程控直流稳压可调电源的设计

摘? 　要 随着电力电子技术的迅速发展， 直流电源应用非常广泛， 其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能， 目前， 市场上各直流电源的基本环节大致相同，都包括交流电源、交流变压器(有时可以不用)、整流电路、滤波稳压电路等。本文介绍了将单片机控制系统应用于开关稳压电源的方法和原理，实现了开关电源的数控调节，在宽输出电压下实现了0．1 V步进调节，并分析了稳压工作原理、电压调节方法和中断保护的过程。，该电源不仅具有开关电源体积小，损耗低的优点，还具有线性电源输出电压纹波小，输出特性好的优点。并且引入单片机控制，使其在功能上具有一定智能化。 关键词：稳压电源；单片机；高性能 v:* {behavior:url(#default#VML);} o:* {behavior:url(#default#VML);} w:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} 1.1 设计要求 ? 随着电力电子技术的迅速发展， 直流电源应用非常广泛， 其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。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。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。 本文介绍有中采用硬件电路和单片机的编程控制，实现了一端15V稳定电压输出，一端0~24V间可调电压输出的双路直流稳压电源。最大输出电流为3A。在最大电流输出时，电压稳定度小于0.01V，控制步进为0.1V,0.5V,1V,要有键盘显示功能和保护功能。 通过四个控制按钮实现两路输出电压，可以对输出电压进行设定，显示值与输出电压值的误差不超过10mv。并可通过按键实现电压设定。具体描述如下： 按键：按键1：输出电压调整，步进为0.1V； ????? 按键2：输出电压调整，步进为0.5V； ????? 按键3：输出电压调整，步进为1V。 显示：三位LED显示可调端输出电压值。 参数：电压设定步进： ，0.5V，1V， 显示误差：???? mv 工作区：?????? 输出1：0~24V 输出2：12V。 1.2? 电源简介 ? 电源是电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自电源，因此作为电子设备的基础元件，电源受到越来越多的重视。现代电子设备使用的电源大致有线性稳压电源和开关稳压电源两大类。 所谓线性稳压电源，是指在稳压电源电路中的调整管是工作在线性放大区。将220V、50Hz的工频电压经过线性变压器降压以后，经过整流、滤波和稳压，输出一个直流电压。1.3两类电源比较 线性稳压源的优点是：电源稳定度及负载稳定度较高；输出纹波电压小；瞬态响应速度快；线路结构简单，便于维修；没有开关干扰。 缺点是：功耗大、效率低，其效率一般只有35~60%；体积大、质量重、不能微小型化；必须有较大容量的滤波电容。 其中，交换效率低下是线性稳压电源的重要缺点，造成了资源的严重浪费。在这种背景下，开关稳压电源应运而生。 任何电子设备均需直流电源来供给电路工作。特别是采用电网供电的电子产品。为了适应电网电压波动和电路的工作状态变化，更需要具备适应这种变化的直流稳压电源。 随着电子技术的发展，人们对如何提高电源的转换效率，增强对电网的适应性，缩小体积，减轻重量进入了深入的研究。开关电源应运而生。七十年代，便应用于电视机的接收，现在已经广泛用于彩电，录像机，计算机，通讯设备，医疗器械，气象等行业。 开关稳压电源的调整管工作在开关状态，主要优越性是交换效率可高达70~95%。开关稳压电源的优越性还体现在：功耗小、效率高。晶体管在激励信号的激励下，交替的工作在导通-截止的开关状态，转换速度很快，频率一般为50kHz左右。开关晶体管的功耗很小，电源的效率可以大幅度的提高，达到80%以上。 体积小、重量轻。开关稳压电源里没有采用笨重的工频变压器。调整管上的耗散功率大幅度降低以后，省去了较大的散热片。 稳压范围宽。开关电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的，输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来控制，在工频电网电压变化较大时，它仍能保证有效的稳定输出电压。 开关稳压电源实现稳压的方法也较多，可以根据实际应用的要求，灵活的选用各种类型的开关稳压电源。电路形式灵活多样。 开关稳压电源的主要问题是电路比较复杂。输出纹波电压较高，瞬态响应差，并且存在较为严重的开关干扰。当今，开关稳压电源的进一步推广应用的困难是它的制作技术难度大，维修麻烦和成本较高。 开关稳压电源的效率是与开关管的变换速度成正比的。开关稳压电源中采用了开关变压器，使之由一组输入，得到极性，大小各不相同的多组输出。要进一步提高效率，必须提高电源的工作频率。但是，当频率提高以后，对整个电路元器件的要求，有了进一步的提高。这是需要解决的第二个问题。 工作在线性状态的稳压电源，具有稳压和滤波的双重作用，因而串联线性稳压电源不产生开关干扰，且纹波电压输出较小。但是，在开关稳压电源中的开关管工作在开关状态，其交变电压和输出电流会通过电路中的元器件产生较强的尖峰干扰和谐振干扰。这些干扰会进入市电电网，影响邻近的电子设备的正常工作。克服这一缺点，进一步提高它的使用范围，是要解决的第三个问题。 1.4本电源选择 根据比较，我们选择线性电源。绝大多数电子电路工作时都需要直流电源，直流电源是电子电路工作状态的保证和能源的提供者。但大多数固定电源允许输出电压±10％的范围内变化，这还不能满足有些电路要求，于是我们设计了输出可调的或允许更大变化范围的电源。 本电源的性能：采用全集成电路设计制成，具有短路过载自动保护功能。精度高，连续可调，可用于多路实验用电。 1.5电源其性能指标： 1．工作模式 ??? 几乎所有的直流电源都工作在恒压源模式，也就是说在整个电流变化范围内输出电压可保持不变。本电源还可以在一定范围内工作在直流源模式。 ?? 2．分辨率 技术参数限定的输出电压的最小可调增量=1/256?????????? ?? 3．可程控性 通过改变直流电压使电源输出具有可程控性。本程控电源可用程序设定输出范围外，在超出输出范围时，就自行清零保护。也就是说，当外电路需要的电压或电流超过设置极限时，数码管可自动地显示零输出。散热片可用于防止由于电源持续工作在过载状态或冷却无效而烧坏电源。