數(shù)控穩(wěn)壓電源文獻(xiàn)綜述

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數(shù)控穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)綜述

電源技術(shù)特別是數(shù)控電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。電力電子技術(shù)是電能的最正確應(yīng)用技術(shù)之一。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域[1]。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也給電源提出了更高的要求。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的確切度。單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為確切數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件[2]。

1.穩(wěn)壓電源的發(fā)展史

穩(wěn)壓電源就是其輸出電壓相對(duì)穩(wěn)定，它與人們的日常生活密切相關(guān),也稱為穩(wěn)定電源、穩(wěn)壓器等。隨著電子技術(shù)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，對(duì)穩(wěn)壓電源的要求更加靈活多樣。電子設(shè)備的小型化和低成本化，使穩(wěn)壓電源朝輕、薄、小和高效率的方向發(fā)展。設(shè)計(jì)上，穩(wěn)壓電源也從傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源向高效率、體積小、重量輕的開關(guān)型穩(wěn)壓電源迅速發(fā)展[3]。

2.穩(wěn)壓電源的分類

日常工作中，電子工程師尋常根據(jù)穩(wěn)壓電源中穩(wěn)壓器的穩(wěn)定對(duì)象，把穩(wěn)壓器分為直流穩(wěn)壓器和交流穩(wěn)壓器兩種[4]。

直流穩(wěn)壓電源分為：（1）化學(xué)電源

（2）線性直流穩(wěn)壓電源(LPS)

（3）開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源（2）自耦（變比）調(diào)整型

（3）開關(guān)型交流穩(wěn)壓電源

交流穩(wěn)壓電源分為：（1）參數(shù)調(diào)整（諧振）型

3.直流穩(wěn)壓電源國(guó)內(nèi)外狀況

在我國(guó)，以電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀(jì)60年代中期到了90年代以來，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動(dòng)電源行業(yè)向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。如今國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一款全新電路DPS-305C全數(shù)字化直流電源，開發(fā)編程直流電源并不算高科技，但是要想保證同樣的功能前提下大大降生產(chǎn)成本卻是很艱難的技術(shù)難題，而深圳宏盛電源運(yùn)用低巧妙的電路結(jié)構(gòu)大大降低了數(shù)字電源的成本，在實(shí)現(xiàn)同樣的功能下，價(jià)格比尋常的編程直流電源低了好多，是替代普通旋鈕直流電源的理想直流電源。

但是我國(guó)直流穩(wěn)壓電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在著很大的差距和不足，在電源產(chǎn)品

的可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備、智能化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面有很大差距，特別在實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面的研究不是好多。國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的直流穩(wěn)壓電源雖然也在向數(shù)字化方向發(fā)展，但多限于對(duì)輸出顯示實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，或?qū)崿F(xiàn)多組數(shù)值預(yù)置?？傮w說來，國(guó)內(nèi)直流穩(wěn)壓電源制造技術(shù)在實(shí)現(xiàn)智能化等方面相對(duì)落后，面對(duì)猛烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，是個(gè)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。

4.穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案

方案1：采用模擬的分立元件，利用純硬件來實(shí)現(xiàn)功能，通過電源變壓器、整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓電源穩(wěn)定輸出電壓并能可調(diào)輸出電壓[5]。但由于模擬分立元件的分散性較大，各電阻電容之間的影響較大，因此所設(shè)計(jì)的指標(biāo)不高、不符合設(shè)計(jì)要求、且使用的器件較多、連接繁雜、靈活性差、功耗也大，同時(shí)焊點(diǎn)和線路較多，使成品的穩(wěn)定性和精度受到影響。

方案2：此方案采用傳統(tǒng)的調(diào)整管方案，主要特點(diǎn)在于使用一套雙計(jì)數(shù)器完成系統(tǒng)的控制功能，其中二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)過D／A變換后去控制誤差放大的基準(zhǔn)電壓，以控制輸出步進(jìn)。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器通過譯碼后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示輸出電壓值，為了使系統(tǒng)工作正常，必需保證雙計(jì)數(shù)器同步工作[6]。

方案3：此方案不同于方案2之處在于使用一套十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一方面完成電壓的譯碼顯示，另一方面其輸出作為EPROM的地址輸入，而由EPROM的輸出經(jīng)D／A變換后控制誤差放大同步的問題，但由于控制數(shù)據(jù)燒錄在EPROM中，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性降低[7]。

方案4：此方案采用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，從而使開關(guān)控制電源輸出電壓發(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，經(jīng)過ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(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[8]。利用單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過D／A轉(zhuǎn)換器輸出模擬量，再經(jīng)開關(guān)電源控制電路，使得輸出電壓達(dá)到穩(wěn)壓的目的。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，經(jīng)過數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電壓源[9]。

5.穩(wěn)壓電源的發(fā)展趨勢(shì)

電源的控制已經(jīng)由模擬控制，模數(shù)混合控制，進(jìn)入到全數(shù)字控制階段。全數(shù)字控制是發(fā)展趨勢(shì)，已經(jīng)在大量功率變換設(shè)備中得到應(yīng)用。

全數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字信號(hào)與混合模數(shù)信號(hào)相比可以標(biāo)定更小的量，芯片價(jià)格也更低廉；對(duì)電流檢測(cè)誤差可以進(jìn)行確切的數(shù)字校正，電壓檢測(cè)也更確切；可以實(shí)現(xiàn)快速，靈活的控制設(shè)計(jì)。

近兩年來，高性能全數(shù)字控制芯片已經(jīng)開發(fā)，費(fèi)用也已降到比較合理的水平，歐美已有多家公司開發(fā)并制造出開關(guān)變換器的數(shù)字控制芯片及軟件[10]。

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6.總結(jié)

基于單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源,完全改變了傳統(tǒng)