15*D1+UH/R19*D2+UH/R20*D3） 其中R16=2R15=4R19=8R20,根据二进制转十进制的计算公式可知，只要调节Rf到一定的值，就可已得到想要的模拟信号电压的大小。其实这是一个简单的求和电路，在模电书上可以找到。加
电子设计大赛—简易数控直流稳压电源
一、项目参加人员、负责内容以及技术特长： 二、项目背景 数控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。普通直流稳压电源品种很多, 在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。 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。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。电源在使用时会造成很多不良后果，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。只有满足产品标准，才能够进入市场。 随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。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。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子。但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施，就需要从数字电子技术入手，一切向数字化和智能化方向发展。
简易数控直流电源设计-参考模板
课程设计任务书 2015—2016学年第二学期 专业：电子信息工程（电子技术应用方向）学号：1401020023姓名：钮豪 课程设计名称：电子技术课程设计 设计题目：简易数控直流电源设计 完成期限：自2016 年6月13 日至2016 年 6 月26 日共 2 周 一、设计依据 本课题要求利用电子技术知识设计出一定输出电压范围和功能的数控电源。电路由数字控制部分、D/A转换部分、可调稳压部分组成。数字控制部分采用“+”“-”按键来分别调整控制输出电压步进增减，信号经过D/A转换后控制调整步进为0.1V，可输出0～+9.9V的稳定直流电压，并采用LED显示输出电压，同时预设一个复位按键来进行复位。通过本课题的练习，学生的综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。 二、主要内容及要求 主要内容： 1、要求输出电压范围0～+9.9V、步进0.1V、波纹不大于10mv；输出电流500mA；输出电压值由数码管显示；由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减；同时预设一个复位按键来进行复位；可自制一个稳定直流电源（输出±15V.+5V）。 2、设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；PCB文件生成与打印输出。 3、制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4、撰写设计报告，写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 设计要求： 1、给出详细的总体设计方案； 2、完成各部分具体功能电路设计，包括“+”、“-”键控制的可逆计数器的设计、D/A 转换电路设计、可调输出设计、LED显示电路设计、自制稳压电源设计； 3、仿真、调试验证各部分设计的正确性； 4、整理设计成果，完成设计说明书的撰写。
简易数控直流稳压电源设计
1 引言 随着对系统更高效率与更低功耗的需求,电信与通信设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性与智能化方向发展。整流系统由以前的分立元件与集成电路控制发展为微机控制,从而使直流电源智能化,具有遥测、遥信、遥控的三遥功能,基本实现了直流电源的无人值守设计的直流稳压电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/A 转换电路、直流稳压电路等几部分,直流稳压电源就是最常用的仪器设备。 2 简易数控直流稳压电源设计 2、1 设计任务与要求 设计并制作有一定输出电压调节范围与功能的数控直流稳压电源。基本要求如下: 1．输出直流电压调节范围3~15V,纹波小于10mV 2．输出电流为止500m A、 3．稳压系数小于0、2。 4．直流电源内阻小于0、5Ω。 5．输出直流电压能步进调节,步进值为1V。 6．由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增的减。 2、2 设计方案 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分:数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+、-按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A变换器,经D/A变换器转换成相应的电压,此电压经过放大到合适的电压值后,去控制稳压电源的输出,使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。 图1简易数控直流稳压电源框图
2、3 电路设计 2.3.1 整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路;滤波选用电容滤波。电路如图2所示。 图2 整流滤波电路 电路的输出电压U I 应满足下式:U ≥U omax +(U I -U O )min+△U I 式中,U omax 为稳压电源输出最大值;(U I -U O )min 为集成稳压器输入输出最小电压差;U RIP 为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U O 、(U I -U O )min 之与的确良10%);△U I 为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U O 、(U I -U O )min 、U RIP 之与的10%)。 对于集成三端稳压器,当(U I -U O )min=2~10V 时,具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值:U I ≥15+3+1、8+1、98≥22(V),取UI=22V 、根据UI 可确定变压器次级电压 U 2。 U 2=U I / 1、1～1、2≈(20V) 在桥式整流电路中,变压器,变压器次级电流与滤波器输出 电流的关系为:Ｉ2=(1、5～2)I I ≈(1、5～2)I O =1、5×0、5=0、75(A)、取变压器的效率η＝0、8,则变压器的容量为 P=U 2I 2/η=20×0、75/0、8=18、75(W) 选择容量为20W 的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D =1∕2I max =1/2I Omax =1/2×0、5=0、25(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 )(31%)101(202max 2V U U RM ≈+??== 选用三极管IN4001,其参数为:I D =1A,U RM =100V 。可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则就是,取其放电时间常数R L C 就是其充电周期的确2～5倍。对于桥式整流电路,滤波电容C 的充电周期等于交流周期的一半,即
ZY-简易数控直流电源.doc
C题：简易数控直流电源 一、任务 设计并制作具有一定输出电压范围和功能的数控直流电源。 二、要求 1.基本要求 1)输出电压：范围－5V～＋5V，步进0.1V，纹波≤10mV。 2)输出电压可预置在－5V～＋5V之间的任意一个值。 3)输出电流≥500mA。 4)数字显示输出电压值和电流值。 5)为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 2.发挥部分 1)用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。 2)增加输出电流至1.5A。 3)输出电压调整率≤0.5%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到 满载）。 4)输出电流10mA～100mA可调。 5)其他 三、评分意见 数据分析 单位：V 负载电阻：50Ω/2W
简易数控直流电源（C题） 作者：胡泽志、黄晓岚、严军摘要：
该电源系统以ATMEGA8单片机为核心控制芯片，实现数控直流稳压电源功能的方案。设计采用8位精度的DA转换器DAC0832、精密基准源LM336-5.0、7805和两个CA3140运算放大器构成稳压源，实现了输出电压范围为－5V～+5V，电压步进0.1V的数控稳压电源，最大纹波只有6mV，具有较高的精度与稳定性。另外该方案只采用了3按键实现输出电压的方便设定，显示部分我们采用了诺基亚3310手机夜晶显示器来显示输出电压值和电流值。 关键词：数控直流稳压源 DAC0832 运算放大器CA3140 精密基准源LM336-5.0 诺基亚3310手机液晶A VR单片机Atmega8 1．系统方案选择和论证 1．1 题目要求 1．1．1 基本要求 6)输出电压：范围－5V～＋5V，步进0.1V，纹波≤10mV。 7)输出电压可预置在－5V～＋5V之间的任意一个值。 8)输出电流≤500mA。 9)数字显示输出电压值和电流值。 10)为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 1．1．2 发挥部分 1）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。 2）增加输出电流至1.5A。 3）输出电压调整率≤0.5%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）。 4）输出电流10mA～100mA可调。 5）其他 1．1．3 说明
数控直流稳压电源设计
数字电子系统的数控直流稳压电源设计本系统以AT89C51 单片机作为系统的核心，由D/A数字模拟转换模块、按键、LED串口显示模块等模块组成一个数控电源。该系统实现了输出电压：范围 2 ～＋20 .0 V，步进0.1V，纹波小于100mV；输出电流：1000mA；输出电压值由数码管显示；由“＋”、“－”两键控制输出电压步进增减。输入模块的按键按下之后，单片机有一个输入，单片机将输入的数字一方面给显示模块，让它们在数码管中显示出来；另一部分输给DAC0832，让它转化为模拟量电流输出，通过运算放大器将这模拟量转化为相应的电压，这电压经过放大后控制LM317的控制端，从而实现输出电压的控制。 关键词：AT89C51 单片机, 数控电源, D/A, 直流电源 在现代家庭中各种电器的不断出现，并要求着各种不同值的电源出现，使得家庭购买不同值的电源。数字化的也更加贴近人们的生活，因为它更加的直观，易被接受，大家都开始追求数字化的各类电子产品。数控直流电源有着直观，易操作，各种电压集一身，输出精度和稳定性都较高等优点，所以越来越受广大人们的喜爱。以后家里的电视遥控，电动玩具等都可以共用一个电源。 设计要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源，基本要求如下： 1、输出直流电压调节范围2~20V，步进值为0.1V 2、稳压系数小于0.2，纹波电压小于100mv; 3、输出电流为1000mA； 输出电压值用数码管显示，由“+”“-”两键分别控制输出电压步进增和减。 1.2 方案论证 分析本题，根据设计要求先确定了本系统的整体设计原理框图1-1.
采用8位的数字/模拟转换芯片DAC0832是 本系统是基于51单片机的数控电源的设计，8位的单片机，而MX7541是12位数字输入的，因此须用锁存器。而此数控电源要求单步0.1V，2～20V，DAC0832完全可以达到，故选择常用的DAC0832。 可调稳压芯片：根据设计要求输出电压范围2～＋20.0V，输出电流1000mA，本文选择了LM317T三端可调稳压芯片。 按键控制模块：由于本数控电源需要用的按键不多，要实现步进为0.1V的设计要求，只需用一个“+”和一个“-”按键，另外再加两个按键用于实现固定电压输出，按键时可直接输出相应电压。4个按键就可实现本题的设计要求，本文采用一般的电平判键按钮。 显示模块：此系统显示的只是最终电源输出的十位、个位和十分位电压值，只需显示出三个数字，选用数码管显示，用普通的数码管显示简单的数字、符号、字母。
简易数控直流稳压电源设计
1引言 随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与通信设备的技术更新推动电 源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。整流系统由以 前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制， 从而使直流电源智能化，具有遥 测、遥信、遥控的三遥功能，基本实现了直流电源的无人值守设计的直流稳压电 源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/A 转换电路、直流稳压电路等几部分，直流稳压电源是最常用的仪器设备。 2简易数控直流稳压电源设计 2.1设计任务和要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。基本要 求如下： 1. 输出直流电压调节范围3~15V,纹波小于10mV 2. 输出电流为止500m A. 3 .稳压系数小于0.2。 4. 直流电源内阻小于0.5 Q 。 5. 输出直流电压能步进调节，步进值为 6. 由“ +”、“- ”两键分别控制输出电压步 进增的减。 2.2设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图 要包括三大部分：数字控制部分、 D/A 变换器及可调稳压电源。数字 控制部 分用+、-按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到 D/A 变 换器，经D/A 变换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后， 去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以 1V 的步进值增或减。 1V 。 1所示。主 命压调￡电蜡
图1简易数控直流稳压电源框图
2.3电路设计 2.3.1整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如图所示。 式中，U max为稳压电源输出最大值；(U-U o) min为集成稳压器输入输出最小电压差； U Rip为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U O、( U-U o) min 之和的确良10% ；△ U为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U O (U-U o) min、U Rip之和的10%。 对于集成三端稳压器，当(U-U o) min=2~10V时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：U > 15+3+1.8+1.98 >22(V),取UI=22V.根据UI可确定变压器次级电压U2。U 2=U/ 1.1 ?1.2 ~(20V) 在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：1 2=(1.5 ?2)I I~ (1.5 ?2)I O=1.5 X 0.5=0.75(A).取变压器的效率耳= 0.8,则变压器的容量为 P=U 2I2/ n =20X 0.75/0.8=18.75(W) 选择容量为20W的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D=1 / 2I maX=1/2I OmaX=1/2 X 0.5=0.25(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 U RM max 42 20 (1 10%) 31(V) 选用三极管IN4001，其参数为：I D=1A,U=100\A可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数RC是其充电周期的确2?5倍。对于桥式整流电路，滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半，即
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案 随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，传统应用技术，由于功率器件性能的限制使开关电源性能的影响减至最小，新型的电源电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，为了提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源，十分必要。 1、几种数控直流稳压电源设计方案比较 1.1几种设计方案电路原理 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±5 V、±12 V、±15 V并能可调输出 0~ 30 V电压，见图 1所示。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。 图 1 方案 1电路原理 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。 图 2 方案 2电路原理 方案 3 : 此方案不同于方案 1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。 图 3 方案 3电路原理
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。利用单片机程控输出数字信号，经过 D /A 转换器( DA0830)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。而且采用PWM 控制的开关电源，该电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。而且在成本上与同等功率的线性稳压电源相当，而电源效率显著提高，体积和重量则大为减小。 图 4 方案 4电路原理 2、方案的比较与论证 ( 1)输出模块 方案 1：采用线性调压电源，以改变其基准电压的方式使输出不仅增加 /减少，这样不能不考虑整流滤波后的纹波对输出地影响，此输出只能是用万用表量出。而方案 2、方案 3中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。在方案 1中，为抑制纹波而在线性调压电源输出端并联的大电容降低了系统的响应速度，这样输出的电压难以跟踪快变的输入，方案 4中的输出电压波形与 D /A 变换输出波形相同，不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出，使系统有一定驱动能力的信号源。 ( 2)数控模块 方案 1利用纯硬件来控制电压的输出，其中最基本的电路原理分析，需要计算负载的大小，稳压管的选择有关，方案 2、方案 3中采用中、小规模器件实现系统的数控部分，使用的芯片很多，造成电路部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差，如方案 1中的双计数器一旦出现计数不同步时，会导致显示电压与输出电压不一致。在方案 4 中采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。 图 5 方案 5数控模块
数控直流稳压电源设计
数控直流稳压电源设计 [摘要]本文介绍了以8051单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM317的输出电压大小。该电路设计简单，应用广泛，精度较高等特点。LM317系列三端可调式集成稳压器的方法。 [关键词] 单片机（AT89C51），数模转换器（D/A），液晶，键盘
一、设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。 二、设计要求 1.基本部分 （1）输出电压：范围0～＋15V，步进0.1V，纹波不大于40mV；（2）输入电压值由液晶显示； （3）自制键盘，可以由键盘输入电压值； （4）输出电压值在输出端用万用表测得。 2．发挥部分 （1）输出电压可预置在0～15V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V 不变）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 图1设计示意图
目录 引言 (1) 1、设计原理与总体方案 (2) 2、硬件电路设计 (3) 2.1 DAC电路 (3) 2.2 AGC控制电路 (4) 2.3 键盘部分 (6) 2.4 显示部分 (7) 2.5 稳压输出 (8) 3、软件设计流程 (9) 4、总体设计电路 (10) 5、调试过程与结果分析 (11) 5.1调试过程 (11) 5.2结果分析 (11) 总结 (13) 参考文献 (14) 附录1 元件清单 (14) 附录 2 参考源程序…………………………………………… 15
引言 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。在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多, 但均存在以下二个问题: 输出电压是通过粗(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并由电压表指示电压值的大小。因此，电压的调整精度不高，读数欠直观，电位器也易磨损。 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。利用数控直流电源，可以达到每步0.04 V的精度，输出电压范围0-15V。。
数控直流电源设计
数控直流电源设计 系统采用单片机技术与开关电源技术相结合，由升压电路、电压与电流采样电路和信号放大电路构成数字化直流电源。实现对输出电压与电流的设置，同时通过AD采样控制校正电压，从而有效的提高该电源电压及电流的输出精度。 标签：数控显示；恒压；恒流 Abstract：The digital DC power supply is composed of boost circuit，voltage and current sampling circuit and signal amplifying circuit，to achieve the output voltage and current settings and correct voltage through AD sampling control，so as to effectively improve the power supply voltage and current output accuracy. Keywords：numerical control display；constant voltage；constant current 1 概述 直流电源是提供稳定直流电压电流的电源装置。当外界电网电源产生波動或电网阻抗特性发生变化时，该电源仍能使输出电压/电流保持恒定的值[1]。采用数字控制方式可以引入一些智能控制算法，使电源的性能更好，自动化程度更高[2]。通过数字控制方式可以在线修改控制算法，而不必改硬件线路，使系统升级方便；也易于组成高可靠性的多模块开关电源并联运行系统，实现自动分流和按比例分流[3]。 2 系统结构 系统通过单片机产生PWM信号，由于单片机产生的PWM信号无法直接驱动MOS管，故需要通过UCC3803芯片（UCC3803芯片是低功率BiCMOS电流模式PWM芯片）驱动MOS管，完成直流升压斩波的原理设计，在直流升压的同时，通过电压电流采样技术取得直流电源的电流值与电压值，使用单片机STM8进行数据采集与显示。整个系统硬件分为5个部分，分别为：直流电源滤波部分、PWM信号产生部分、斩波升压部分、电流电压采集部分和STM8显控部分；软件主要为STM8单片机的控制部分[4-5]。如图1所示。 首先通过LC滤波电路对直流电源进行滤波处理，其次，电源信号通过斩波升压得到所需要的升压后电压值；其中PWM信号由单片机STM8S产生，芯片UCC3803对PWM信号的占空比进行反馈比较，驱动MOS管；电压与电流的显示是通过电压采集与电流采集电路获取，电压与电流值本身为较为微弱的模拟信号，通过使用TLC2272型号芯片的运算放大器对其进行放大后再通过单片机的ADC模拟接口去采集；显示部分使用单片机的IO口去驱动74HC595D芯片，从而完成显控部分的设计。 3 软件设计
数控直流稳压电源设计本科论文
数控直流稳压电源 摘要: 本系统以实现直流稳压电源的模拟、数字双线控制为目的,用AT89S52单片机作为主控制芯片,以ICL7107作为数显转换核心，实现对电源输出电压的数字控制及数字显示。 关键词：直流稳压，数字电位器，数控 一、作品介绍 本系统电路主要包括五大部分: ●整流滤波保护电路 ●+5V稳压电路 ●可调稳压电路 ●数控电位器 ●单片机系统 ●数字显示电路 本系统主要特点： ●采用负反馈截流式过流保护方案，电源使用更安全。 ●输出电压范围大，可输出1.25-22V ●采用分立元件搭建分压电阻网络，由单片机控制 ●基于ICL7107的独立数字显示电路，显示精度高达0.01V
二、系统方框图 三、各模块的设计 1、整流滤波保护电路 整流电路采用最常用的全桥整流方案。保护电路的设计原理如下：
场强效应管RFP25n06的特性是g极高电平时导通，低电平是截止。要使电路能在过流有效地截断，就必须使Q2导通，使电平下拉，此时25n06截止。要使Q2导通，则要使其Vbe大于或等于0.7V（但此电路实际导通电压只要0.2V，原因未查出）。由于Vbe=Vr8+Vr4-Vr6,故要调节R8、R6，使得R8的电压略小于R6的电压，此时使Q2能有效的截止，25n6导通，电路正常工作；当电路过流时，R4压降增大，使得Vbe达到导通要求，故能使得Q2能导通，25n06截止，起到保护电路的作用。S4起到复位功能，在过流保护后，连通三极管的b、e两端，使其重新截止，使Q1重新导通，从而连通电路， 其余部分（C4、D1、R2、R3、R5、R7、DS1、R？、C3的作用）：
数控直流电源设计
数控直流稳压电源1)输出电压：范围0~+9.9V，步进0.1V，纹波不大于8mV。2）输出电流：500mA。 3）输出电压值用数码管LED显示。 4）用+、—两键分别控制输出电压的步进增减。 5）为实现上述几个部件工作，自制一台稳压直流电源，输出+ 、-15V、+5V。 发挥部分：1）输出电压可预置在0~9.9V之间的任何一个值。 2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。 3）扩展输出电压种类（如三角波等）。 #include
数控直流电源报告
一、摘要 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。本作品是基于STM32F 来控制电压的输出，STM32F 输出数字量来控制DAC0832 输出一定的电压，在经过放大电压，放大电流，最终输出可调电压的直流电源。 二、硬件设计 (一)系统总设计框图: (二)电源设计方案: 为了满足DC-DC 要求，本作品采用正负15-24V电压供电。然后经过78XX系列和79XX 系列的三端稳压器稳定一定的电压后，给各个模块电路提供所需的不同的直流电压电源。本作品电源模块共稳压了+5V输出，+12V输出，-12V输出。 例如：7805的电路稳压电路图 (三)DAC0832基准电压设计方案: 由于DAC0832的基准电压必须是一个准确的、稳定的一个固定值，本作品的基准电压为+5V。由于7805三端稳压器输出的电压并非绝对的+5V,故基准电压不能用电源+5V输出提供。所以我们采用了有TL431来稳压，提供+5V基准电压。 其电路图为： (四)电压放大电路设计方案: DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片。其输出端有Iout1和Iout2两个电流输出，Iout1是随输入数据DI0~DI7变化而变化的，而Iout2的值与Iout1之和为一常数。
本作品的放大电路，第一级运放是让输出电压随数据输入呈线性变化，经理论性测量，输入数据每增加1，第一级运放电压增加约，为满足作品要求，本作品每次输入的数据变化为2，即第一级运放每次电压增加约，再经过第二级运算放大器放大倍，即可得到步进为的电压输出。本作品的运算放大器采用双电源供电，确保运算放大器处于最佳的工作状态。 电压放大电路图： (五)电流放大电路方案： 本作品放大电流采用7809和一个运算放大器构成的电压跟随，电流放大电路。最大电流可以达到1A多一点。 电流放大电路图： (六)电压衰减-检测设计方案： Vout=Vin*R2/(R1+R2)，所以只要R1=2*R2,Vout=Vin/3,所以输出的电压为输入的电压的三分之一，利用这简单的分压形式进行电压的衰减，从而让电压衰减在之间，让STM32F 的ADC能有效地检测。 三、PCB ADC0832、电压电流放大 电源稳压 四、主函数源程序 int main( void )
简易数控直流电源课程设计
中国计量学院现代科技学院 电子电路课程设计论文 题目：简易数控直流电源 专业电气工程及其自动化 班级 姓名 学号 同组同学姓名 同组同学学号 指导老师 2010年6月8日
任务书 ——简易数控直流电源（0.85） 1.基本功能实现： （1）可输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV。 （2）可输出电流：500mA。 （3）可输出电压值由数码管显示。 （4）由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减。 （5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出输出±15v,+5v。 （6）自拟验收方案：对基本功能实现证明。 2.扩展功能与创新： （1）输出电压可预置在0～9.9v之间的任意一值。 （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（比如三角波等）。 （4）扩展可输出电流：1000mA。 （5）在扩展的基础上增加新的功能。如与其他组雷同则不加分。 （6）自拟验收方案：对展和创新功能的试验证明。 3.设计报告： （1）开题报告：包括可行性分析，方案比较，方案的确定，系统方框图，经费预算，组内分工，进程安排等。 （2）理论方案书：具体的原理图，逻辑分析，理论计算，电路仿真结果等。 （3）验证方案及验证结果：包括验证方案的原理，采取的措施，实际验证的结果等 （4）设计总结：包括实践中出现的问题，解决方法，心得体会等。 （5）参考资料：包括采用的芯片，电路，参考书等。 起止日期：2010年5月25日至2010年6月8日 指导教师：施阁
开题报告 1．基本功能实现 输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV； 输出电流：500mA； 输出电压值和波形由LCD液晶屏显示； 由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减； 自制一稳压直流电源，输出±15v,+5v 2.具体实现电路 3.方案设计选择 （1）采用单片机的简易数控直流电源设计方案 采用单片机作为控制器的简易数控直流数控直流电源，设计方案中采用8031单片机完成整个数控个部分的功能。采用8279作为键盘/显示器接口控制器，不仅简化接口引线，而且减小了软件对键盘/显示器的查询时间，提高了8031单片机的利用率。输出部分采用D/A0832及运算放大器OP07输出电压波形与D/A变换输出波形相同，不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出。显示部分采用3位半的数字电压表(DVM)直接对输出电压进行采样并显示输出实际电压值，一旦系统工作异常，出现预置值与输出值偏差过大。 （2）采用中小规模集成电路的简易数控直流电源设计方案 采用中小规模集成电路的简易数控直流电源设计方案。系统由数字控制部分、D/A变换部分及可调稳压部分三部分组成。除了上述的三大部分之外，还包括一些附加的功能电路，如电压显示、控制、防止误操作、波形发生器电路等。