直流穩(wěn)壓電源

1、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源設(shè)計一、 選題背景及目的當今社會人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個共同的電路電源電路。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)。提供穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。為此，本設(shè)計旨在讓學(xué)生利用所學(xué)課程，制作出滿足指定技術(shù)要求的線性直流穩(wěn)壓電源。設(shè)計要求如下：在輸入電壓220V、50Hz、電壓變化范圍+15%-20%條件下，輸出電壓可調(diào)范圍為+5+15V；最大輸出電流為1A；負載調(diào)整率1%（最低輸入電壓下，從空載到滿載）；紋波電壓（峰

2、峰值）5mV（最低輸入電壓下，滿載）；具有過流及短路保護功能。二、課題研究的背景與意義電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實踐性很強的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之一。當今電源技術(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。隨著計算機和通訊技術(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，普通電源在工作時產(chǎn)生的誤差，會影響整個系統(tǒng)的精確度。電源在使用時會造成很多不良后果，世界各國紛紛對電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標準。只有滿足產(chǎn)品標準，才能夠進入市場。隨

3、著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，滿足國際標準的產(chǎn)品才能獲得進出的通行證。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個良好的基礎(chǔ)。在以后的一段時間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長足的發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對上述缺點不斷加以改善。單片機技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號處理器件的研制應(yīng)用，到90年代，己出現(xiàn)了數(shù)控精度達到0.05V的數(shù)控電源，功率密度達到每立方英寸50W的數(shù)控電

4、源。從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。目前在電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩 數(shù)字化智能電源模塊是針對傳統(tǒng)智能電源模塊的不足提出的，數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數(shù)，有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問題，極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可維護性。三、主要研究思路和方法設(shè)計采用 51 系列單片機作為整機的控制單元，利用晶體管的電流放大作用，增加負載電流，在電路中引入深度電壓負反饋使輸出電壓穩(wěn)定，通過按鍵改變輸入的數(shù)字量改變D/A輸出的基準電壓值，基準電壓與負載電壓變化趨勢經(jīng)過運算放大器比較放

5、大反饋到功率管的基極，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)具備檢測實際輸出電壓值的大小，可以經(jīng)過 ADC0804 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機實時對電壓進行采樣，然后進行數(shù)據(jù)處理及顯示。采用軟件方法來解決電壓的步進控制，使系統(tǒng)硬件更加簡潔，各類功能易于實現(xiàn)本系統(tǒng)以直流電源為核心，利用51系列單片機為主控制器，通過按鍵來設(shè)置直流電源的輸出電壓，設(shè)置步進為 0.1V，并可由數(shù)碼管顯示實際輸出電壓值和電壓設(shè)定值。利用單片機程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器（DAC0832）輸出模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化

6、而輸出不同的電壓。單片機系統(tǒng)還兼顧對輸出電壓進行實時監(jiān)控，輸出電壓通過 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，實時把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，經(jīng)單片機分析處理，通過數(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)定的電壓源。由于A/D、D/A芯片占用I/O口比較多，而我們制作的是單層電路板，所以我們選用兩片單片機工作，這樣在制作的時候比較方便。四、工作進度安排2015年12月15日2015年12月28日：準備撰寫開題報告；2015年12月30日2015年1月7日：設(shè)計前期資料收集；2016年1月8日2016年1月17日：完成開題報告；2016年2月01日2016年2月25日：設(shè)計各模塊電路原理圖；2016年3月1日2016年

7、3月31日：對各模塊電路原理圖進行軟件仿真，并通過面包板搭建電路進行模擬；2016年03月26日2016年04月06日：程序設(shè)計；2016年04月07日2016年04月30日：軟硬件聯(lián)調(diào)；2016年05月01日2016年05月10日：方案改進；2016年05月11日2016年05月20日：論文初稿；2016年05月21日2016年06月03日：論文定稿五、參考文獻1. 林濤數(shù)字電子技術(shù)清華大學(xué)出版社20062. 林濤數(shù)字系統(tǒng)原理與應(yīng)用電子工業(yè)出版社20053. 李哲英電子技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ)高等教育出版社20034. 潘松EDA實用教程科學(xué)出版社20025. 林濤模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)重慶大學(xué)出版社20016. 楊欣電子設(shè)計從零開始清華大學(xué)出版社20057.邱關(guān)源電路高等教育出版