毕业设计（论文）-一款基于单片机的通信电源设计

《毕业设计（论文）-一款基于单片机的通信电源设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、一款基于单片机的通信电源设计摘要通信电源通常称为通信设备的“中枢”，在通信站中具有无法比拟的重要地位。随着通信事业的飞速发展、通信设备的不断更新，现代通信技术对通信电源的要求也是越来越高。高效率、高频化、模块化、数字化将是未来通信电源的发展方向。本文针对传统模拟控制通信开关电源的瓶颈，提出采用基于单片机全数字控制的高频化和高效率的新型通信开关电源的研究，以期在实际应用中得到性能更稳定，体积更小，效率更高的通信直流电源。本次设计的主要目的是实现一款基于单片机的通信开关电源。在这次设计文档中，以Buck变换器为研究对象，设计了一个可控的开

2、关电源。结合设计要求计算出此变换器系统中元器件的数值，设计硬件电路。在研究分析了Buck型DC/DC变换器基础上，使用PID控制策略，通过对Buck变换器模型仿真分析，得出算法具有很好的动态响应，非常适合于对DC/DC变换器动态性能要求比较高的场合。为了实现这种控制策略，本文以AVR的ATMega16为核心控制器件，设计电路。关键词：通信电源Buck变换器AVR仿真1目录第一章绪论11.1引言11.2通信设备对通信开关电源的要求11.3通信电源的研究现状、水平和发展趋势21.3.1国内外研究现状和水平21.3.2通信电源发展趋势41.

3、4本课题主要研究内容4第二章基础理论62.1通信开关电源工作原理62.1.1开关电源构成62.1.2开关电源分类72.2PWM开关电源基本原理72.3Buck变换器技术82.3.1Buck变换器基本工作原理82.3.2Buck变换器工作模态分析92.3.3Buck变换器外特性10第三章通信电源的主电路设计123.1通信开关电源硬件设计指标和方案123.2输入整流器/滤波器部分的设计133.2.1EMI滤波器133.2.2单相桥式整流电路143.3Buck开关主电路器件的选择153.3.1占空比D153.3.2滤波电感153.3.3滤波

4、电容173.3.4开关管Q的选取183.3.5续流二极管D的选取183.4主电路Buck变换器开环仿真193.4.1Buck变换器仿真参数及指标193.4.2Buck变换器开环仿真结果及分析193.5辅助电源选择20第四章BUCK变换器模型与MATLAB仿真分析224.1Buck变换器小信号模型建立及分析224.2控制系统的参数设计254.2.1控制系统的传递函数254.2.2利用MATLAB对系统进行仿真2514.3PID算法优化控制264.3.1加比例P控制器274.3.2加入PI比例积分控制器274.3.3加入PID比例积分控制

5、器284.3.4加入PID控制器研究与分析29第五章通信开关电源的控制系统设计305.1ATMega16单片机软件简介305.1.1ATMega16单片机的结构和主要性能305.1.2ATMega16的引脚335.1.3ATMega16的基本系统电路335.2ATMega16的AD信号采集335.3数字滤波365.4PWM控制设计375.5PID控制算法395.6驱动电路395.7显示和键盘模块415.7.1显示元件LCD1602415.7.2液晶显示电路415.7.3键盘控制电路41第六章总结与展望43致谢44参考文献：45附录A1

6、附录B31第一章绪论1.1引言通信电源是通信行业的动力，在电信网络中发挥着不可替代的作用，具有无可比拟的重要基础地位。通信电源又是通信设备系统的心脏，即使是瞬间的中断也是不允许的，因为通信电源系统发生直流供电中断故障是灾难性的，往往会造成整个通信局（站）和通信网络的全部中断和瘫痪。通信电源是电信网络中不可缺少的重要组成部分，是一个完整、规模日趋庞大和复杂的交换、传输、数据、信息、业务、智能等通信网的基石和后台保障，因此通信电源直接关系到整个网络的稳定、可靠和畅通，而开关电源因效率高、体积小、重量轻等优点被大量运用在通信设备供电中[1]

7、。目前在小功率开关电源的设计中，普遍采用专用集成芯片控制脉宽调制技术。使用专用PWM控制芯片具有电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等优点，但它的智能化程度低而且人机交互性能差。针对这一现状，本文采用以AVR单片机为控制核心设计出的小功率数控稳压通信开关电源，可以克服以上缺点，从而可以在通信电源中广泛应用。1.2通信设备对通信开关电源的要求通信设备对电源系统的一般要求是可靠、稳定、小型、高效率。（1）可靠为了确保通信线路的畅通，除了必须提高通信设备的可靠性外，还必须提高电源系统的可靠性。通常一个电源系统要给许多通信设备供电，因

8、此一旦电源系统发生故障，对通信的影响是很大的。（2）稳定各种通信设备都要求电源电压稳定，不能超过允许变化范围。电源电压过高，会损坏通信设备中的电子元件；电源电压过低，通信设备不能正常工作。此外，直流电源电压中的脉动噪声也