基于闭环PWM控制的开关稳压电源设计
基于单片机的智能稳压电源设计
基于单片机的智能稳压电源设计摘要本智能稳压电源利用16位单片机SPCE061A为控制核心，可预置输出电压值并显示在液晶显示模块（LCD）上，通过其内置的A/D输出对PWM进行调制，再控制大功率开关管导通,再经过滤波输出。
同时通过采样电路将实际输出值反馈到单片机中构成闭环系统，进行比较、调整，提高了电源的输出精度。
输出电压范围为0.01v～10v，而且可以步进调整输出的电压值。
关键词：智能；单片机；PWM调制；稳压电源Design of Smart Power Supply Based on SCMWu Renjie(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)AbstractThe 16 Bit SCM SPCE061A was used as the control unit in this design, the output voltage value can be protested form the keyboard and displayed it on the LCD module .At the same time, its built-in A / D converter moderate the output as pulse width moderation(pwm), and switch on the output, after that output through a filter . At the same time the circuit would sample the actual output value and feedback the output to the SCM’s input system, after comparing and adjusting to improve the output accuracy. Output voltage range from 0.01 v to 10v, it can also stepping adjust the output voltage value.Key words:intelligent；SCM；PWM modulation；power supply目录第一章引言 (1)第二章方案论证与设计 (2)2.1 系统整体方案论证 (2)2.2数据采集和处理器选择 (2)2.3 电源供电电路 (2)2.4 显示电路模块 (2)第三章系统总体设计方案及设计框图 (3)第四章系统模块电路分析 (4)4.1 SPCE061A[1]单片机最小系统概述 (4)4.1.1 ADC 的控制 (5)4.1.2 DAC 的控制 (6)4.1.3 IO 端口结构 (7)4.1.4 单片机端口资源的分配 (8)4.2 电压控制电路 (8)4.2.1 ADC、DAC电压调整电路 (9)4.2.2 脉宽调节电路的工作原理 (10)4.2.3 脉宽调制电路参数的选择 (12)4.2.4 开关管输出的电路参数的选择 (13)4.2.5 平滑电容电阻的参数选取 (13)4.3 键盘设计 (14)4.4 液晶显示 (14)4.5 正负电源供电电路 (18)第五章软件流程图 (19)5.1 主程序 (19)5.2 键盘程序 (19)5.3 闭环调整子程序 (20)第六章系统测试和误差分析 (22)6.1 系统功能测试 (22)6.2 系统误差分析 (22)参考文献 (23)附录 (24)结束语 (30)基于单片机的智能稳压电源设计引言第一章引言直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。
pwm控制恒压开关稳压电源课程设计
pwm控制恒压开关稳压电源课程设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!PWM控制恒压开关稳压电源课程设计摘要在电子电路设计领域，稳压电源是至关重要的一个组成部分。
环路相位-开关电源稳定性设计
环路相位-开关电源稳定性设计专业技术环路相位-开关电源稳定性设计摘要：环路,相位,增益,负载,开关电源,稳定性,电压,相移,电源,频率, 信号接收机-基于单芯片的GPS接收机硬件设计白光调光-白光和彩色光智能照明系统解决方案设备方案-台达UPS在中小企业中的创新应用方案触摸屏电容-电容式触摸屏系统解决方案测量肺活量-利用高性能模拟器件简化便携式医疗设备设计测量温度-热敏电阻(NTC)的基本参数及其应用动能产品-动能电子企业文化活动丰富员工生活电路板镀锡-无锡华文默克发布PCB/SMT工艺方案引擎电压-采用接近传感器的火花探测器太阳能控制器-太阳能LED街灯的挑战及安森美半导体高能效解决方案众所周知，任何闭环系统在增益为单位增益l，且内部随频率变化的相移为360°时，该闭环控制系统都会存在不稳定的可能性。
因此几乎所有的开关电源都有一个闭环反馈控制系统，从而能获得较好的性能。
在负反馈系统中，控制放大器的连接方式有意地引入了180°相移，如果反馈众所周知，任何闭环系统在增益为单位增益l，且内部随频率变化的相移为360°时，该闭环控制系统都会存在不稳定的可能性。
因此几乎所有的开关电源都有一个闭环反馈控制系统，从而能获得较好的性能。
在负反馈系统中，控制放大器的连接方式有意地引入了180°相移，如果反馈的相位保持在180°以内，那么控制环路将总是稳定的。
当然，在现实中这种情况是不会存在的，由于各种各样的开关延时和电抗引入了额外的相移，如果不采用适合的环路补偿，这类相移同样会导致开关电源的不稳定。
1 稳定性指标衡量开关电源稳定性的指标是相位裕度和增益裕度。
相位裕度是指：增益降到0dB 时所对应的相位。
增益裕度是指：相位为-180度时所对应的增益大小(实际是衰减)。
在实际设计开关电源时，只在设计反激变换器时才考虑增益裕度，设计其它变换器时，一般不使用增益裕度。
在开关电源设计中，相位裕度有两个相互独立作用：一是可以阻尼变换器在负载阶跃变化时出现的动态过程；另一个作用是当元器件参数发生变化时，仍然可以保证系统稳定。
基于PWM的开关稳压电源的设计
基于PWM的开关稳压电源的设计摘要：论文基于单片机与电子电力技术，采用boost直流斩波电路作为dc-dc变换器的主要部分。
以stc12c2052ad处理器作为整个系统的主控器并且增加了对主电路电流、电压的采样反馈，实现过流保护和闭环pwm控制。
该文对系统的硬件、选型、软件控制的实现均有较为详细的阐述，围绕单片机和开关电源技术进行的小功率通用开关稳压电源的设计。
关键词：stc12c2052ad；dc-dc；pwm中图分类号：tn-9 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）04-0922-03a design of switch voltage regulator based on pwmwang lei， li jian-min， li ping（information science and technology college， chengdu university of technology， chengdu 610059， china）abstract： the thesis based on mcu and power technology，uses boost dc chopper circuit as the dc-dc converter major part of the main circuit. the subject uses the stc12c2052ad as the main controller of the all-whole system， and it increases the sampling and feedback of the current and voltage of the main circuit to achieve over-current protection and closed-loop pwm control. in this paper， the hardware of system， selection， the realization of software control aredescribed in detail. design of low-power general-purpose switching power supply focus on mcu and power technology. key words： stc12c2052ad； dc-dc； pwm随着电子技术的发展，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源。
基于单片机的PWM型开关稳压电源设计
基于单片机 的 Ｐ ＷＭ 型开 关稳 压电源设 计
文／ 燕 哲
开 关 电 源 是 利 用 现 代 电 力 电 子技 术 ，控 制开 关管 开通 和 关断 的 时 间 比 率 ， 维 持 稳 定 输 出 电 压 的一种 电源。开 关稳 压 电源 具有 体 积 小、 重量 轻 、效 率 高、对 电 网 电压 及 频 率 的 变 化 适 应 性 强 、 输 出电压 保持 时 间长 、有 利 于计 算机信 息 保护 等优 点 ，因 而广泛 应 用 于以 电子 计算机 为主导 的各 种 终 端 设 备 、 通 信 设 备 ，是 当 今 电子信 息 产业 飞速发 展 不可 缺 少 的 一 种 电 源 本 丈 介 绍 的 是 基 于
单 片机 的 Ｐ Ｖ ＇ ￣ Ｉ 型 开 关稳 压 电源，
＋ ＿ ｔ － Ｕ 卜 － 、 一
图１ ：整 体 结 构 框 图
项 目是本人 在教 学中的 实际案 例，
经本 人验 证 后 ，实现 效果 较好 。
该项 目结构较为简单， 稳 定率高， 实用性强，能够应 用在较 多场合 。
开 关 电源 应 具 备 整 流 电路 、 滤 波 电 路 和 稳 压 电
路。Ｐ Ｗ Ｍ 稳 压 电源 是 利 用 脉 冲 宽 度 调 制 的 方
法 来 控 制 开 关 元 件 的接 通 时 间 与 管 断 时 间 从 而 实 现 稳 压 输 出 。该 项 目采 用 单 片 机 来 作 为 控 制
常见的 Ｐ ＷＭ 型 Ｄ Ｃ． ＤＣ 变 换 器 主 要 有 降 压型 （ Ｂ ｕ ｃ ｋ ）、 升 压 型 （ Ｂｏ ｏ ｓ ｔ ） 、 降 压 升 压型 （ Ｂｕ ｃ ｋ — Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ ）和 升 压 一 降压型 （ Ｃｕ ｋ ）。
基于SG3525的开关稳压电源设计
基于SG3525的开关稳压电源设计提出了一种采用PWM信号控制全控型电力电子器件的全桥开关稳压电源设计方法。
PWM专用芯片SG3525产生PWM方波，通过光电耦合隔离，经专用驱动芯片IR2110去驱动开关器件，达到开关稳压电源输出电压的稳定。
该电源具有输出电压稳定、电路简单、体积小、噪音小及可靠性高等特点。
标签：全桥电路，SG3525，PWM方波，驱动电路0 引言开关电源自20世纪90年代中期问世以来便显示出强大的生命力，它作为一项颇具发展前景和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普遍关注。
开关电源具有高集成度、高性价比、最佳性能指标等特点[1-2]，本文采用全桥电路拓扑设计并制作了额定输出功率为500W的开关稳压电源，具有输出电压从15V到25V 可调，纹波小的功能。
1 基本原理1.1系统组成开关电源按各部分的功能可分成：机箱、主电路、控制电路三部分[3]。
机箱既可起到固定的作用，也可起到屏蔽的作用。
主电路负责进行功率转换，通过适当的控制电路可以将市电转换为所需的直流输出电压。
控制电路则根据实际的需要产生主电路所需的控制脉冲和提供各种保护功能。
1.2 开关电源的基本工作原理PWM开关稳压电源的基本工作原理是在输入电压、内部参数以及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压被控制信号稳定[4]。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。
直流平均电压由公式（1）计算：（1）式中—矩形脉冲最大电压值；—矩形脉冲周期；—矩形脉冲宽度。
当与不变时，直流平均电压将与脉冲宽度成正比。
这样，只要设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可达到稳定电压的目的。
2主电路设计2.1 输入整流滤波回路本课题研究的电源额定工作状态的技术要求为：输出电压15V-25V，输出电流10A，输出功率为500W，属于中大功率电源。
开关电源PWM的五种反馈控制模式
一、引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。
PWM的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
对于定频调宽的PWM闭环反馈控制系统，主要有五种PWM反馈控制模式。
下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。
二、开关电源PWM的五种反馈控制模式1. 电压模式控制PWM (VOLTAGE-MODE CONTROL PWM)：如图1所示为BUCK降压斩波器的电压模式控制PWM反馈系统原理图。
电压模式控制PWM是六十年代后期开关稳压电源刚刚开始发展起就采用的第一种控制方法。
该方法与一些必要的过电流保护电路相结合，至今仍然在工业界很好地被广泛应用。
电压模式控制只有一个电压反馈闭环，采用脉冲宽度调制法，即将电压误差放大器采样放大的慢变化的直流信号与恒定频率的三角波上斜波相比较，通过脉冲宽度调制原理，得到当时的脉冲宽度，见图1A中波形所示。
逐个脉冲的限流保护电路必须另外附加。
主要缺点是暂态响应慢。
当输入电压突然变小或负载阻抗突然变小时，因为有较大的输出电容C及电感L相移延时作用，输出电压的变小也延时滞后，输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后，才能传至PWM比较器将脉宽展宽。
这两个延时滞后作用是暂态响应慢的主要原因。
图1A电压误差运算放大器（E/A）的作用有三：①将输出电压与给定电压的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。
基于单片机的数控直流稳压电源设计
基于单片机的数控直流稳压电源设计一、概述随着科技的飞速发展，电子设备在我们的日常生活和工业生产中扮演着越来越重要的角色。
这些设备的稳定运行离不开一个关键的组件——电源。
在各种电源类型中，直流稳压电源因其输出电压稳定、负载调整率好、效率高等优点，被广泛应用于各种电子设备和精密仪器中。
传统的直流稳压电源通常采用模拟电路设计，但这种方法存在着电路复杂、稳定性差、调整困难等问题。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于单片机的数控直流稳压电源设计方案。
本设计采用单片机作为控制核心，通过编程实现对电源输出电压的精确控制和调整。
相比于传统的模拟电路设计，基于单片机的数控直流稳压电源具有以下优点：单片机具有强大的计算和处理能力，能够实现复杂的控制算法，从而提高电源的稳定性和精度单片机可以通过软件编程实现各种功能，具有很强的灵活性和可扩展性单片机的使用可以大大简化电路设计，降低成本，提高系统的可靠性。
本文将详细介绍基于单片机的数控直流稳压电源的设计原理、硬件电路和软件程序。
我们将介绍电源的设计原理和基本组成，包括单片机控制模块、电源模块、显示模块等我们将详细介绍硬件电路的设计和实现，包括电源电路、单片机接口电路、显示电路等我们将介绍软件程序的设计和实现，包括主程序、控制算法、显示程序等。
1. 数控直流稳压电源的应用背景与意义随着科技的快速发展，电力电子技术广泛应用于各个行业和领域，直流稳压电源作为其中的关键组成部分，其性能的稳定性和可靠性直接影响着整个系统的运行效果。
传统的直流稳压电源多采用模拟电路实现，其调节精度、稳定性以及智能化程度相对较低，难以满足现代电子设备对电源的高性能要求。
开发一种高性能、智能化的数控直流稳压电源具有重要意义。
数控直流稳压电源通过引入单片机控制技术，实现了对电源输出电压和电流的精确控制。
它可以根据实际需求，通过编程灵活调整输出电压和电流的大小，提高了电源的适应性和灵活性。
同时，数控直流稳压电源还具备过流、过压、过热等多重保护功能，有效提高了电源的安全性和可靠性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
对
,
一
变换 器 优化 设 计
并通 过 仿
。
效率 。
聋
・,
。
脚
编程 模拟 出
算法相 应 系数
结 果 显 示 采用 二 次型 最 优
控 制 策 略 构建 的反
。
结语
本 设 计 方 案 误差 小
热 量 比较 大
,
馈 系统 具 有 更 为 优 越 的 动态 品 质 和 稳 态 特 性 过流保 护 设计 过 流保护模 块 采用软 件编程 实现
,
一
,
最 大输 出 电流为
,
输人 到
比较器
控制继 电器关断 起过 流保护
,
一
使
。
从
一
变化 到
,
电压 调整 率
作用 外环把 经 过 电阻 网络分压 的输 出电压 反馈 到误 差 放 大
器
,
。。
与基 准 电压 比较后产生误差 电压
鉴于 常规
,
输人 到
一
比较器
。
,
控制策 略 很难满 足
,
变换器 高精 旦 〔卫 也 三 三
。
使
从
变化 到
,
负载调 整 率
度
、
高稳 态 等 要 求
本 设 计 利 用 增 广 系 统 和 最 优控 制 原
』 望
理 将 电压 跟 随 问题 转 化 为
控 制算法
。
,
应用到
、
。
一
闭环 反 馈
一
变换器 设 计 中
,
基 于 系 统 无 超调
,
无
纹波 电压 峰 峰值
为
。
,
一
变换器
静 差 特性 要 求 真软件
具
本 设 计 需 要 对 输 出 电压 和 步进 调 整
示 功能
。
、
输 出 电流 进 行 键 盘 设 定
、
体 电路 如 下
,
同 时 具 有 输 出 电压
电流 的测 量 和数 字 显
,
考 虑 到本 设 计 显 示 的 信息 量 大
,
对 显 示 内容 需
位 行 的字
要文字说 明
采用
、
液晶
,
可显 示
,
符
,
具 有轻薄 短 小
,
低 耗 电量 等 优 势
,
能动 态 显 示 多 种
。
内容
界面友好
,
方便可靠
外 围 电路 简 单
系 统 各模块的最终方 案
当 状态
,
的基 极 加上 正 向脉 冲 电压 时
,
进 人 饱和导通
,
控 制器件 键盘 输人 电路
显 示 电路
一
单片机
编 码 键盘
截止
、
,
续流 二 极管 导通
,
输人 电压 加 到储
,
具 有 比 较 匹 配 中断功 能 的定 时器
。
算法 克服干 扰
此外
,
可 承受 的 电压 波 动 范 围较 大
可 有效
,
使 系 统 能 在 一 个 较 宽 的 电平 范 围 内 正 常 工
,
作 片 内资 源 丰 富 可 在 线编 程
方 便 系 统 的调 试
。
控制
器 主 要 实 现 以下功 能 ①控 制 键 盘 输 人 电流设 定值 ②控 制 转换 电路
,
变换 器 设 计
直 流 斩 波 电路
,
,
编 码 器 同 时 向单片 机 发 出 中断 信 号
调 用 按 键子 程 序进 行 相 应 处 理
显 示 模块设计
。
单 片 机 读取 键
改进 经典 的
电压 采 样 反 馈 控 制
增 加 负载 电 流
。
、
号
,
提 高 输 出 电压 的 稳 定 性
改进 型
,
直 流斩 波 电路 由开 关 管 及 后 续 储 能 电路 构 成
,
,
波动 小
。
软件设计
基 于模 块化 思 想设 计 进控制
、
给 能量
用
,
保 证 电流 输 出连 续 通 过 电 容 的 调 节 和 平 滑 作
。
,
软 件 实 现 的 功 能有 电压 步
、
使 输 出 电压 维 持 在 一 定 数 值 上
电感 储 能 后 能 使 电压 泵 升
,
过 流保 护
、
声 光 报警
能 电感 变
,
电容 和 负载 电 阻上
由于 电感 中的 电流 不 能 突
,
流 过 电感 的 电流 随着 开 关管 的 导 通 而 逐 渐增 大
。
此
变换器 自行设计改进型
直 流斩波 电路
时 输 人 电压 向 电感 储 存 能 量
充电
。
电感 与 负 载 串联
,
,
电容
。
声 光 报警 电路 发光 二 极 管 和 蜂 鸣 器
,
硬 件部 分 主 要 包 括 单 片 机
、
按 键输入 模块 设计
编 码 键 盘 采 用 硬 件 电路 代 替 软 件 判 断 按 键 编 号 的
方式 码
,
。
改进 型
、
直 流 斩波 电路
。
声光 报警 电路
、
键盘 输 人 电路
一
液 晶 显 示 电路
当有 按 键 按 下 时
,
键盘 通 过 优先 编 码 器 进 行 编
状态
。
,
增 加 主 电 路 电流 采 样 反 馈 和 电压 采
利 用 增 广 系 统 和 最 优 控 制 原 理 将 电压 跟 随 问
题转 化 为
控 制算法
,
,
应用 到
闭环 反 馈
一
变换 器 设 计 中
件
控制
。
设 计 二 次型 最 优
算法
,
,
通 过 仿 真软
模拟 出
算 法 相 应系 数
实 现 闭环
设计要 求
设计 图 所 示 开 关 稳 压 电源
一
。
在 电 阻 负 载条件 下 满 最 大输 出 电流 电压 本设 计 采用 改 进 型 变换器主要部分 样 反馈
,
,
足 输 出 电压 可调 范 围
调整率 峰 峰值
一
负 载调 整 率
一
输 出噪 声 纹 波 电压
。
直 流斩波 电路作 为
一
变换器 的 效 率
,
能对
具有过
,
,
精度高
,
。
但 稳 压 管 和开 关 管的发
对 温 度 比较 敏 感
在 本系 统 电路 设计 与 制 作
当 电流超 过 系
,
中 对 热设 计 采取如 下 措 施 所 有稳压管和开 关管 均 加 大的 散热片
,
,
统最 大 工 作 电流 时
使 电流 降 低
,
,
加大
波 占空 比
。
断 开继 电器
,
并尽量 放置 在
,
控制 算 法 设 计
采用多参数 闭环反馈 算法
,
把 实测 电流值
③ 比 较 电流
,
、
电压值转换 成数字量
,
控制策略 控制
。
,
设计二次型 最优
通 过 液 晶 显 示 出来
、
电压 设 定 值 与 实 测 值
实现闭环
系统 内环反馈 回 路 是 一个
下 转第
大小
,
根 据 比 较结果
通过
算法调 整 ④显 示 设 定 电
板外 围 控制部分 与发热量 比较
,
起 到过 流 保 护 作 用
具 体 流程 图 如 下 所 示
大 的 电源 主 电路分开制板 取样 电阻采用并 串 的方 法 散热 的等 效表面积
,
加大
。
减小取 样 误差 单 片机采 用 看 门狗监视
作 者 简介
陈伟杰 与智 能控 制
张虹
一
,
男
主 要研 究 方 向为嵌 人 式 系 统
增 加 主 电路 电 流 采 样 反 馈 和 电压 采
单片机 内部 资源
,
输 出 电压 进 行 键 盘 设 定 和 步 进 调 整
步进 值
充分 利 用 主控 制器
电路 与系 统控 制
自行 设 计 二 次 型 最 优
,
《 电力电子 》
年 期
算法
,
通过仿真软件
,
压值
、
实 测 电 流值 和 步 进 电压 值 ⑤记 录 故 障 时 间
《 电力电子 》
年 期
电 路 与 系 统控 制
日 基于 闭环 讨 控制的开 关稳压 电源设计
一
华南农业 大学
电子 工 程系
陈伟杰 张 虹
引言
本 文 以改进 经 典 的 变换器 主 要 部 分 样反馈
。
流保护 功能
直 流 斩 波 电路作 为
一
,
排 除 过 流 故 障后
,
电源 能 自动 恢 复为 正 常
。
记 录 系 统 故 障时 间
、
控
同 时 电 容 使 输 出 电压
。
制 按 键和 液 晶显 示
主 程 序 流 程 图如 下 所 示
保持稳定
,
从 而 输 出 端 电压 高 于 输 人 端 电压
单 片机最 小系 统 的设 计