數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作

1、南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作專 業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí)：電氣化0722班 姓 名： 倪 文 指導(dǎo)教師： 陳 柬 任務(wù)書數(shù)控直流穩(wěn)壓電源1. 基本功能實(shí)現(xiàn)：（1） 可輸出電壓：范圍15V，步進(jìn)0.1V，紋波不大于10mV。（2） 可輸出電流： 150mA。（3） 可輸出電壓值由數(shù)碼管顯示。（4） 由“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓步進(jìn)增減。（5） 為實(shí)現(xiàn)上述幾部件工作，自制一穩(wěn)壓直流電源，輸出輸出± 15v,+5v。2. 擴(kuò)展功能與創(chuàng)新： （1） 輸出電壓可預(yù)置在010v之間的任意一值。（2） 用自動(dòng)掃描代替人工按鍵，實(shí)現(xiàn)輸出電壓變化。（3）

2、擴(kuò)展輸出電壓種類（比如三角波等）。（4） 擴(kuò)展可輸出電流：150mA。（5） 在擴(kuò)展的基礎(chǔ)上增加新的功能。如與其他組雷同則不加分。3. 設(shè)計(jì)報(bào)告：（1） 開題報(bào)告：包括可行性分析，方案比較，方案的確定，系統(tǒng)方框圖，經(jīng)費(fèi)預(yù)算，組內(nèi)分工，進(jìn)程安排等。（2） 理論方案書：具體的原理圖，邏輯分析，理論計(jì)算，電路仿真結(jié)果等。（3） 驗(yàn)證方案及驗(yàn)證結(jié)果：包括驗(yàn)證方案的原理，采取的措施，實(shí)際驗(yàn)證的結(jié)果等（4） 設(shè)計(jì)總結(jié)：包括實(shí)踐中出現(xiàn)的問題，解決方法，心得體會(huì)等。（5） 參考資料：包括采用的芯片，電路，參考書等。摘 要隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來越多，電子設(shè)備與

3、人們的工作、生活的關(guān)系益密切。任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源，它們對(duì)電源的要求也越來越高。特別是隨著小型電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，也要求能夠提供穩(wěn)定的電源，以滿足小型電子設(shè)備的用電需要。本文基于這個(gè)思想，設(shè)計(jì)和制作了符合指標(biāo)要求的開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源具有高頻率、高功率密度、高效率等優(yōu)點(diǎn), 被稱作高效節(jié)能電源。由于開關(guān)穩(wěn)壓電源具有這些優(yōu)點(diǎn)，基于這個(gè)思想設(shè)計(jì)了一個(gè)15V可調(diào)的低功率開關(guān)穩(wěn)壓電源，以滿足小型電子設(shè)備的供電需要。本文以開關(guān)電源的發(fā)展歷史、發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)為線索，介紹了開關(guān)電源的一些新技術(shù)，技術(shù)指標(biāo)，分類標(biāo)準(zhǔn)等。并根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了一種滿足小型電子設(shè)備供電需要的開關(guān)穩(wěn)壓電源。電源設(shè)

4、計(jì)的主要指標(biāo)是：輸入電壓為AC220V，輸入頻率為50HZ，輸入電壓范圍為AC165V265V，輸出電壓為直流15V可調(diào)，輸出最大電流為150mA，輸出最大功率為2.25W。最后在完成基本指標(biāo)的基礎(chǔ)上，本文還增加了防浪涌電流的附屬功能，使電路更加滿足小型電子設(shè)備的用電需要。數(shù)控直流穩(wěn)壓源就是能用數(shù)字來控制電源輸出電壓的大小，而且能使輸出的直流電壓能保持穩(wěn)定、精確的直流電壓源；本文介紹了利用數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路、輔助電源電路、去抖電路等組成的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電路，詳述了電源的基本電路結(jié)構(gòu)和控制策略；它與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比，具有操作方便、電壓穩(wěn)定度高的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、成本低，輸出電壓在15V

5、之間連續(xù)可調(diào)，其輸出電壓大小以1V步進(jìn)，輸出電壓的大小調(diào)節(jié)是通過“” “”兩鍵操作的，而且可根據(jù)實(shí)際要求組成具有不同輸出電壓值的穩(wěn)壓源電路。該電源控制電路選用89C51單片機(jī)控制主電路采用串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓技術(shù)具有線路簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、穩(wěn)定性好、效率高等特點(diǎn)。詳細(xì)分析了電源的拓樸圖及工作原理。關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓電源；單片微型機(jī)；數(shù)控直流；D/A轉(zhuǎn)換引 言數(shù)控支流穩(wěn)壓電源是一種常見的電子儀器，廣泛的用于電子電路，教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。目前實(shí)用的直流穩(wěn)壓電源大部分是線性電源。利用分離器件組成，其體積大，功率底，可靠性差，操作使用不方便，自我保護(hù)功能不夠，因而故障率高。隨著電子科技的飛速發(fā)展，各種電子，電器設(shè)

6、備對(duì)穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高，穩(wěn)壓電源不斷差朝著小型化，高效率，低成本，高可靠性，低電磁干擾，模塊化和智能化發(fā)展。以單片機(jī)系統(tǒng)為核心而設(shè)計(jì)制造出來的新一代穩(wěn)壓電源不但電路簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，性能卓越，而且單片機(jī)具有計(jì)算和控制功能，利用它對(duì)采樣技術(shù)進(jìn)行各種計(jì)算，從而可排除和減少由于騷擾信號(hào)和模擬電路因起的誤差，大大提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和輸出電流精度，降低了對(duì)模擬電路的要求。智能穩(wěn)壓電源可利用單片機(jī)設(shè)置周密的保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)，確保電源運(yùn)行可靠。輸出電壓和限制電流采用數(shù)字顯示，輸入采用鍵盤方式，電源的外表美觀，操作使用方便，具有較高的使用價(jià)值。目錄摘要3引言41緒論62 開關(guān)電源的概述7 2.1

7、 開關(guān)電源的定義72.2 開關(guān)電源的分類72.3 開關(guān)電源的選用92.4 開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向102.5 開關(guān)電源的工作原理和特點(diǎn).103本設(shè)計(jì)方案思路133.1 穩(wěn)壓源的技術(shù)指標(biāo)和要求.133.2 總體設(shè)計(jì)框圖144 單元電路設(shè)計(jì)154.1穩(wěn)壓電源部分154.2 顯示部分.154.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換部分164.4 數(shù)字控制部分175 系統(tǒng)軟件部分186 制作與調(diào)試.196.1 硬件電路的布線與焊接.196.2 電路的組裝與調(diào)試197 分析與心得.22參考文獻(xiàn).24致謝.25附錄.26第1章 緒論隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來越多，電子設(shè)備與人們的工作、

8、生活的關(guān)系益密切。任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源，它們對(duì)電源的要求也越來越高。電源是電子設(shè)備的心臟部分,其質(zhì)量的好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性，而且電子設(shè)備的故障60%來自源，因此，電源越來越受到人們的重視。電子設(shè)備的小型化和低成本化使電源以輕、薄、小和高效率為發(fā)展方向。20世紀(jì)50年代，美國(guó)宇航局以小型化、重量輕為目標(biāo)，為搭載火箭開發(fā)了開關(guān)電源。在近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展過程中，開關(guān)電源因具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而逐步取代傳統(tǒng)技術(shù)制造的連續(xù)工作電源，并廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)與設(shè)備中。20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代。20世紀(jì)90年代，開關(guān)

9、電源在電子、電器設(shè)備、家用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期。到21世紀(jì)小型電子設(shè)備的發(fā)展更加迅速和更加普及，但是現(xiàn)在很多的小型電子設(shè)備都是依靠電池來供電的，所以開發(fā)一種新型的開關(guān)電源應(yīng)用于小型電子設(shè)備中就顯得非常重要了！開關(guān)穩(wěn)壓電源（以下簡(jiǎn)稱開關(guān)電源）取代晶體管線性穩(wěn)壓電源（以下簡(jiǎn)稱線性電源）已有30多年歷史，最早出現(xiàn)的是串聯(lián)型開關(guān)電源，其主電路拓?fù)渑c線性電源相仿，但功率晶體管了作于開關(guān)狀態(tài)后，脈寬調(diào)制（PWM）控制技術(shù)有了發(fā)展，用以控制開關(guān)變換器，得到PWM開關(guān)電源，它的特點(diǎn)是用20kHz脈沖頻率或脈沖寬度調(diào)制PWM開關(guān)電源效率可達(dá) 6570，而線性電源的效率只有3040。在

10、發(fā)生世界性能源危機(jī)的年代，引起了人們的廣泛關(guān)往。線性電源工作于工頻，因此用工作頻率為20kHZ的PWM開關(guān)電源替代，可大幅度節(jié)約能源，在電源技術(shù)發(fā)展史上譽(yù)為20kHZ革命。 隨著ULSI芯片尺寸不斷減小，電源的尺寸與微處理器相比要大得多；航天，潛艇，軍用開關(guān)電源以及用電池的便攜式電子設(shè)備（如手提計(jì)算機(jī)，移動(dòng)電話等）更需要小型化，輕量化的電源。因此對(duì)開關(guān)電源提出了小型輕量要求，包括磁性元件和電容的體積重量要小。此外要求開關(guān)電源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。第2章 開關(guān)電源的概述2.1 開關(guān)電源的定義開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，

11、開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。開關(guān)電源中應(yīng)用的電力

12、電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET。SCR在開關(guān)電源輸入整流電路及軟啟動(dòng)電路中有少量應(yīng)用，GTR驅(qū)動(dòng)困難，開關(guān)頻率低，逐漸被IGBT和MOSFET取代。開關(guān)電源的三個(gè)條件：1、開關(guān)：電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)2、高頻：電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻3、直流：開關(guān)電源輸出的是直流而不是交流2.2 開關(guān)電源的分類人們的開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技

13、術(shù)及生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。以下分別對(duì)兩類開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述。 DC/DC變換 DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton（通用），二是頻率調(diào)制方式，ton不變，改變Ts（易產(chǎn)生干擾）。其具體的電路由以下幾類： （1） Buck電路降壓斬波器，其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui，極性相同。 （2） Boost電路升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓Ui，極性相同。 （3）

14、 Buck-Boost電路降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。 （4） Cuk電路降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo 大于或小于輸入電壓UI,極性相反，電容傳輸。 當(dāng)今軟開關(guān)技術(shù)使得DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國(guó)VICOR公司設(shè)計(jì)制造的多種ECI軟開關(guān)DC/DC變換器，其最大輸出功率有300W、600W、800W等，相應(yīng)的功率密度為（6、2、10、17）W/cm3，效率為（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源模塊RM系列，其開關(guān)頻率為（200300）kHz，功率密度已達(dá)到27 W/cm3，采用同步

15、整流器（MOS-FET代替肖特基二極管），是整個(gè)電路效率提高到90%。 AC/DC變換是將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負(fù)載的稱為“整流”，功率流由負(fù)載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電，因必須經(jīng)整流、濾波，因此體積相對(duì)較大的濾波電容器是必不可少的，同時(shí)因遇到安全標(biāo)準(zhǔn)（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流輸入側(cè)必須加EMC濾波及使用符合安全標(biāo)準(zhǔn)的元件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化，另外，由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關(guān)動(dòng)作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對(duì)內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計(jì)

16、提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關(guān)使得電源工作消耗增大，限制了AC/DC變換器模塊化的進(jìn)程，因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法才能使其工作效率達(dá)到一定的滿意程度。 AC/DC變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為，單項(xiàng)、三相、多相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。2.3 開關(guān)電源的選用 開關(guān)電源在輸入抗干擾性能上，由于其自身電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（多級(jí)串聯(lián)），一般的輸入干擾如浪涌電壓很難通過，在輸出電壓穩(wěn)定度這一技術(shù)指標(biāo)上與線性電源相比具有較大的優(yōu)勢(shì)，其輸出電壓穩(wěn)定度可達(dá)（0.51）%。開關(guān)電源模塊作為一種電力電子集成器件，在選用中應(yīng)注意

17、以下幾點(diǎn)： 輸出電流的選擇 因開關(guān)電源工作效率高，一般可達(dá)到80%以上，故在其輸出電流的選擇上，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量或計(jì)算用電設(shè)備的最大吸收電流，以使被選用的開關(guān)電源具有高的性能價(jià)格比，通常輸出計(jì)算公式為： Is=K*If式中：Is開關(guān)電源的額定輸出電流； If用電設(shè)備的最大吸收電流； K裕量系數(shù)，一般取1.51.8； 接地 開關(guān)電源比線性電源會(huì)產(chǎn)生更多的干擾，對(duì)共模干擾敏感的用電設(shè)備，應(yīng)采取接地和屏蔽措施，按ICE1000EN61000FCC等EMC限制，形狀開關(guān)電源均采取EMC電磁兼容措施，因此開關(guān)電源一般應(yīng)帶有EMC電磁兼容濾波器。如利德華福技術(shù)的HA系列開關(guān)電源，將其FG端子接大地或接用戶機(jī)殼，

18、方能滿足上述電磁兼容的要求。 保護(hù)電路 開關(guān)電源在設(shè)計(jì)中必須具有過流、過熱、短路等保護(hù)功能，故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首選保護(hù)功能齊備的開關(guān)電源模塊，并且其保護(hù)電路的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電設(shè)備的工作特性相匹配，以避免損壞用電設(shè)備或開關(guān)電源。 2.4 開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國(guó)外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（Mn-Zn）材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs）下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的

19、應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國(guó)的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的的可靠性大大提高。 模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì)，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成N1冗余電源系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲

20、，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題，故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作，以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。 電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國(guó)開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路，走出有中國(guó)特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出貢獻(xiàn)。2.5 開關(guān)電源的工作原理和特點(diǎn)開關(guān)電源就是用通過電路控制開關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給變壓器進(jìn)行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓。轉(zhuǎn)華為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比50HZ高很多所以開關(guān)變壓器可以做的很小，而且工作時(shí)不是很熱。成本很低。如果不將5

21、0HZ變?yōu)楦哳l那開關(guān)電源就沒有意義。開關(guān)變壓器也不神秘。就是一個(gè)普通的變壓器。這就是開關(guān)電源。開關(guān)電源大體可以分為隔離和非隔離兩種，隔離型的必定有開關(guān)變壓器，而非隔離的未必一定有。簡(jiǎn)單地說，開關(guān)電源的工作原理是： 1.交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流； 2.通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制信號(hào)控制開關(guān)管，將那個(gè)直流加到開關(guān)變壓器初級(jí)上； 3.開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓，經(jīng)整流濾波供給負(fù)載； 4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制PWM占空比，以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。 交流電源輸入時(shí)一般要經(jīng)過厄流圈一類的東西，過濾掉電網(wǎng)上的干擾，同時(shí)也過濾掉電源對(duì)電網(wǎng)的干擾； 在功率相同時(shí)，開關(guān)頻率越高，開關(guān)變

22、壓器的體積就越小，但對(duì)開關(guān)管的要求就越高；開關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭，以得到需要的輸出；一般還應(yīng)該增加一些保護(hù)電路，比如空載、短路等保護(hù)，否則可能會(huì)燒毀開關(guān)電源。以上說的就是開關(guān)電源的大致工作原理。 其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)有了集成度非常高的專用芯片，可以使外圍電路非常簡(jiǎn)單，甚至做到免調(diào)試。 計(jì)算機(jī)開關(guān)電源的發(fā)展經(jīng)過了AT、ATX、ATX12V三個(gè)發(fā)展階段。AT標(biāo)準(zhǔn)是由IBM早期推出PC/AT機(jī)時(shí)所提出的，提供+5V、-5V、+12V、-12V四組電壓，具備硬開關(guān)。ATX標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生具有劃時(shí)代的意義，實(shí)現(xiàn)了軟開機(jī)關(guān)機(jī)，可以通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)喚醒，增加了+3.3V、+5VSB輸出。ATX12

23、V是CPU等硬件發(fā)展的產(chǎn)物，主要是增加了+12V的輸出能力。開關(guān)電源技術(shù)參數(shù)輸入電壓1正常情況下，交流輸入的電源也可以用于直流輸入。2當(dāng)交流輸入電壓范圍為85-264VAC，直流輸入電壓范圍為120-370VDC；當(dāng)交流輸入電壓范圍為210-370VDC，或根據(jù)開關(guān)選擇輸入范圍為85-132VAC/170-264VAC。輸入沖擊指的是電源冷啟動(dòng)時(shí)的最大瞬間輸入電流。多路輸出1：在多路輸出電源中所列出的電流是每路輸出的最大電流，每路輸出的總值均不超過系列電源額定功率范圍。正常情況下，多路輸出電源的V1輸出是獨(dú)立于其他幾路輸出。對(duì)于共地產(chǎn)品，只需將V1的+/-極相應(yīng)端子與其他幾路的其他端子相連即可

24、。2：對(duì)于多路輸出的負(fù)載調(diào)整率的測(cè)試，是將被測(cè)試的那一路輸出 負(fù)載在額定值的20%-100%變化，其它各路輸出負(fù)載都保持在額定值的60%進(jìn)行。輸出功率如果將輸出電壓調(diào)高，那么輸出電流將相應(yīng)減少以保持總功率不變。如果將輸出電壓調(diào)低時(shí)，輸出電流應(yīng)不超過標(biāo)準(zhǔn)額定值。輸出紋波與噪聲 ：1 低頻紋波：頻率為輸入AC電源頻率的2倍(直流輸入時(shí)無此項(xiàng)。 2 高頻紋波：頻率與開關(guān)電源的內(nèi)部脈沖調(diào)制(PWM頻率相同。 3 開關(guān)噪聲：與開關(guān)脈沖的頻率相同中。 4 隨機(jī)噪聲：與交流輸入電壓及開關(guān)頻率無關(guān)。工作溫度指電源在正常工作時(shí)的環(huán)境溫度，如電源安裝在設(shè)備的機(jī)箱內(nèi)，工作溫度就指機(jī)箱內(nèi)部溫度，而非室內(nèi)或室外溫度。因

25、此如果電源的工作溫度超過額定標(biāo)準(zhǔn)，建議用戶按電源功率定額值的2%/減額使用或采取風(fēng)冷措施以使工作溫度低于額定的最高工作溫度。第3章 本設(shè)計(jì)方案思路根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的工作原理框圖如圖1所示。主要包括三大部分：數(shù)字控制部分、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部分（D/A變換器）及可調(diào)穩(wěn)壓電源。數(shù)字控制部分用+、- 按鍵控制一可逆二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出輸入到D/A變換器，經(jīng)D/A器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓，此電壓經(jīng)過放大到合適的電壓值后，去控制穩(wěn)壓電源的輸出，使穩(wěn)壓電源的輸出電壓以0.1V的步進(jìn)值增或減。圖3.13.1穩(wěn)壓源的技術(shù)指標(biāo)與要求設(shè)計(jì)并制作有一定輸出電壓調(diào)節(jié)范圍和功能的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源?；?/p>

26、本要求如下：(1、輸出直流電壓調(diào)節(jié)范圍010V(2、輸出直流電壓能步進(jìn)調(diào)節(jié)，步進(jìn)值為0.1V。(3、由"+"、"-"兩鍵分別控制輸出電壓步進(jìn)增和減。(4、輸出電壓類型可選：三角波、方波、直流電壓。3.2總體設(shè)計(jì)框圖圖2第4章單元電路設(shè)計(jì)4.1穩(wěn)壓電源部分圖4.1在圖4.1中，該部分主要是由三端穩(wěn)壓器LM7812、LM7912、LM7805和若干個(gè)電容、二極管元器件組成，220 V市電經(jīng)220 V12 V變壓器降壓后得到的雙12 V交流電壓，經(jīng)三端穩(wěn)壓器LM7812和LM7912得到+12 V和-12V，再經(jīng)過LM7805得到+5 V的電壓。4.2顯示部分

27、在圖4.1中，顯示部分比較簡(jiǎn)單，主要是由兩個(gè)數(shù)碼管和若干電阻組成，兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示電壓的個(gè)位和十分位，該部分是由單片機(jī)完成的，數(shù)碼管的各端口以依次連到AT89S51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7口，完成對(duì)電壓的顯示功能。圖44.3模數(shù)轉(zhuǎn)換部分圖5本系統(tǒng)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路如圖5所示。它由DAC0832、兩級(jí)低漂移的運(yùn)放A714及VREF電路組成。DAC0832和運(yùn)放U3A將CPU發(fā)出的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成0-5 V的電壓，然后經(jīng)運(yùn)放U3B反向放大2倍，以得到010 V電壓。因此，該DAC的轉(zhuǎn)換分辨率為10(28-1=0.04 V，即CPU輸出給D

28、AC的數(shù)據(jù)變化為1 Bit，DAC輸出電壓的變化為0.04 V。VREF電路為DAC提供基準(zhǔn)電壓，調(diào)節(jié)R5A，可使基準(zhǔn)電壓保持為5 V。4.4 數(shù)字控制部分圖6數(shù)字部分主要是有AT89C51控制，它通過控制按鍵來達(dá)到對(duì)數(shù)字的控制，我們可以通過按鍵對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整，按照實(shí)際需要可以通過按鍵得到所需的電壓，調(diào)節(jié)范圍是010 V。第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)圖7主程序流程如圖7所示。本電路采用51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過改變輸入數(shù)字量來改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以經(jīng)過ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單

29、片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。采用軟件方法來解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電流的步進(jìn)控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)以直流電源為核心，利用51系列單片機(jī)為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電流，設(shè)置步進(jìn)等級(jí)可達(dá)0.1V，并可由數(shù)碼管顯示實(shí)際輸出電壓值和電壓設(shè)定值。利用單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器（DA0832）輸出模擬量，再經(jīng)過運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化而輸出不同的電壓。單片機(jī)系統(tǒng)還兼顧對(duì)恒壓源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，輸出電壓經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)變后，通過A/D轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，經(jīng)單片機(jī)分析處理， 通過數(shù)據(jù)形式

30、的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電壓源。第6章 制作與調(diào)試6.1 硬件電路的布線與焊接電路圖經(jīng)過我們?cè)赑ROTEL中的自動(dòng)排線和手動(dòng)排線產(chǎn)生PCB原理圖，我們將原理圖打印在熱印紙上，然后在經(jīng)過高溫，將墨覆到銅板上，產(chǎn)生清晰的電路布線圖。由于打印或人為的原因很可能出現(xiàn)斷線的結(jié)果，所以我們要認(rèn)真檢查，如出現(xiàn)斷線我們可用油漆涂上，使斷口再次被連在一起。為了能使那些墨都能覆在覆銅板上我們最好把覆銅板在壓印機(jī)上過兩遍。元器件的焊接：焊件必須具有良好的可焊性.不是所有的金屬都就有良好的可焊性.焊接時(shí),由于高溫是焊件的表面產(chǎn)生氧化膜,影響焊件的可焊性.為了提高焊件的可焊性,一般采用表面鍍錫,鍍銀等

31、措施來防御表面的氧化。為了使焊件和焊錫之間有良好的接觸,焊件表面必須保持清潔.在焊接前必須把氧化膜清除干凈,否則將無法保證焊接質(zhì)量。焊件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?需要強(qiáng)調(diào)的是,需要強(qiáng)調(diào)的是,不但焊錫要加熱到熔化,而且應(yīng)當(dāng)同時(shí)將焊件加熱到能夠熔化焊錫的溫度。6.2 電路組裝和調(diào)試實(shí)際電路圖在電路組裝過程中，遇到的最大問題是，起初考慮不周全，芯片分布不夠合理，出現(xiàn)了許多"特長(zhǎng)線"。不但影響布線速度，而且也會(huì)給后來的調(diào)試帶來不必要的麻煩。當(dāng)時(shí)已經(jīng)布線不少，不可能重新開始，再三權(quán)衡，最后只移動(dòng)了一個(gè)芯片，問題就得到了很大改善。其次就是布線，因?yàn)橐蟛粶?zhǔn)交叉，且橫平豎直，所以在保證連通的情況

32、下，在布線上也下了不少工夫。調(diào)試過程中，第一輪用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)試，就遇了實(shí)驗(yàn)板上有插孔不通的情況，導(dǎo)致芯片不能正常工作。相對(duì)于別的辦法，我選擇了導(dǎo)線顯式連通，因?yàn)槠涓魑?，更易?shí)現(xiàn)。對(duì)于高阻導(dǎo)線則只能換掉。第二輪接電后，用萬(wàn)用表的電壓檔測(cè)試單元電路的狀態(tài)。如：經(jīng)過每一級(jí)三端穩(wěn)壓器后輸出的電壓否為穩(wěn)定電壓，并且與所需電壓偏差會(huì)不會(huì)很大，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)電路進(jìn)行必要的改進(jìn)，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。在輸出電壓作為穩(wěn)壓輸出電路的參考電壓。穩(wěn)壓輸出電路的輸出與參考電壓成比例。8位字長(zhǎng)的D/A轉(zhuǎn)換器具有256種狀態(tài)。當(dāng)電壓控制字從0，1，2，到256時(shí)，電源輸出電壓為0.0，0.06，15.0。其時(shí)序圖如圖6：

33、Clk為時(shí)鐘端，Data為輸入數(shù)據(jù)，LOAD為輸入控制信號(hào)。第7章 分析與心得在本次設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，給我的感覺就是很難，很不順手，看似很簡(jiǎn)單的電路，要?jiǎng)邮职阉o設(shè)計(jì)出來，是很難的一件事，主要原因是我們沒有經(jīng)常動(dòng)手設(shè)計(jì)過電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點(diǎn)，更重要的是我們要學(xué)會(huì)把從書本中學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際的電路聯(lián)系起來，這不論是對(duì)我們以后就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會(huì)起到很大的促進(jìn)和幫助，我相信，通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在以后的學(xué)習(xí)中我會(huì)更加努力，力爭(zhēng)把這門課學(xué)好，學(xué)精。同時(shí)，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了我們學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義。在

34、本次設(shè)計(jì)過程中,對(duì)紋波也沒有提出嚴(yán)格要求,所以常用的穩(wěn)壓集成電路就可以滿足要求。在電路中采用了模擬器件和數(shù)字器件所以需要+5V、和-15V 電源供電。本設(shè)計(jì)輸出的電壓穩(wěn)壓精度高，可以用在對(duì)直流電壓要求較高的設(shè)備上，或在科研實(shí)驗(yàn)室中當(dāng)作實(shí)驗(yàn)電源使用。同時(shí)，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了我們學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義上相結(jié)合了起來；考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和組織材料的綜合能力；從中可以自我測(cè)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的學(xué)習(xí)中得以改進(jìn)、提高；通過使用電路CAD 軟件Multisim , 也讓我們了解到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD的智能化,有利于提高工

35、作效率。題目是非常重要的，要選擇一個(gè)好的題目，就要滿足適合我們這組制作，并且也要考慮到自身能力，還有就是容易找到相關(guān)的參考資料等條件。只有符合以上所說的條件才能做出一個(gè)好的設(shè)計(jì)，所以我們就選擇了數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)課程。我們查找了大量這方面的相關(guān)參考資料，如電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真，電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程等，還查閱了各種所需芯片的管腳資料。在這些參考資料的基礎(chǔ)上構(gòu)想了幾個(gè)設(shè)計(jì)方案，并且確定了最后的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)確定了最終的設(shè)計(jì)方向以后，我們就開始著手完善它的理論方案。根據(jù)設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容我們畫出了具體的原理圖，進(jìn)行邏輯分析和理論計(jì)算，然后去電子市場(chǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求購(gòu)買了大量所需的原器件，準(zhǔn)備好了設(shè)計(jì)所需的

36、一切材料。在焊接問題上，我們也出了很多問題。首先，你必須知道那個(gè)電路版哪幾條線是通的，這樣對(duì)布線和擺放都有好處。再者，焊接的時(shí)候，注意焊錫焊接的邏輯對(duì)不對(duì)，這里我們犯了很多錯(cuò)誤，比方說2個(gè)觸點(diǎn)本來是不連的，但是不小心就會(huì)焊接起來，花了我們很多時(shí)間找錯(cuò)誤。最后一定要仔細(xì)地檢查一翻焊點(diǎn)，導(dǎo)線以及芯片的管腳的連線，這一點(diǎn)是相當(dāng)重要的！有了這次難忘的經(jīng)歷，我覺得自己充實(shí)了許多，學(xué)到了很多東西，更重要的是我們學(xué)會(huì)了如何協(xié)同合作，學(xué)會(huì)了遇到問題應(yīng)該如何解決。這將在我們以后的學(xué)習(xí)和工作中起著重要的作用。參考文獻(xiàn)1唐競(jìng)新.數(shù)字電子電路M.第1版.北京：清華大學(xué)出版社，20033電子工程手冊(cè)編委會(huì)等.中外集成電

37、路簡(jiǎn)明速查手冊(cè)M-TTL,CMOS.北京電子工業(yè)出版社,19914楊長(zhǎng)春.論數(shù)字技術(shù)J.電子報(bào)合訂本.成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，2002.125全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品精選 北京理工大學(xué)出版社6電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程 中國(guó)計(jì)量學(xué)院出版社7電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真 清華大學(xué) 北方交通大學(xué)出版社8數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)分冊(cè) 中國(guó)計(jì)量學(xué)院出版社9系統(tǒng)設(shè)計(jì) 華中科技大學(xué)出版社致 謝經(jīng)過幾個(gè)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)?？粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導(dǎo)，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。所以在這里首先要感謝陳柬老師，她在百忙之中抽空給我指導(dǎo)寫畢業(yè)設(shè)

38、計(jì)。從理論學(xué)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。但是陳柬老師仍然細(xì)心地糾正論文中的錯(cuò)誤。除了敬佩陳柬老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要忠心的感謝指導(dǎo)我理論學(xué)習(xí)的老師，他們給予了我很多學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和技巧，以及與我一起學(xué)習(xí)和作畢業(yè)設(shè)計(jì)的各位同學(xué)，他們給了我許多建議和意見。在這次設(shè)中我克服了許多困難，最后將設(shè)計(jì)圓滿的完成。附錄相關(guān)程序：#include Unsigned char led15=0x6f,0x7f,0x07,0x7d,0x6d,0x66,0x4f,0x5b,0x06,0x3f,0x39,0x52,0x64,0x37,0x0e;/ 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -void main( /主函數(shù)void ledout(unsigned char ATA,char add,char j;void delays(unsigned char t;unsigned char odata,key,temp;unsigned int F,f=0x100; /初始