基于单片机的数控直流稳压电源设计00265

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1、基于单片机的数控直流稳压电源设计2011年09月26日11:36本站整理作者：秩名用户评论（0）关键字：稳压电源(110)单片机(1452)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

2、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±5V、±12V、±15V并能可调输出0~30V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

3、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变换后控制误差放大同步的问题，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

4、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

5、、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

6、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，造成电路内部接口信号繁琐，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

7、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　　(3)控制模块　　在该系统中，采用具有D/A转换功能的PWM调节电路、斩波电路、阔流器和可调稳压管(LM317)去控制输出参考电压，在利用A/D转换采样，使输出更准确，且纹波小，电流亦可扩展，容易保护电路。　　(4)显示模块　　方案2、方案3中的显示输出地对电压的量化值直接进行译码显示输出，显示值为D/A变换的输入量，由于D/A变换与功率驱动电路

8、引入的误差，显示值与电源实际输出值之间可能出现较大偏差。方案4中采用A/D转换电路，通过对输出电压的采样，经过单片机的分析处理，通过数据的反馈环节，使电压更加稳定，这样使得显示值与实际输出之间的偏差减为最小。方案4采用4位数字电压表直接对输出电压采样并显示输出实际电压值，一旦系统工作异常，出现预制值与输出值偏差过大，用户可以根据该信息予以处理，还采用了键盘/显示器的查询时