实验室用数控低压恒压源研制.doc

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1、1绪论1.1课题来源及其研究目的和意义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

2、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，已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

3、寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。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。数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极提高生产效率和产品的可维护性。几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，因此直流稳压电源的应用非常的广泛。直流稳压电源的电路形式有很多种，有串联型、开关型、集成电路、稳压管直流稳压电源等等。在电子设备中，直流稳压电源的故障率是最高的（长

4、期工作在大电流和大电压下，电子元器件很容易损坏）但在直流稳压电源中，通过整流、滤波电路所获得的直流电源的电压往往是不稳定的。输出电压在电网电压波动或负载电流变化时也会随之有所改变。电子设备电源电压的不稳定，将会引起很多问题，比如：测量仪器的准确度降低，交流放大器的噪声增大，直流放大器的零点漂移等等。设计出质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。因此，直流稳压电源的研究就颇为重要。目前产生直流稳压电源的方法大致分为两种：一种是模拟方法，另一种是数字方法。前者的电路均采用模拟电路控制，而后者则是通过数字电路进行自动控制。直流稳压电源朝着数字化方向发展。因

5、此对于数控恒压源的研究是必要的。目前，国外直流稳压电源已朝着多功能和数字化的方向发展。Matthew等提出了采用多路D/A分别设定多路输出电压，以及以多路A/D进行输出检测的微机数控电源。随着科学技术飞速发展，对电源可靠性、输出精度和稳定性要求越来越高，利用D/A转换器的高分辨率和单片机的自动检测技术设计程控电源就显示出其优越性。程控电源既能方便输入和选择预设电压值又具有较高精度和稳定性，而且还可程控实现对电源的可编程监控，如模拟电压跌落、间断或起伏等情况，即可编程电源也可以看作一种功率型的低频信号发生器。程控电源可以任意设定输出电压或电流，所有功能由面板上的键

6、盘或通过串口通信连接的上位微机实现，给电路实验带来极大的方便，提高了工作效率。数控稳压电源是一种常见的电子仪器，广泛地应用于电子电路、教学实验和科学研究等领域。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，或需要在一个小围改变时，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。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

7、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。目前使用的数控稳压电源大部分是线性电源，利用分立元件组成，由于体积大、效率低、可靠性差、操作使用不方便、自我保护功能不够，因而故障率高。随着电子技术的飞速发展，各种电子、电器设备对数控电源的性能要求日益提高，数控电源不断朝着小型化、模块化、智能化、高效率、低成本、高可靠性、低电磁干扰方向发展。以单片机系统为基础而设计制造出来的新一代智能稳压电源不但电路简单、结构紧凑、价格低廉、性能卓越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对采样数据进行各种计算，从而可排除和减少干扰信号和

8、模块电路引起的误差，大大