基于数模混合的无极可调电源电压设计
基于LM2596的输出无级可调直流稳压电源的设计与实现
基于LM2596的输出无级可调直流稳压电源的设计与实现作者：郑琪刘琳尚冬梅来源：《电脑知识与技术》2018年第27期摘要：作为本科教育的素质教育中重要一环-实践环节，我校电工电子设计是理工科必修的实训课程，在这门课中，无一例外的要使用可调稳压电源。
为了满足我校电工电子实训课程的迫切需要，研制了基于开关电源芯片LM2596的无级可调直流稳压电源。
本文主要介绍基于开关电源芯片LM2596的无级可调直流稳压电源的主要组成部分、工作原理及设计、实现。
关键词：开关电源芯片LM2596；无级；可调直流电压源；中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）27-0258-03The Design and Implementation of Output Stepless Dc Stabilized Voltage Supply Based onLM2596ZHENG Qi，LIU Lin，CHEN Mu，SHANG Dong-Mei（Xi’an University of Science and Technology，Engineering Training Center，Xi’an 710000，China）Abstract：As an important part in quality-oriented education of undergraduate education practice， in our school the training course in science and engineering is compulsory ， electrical and electronic design in this course， with no exception of adjustable regulated power supply is used. In order to meet the urgent needs of the electrical and electronic training courses in our school， has been developed stepless adjustable dc regulated power supply，which is Based on LM2596. This paper mainly introduces the main part of stepless adjustable dc regulated power supply， working principle and application.Key words：LM2596；stepless. Adjustable dc voltage source作为理工科类大学生锻炼动手能力的最基础的电工电子实训课程-电工电子设计实训课程是我校面向理工类本科生的必选基础实训课程，覆盖面大、学生多、工作量大。
简易数控直流可变稳压电源的设计
课程名称：电子课程设计课题名称：简易数控直流可变稳压电源的设计班级：小组成员：使用仪器：直流电源，万用表学校：课程设计时间：数控直流可变稳压电源的设计1.内容摘要：数控直流可变稳压电源由输入电路，稳压输出电路和显示电路组成。
输入电路输入的电压直接由实验室直流电源提供，提供的直流电压经退耦、滤波后直接输入到三端可调式稳压器的输入端，通过改变三端可调式稳压器的电阻而得到不同的电压输出，在这里选用8通道数字模拟开关改变三端可调式稳压器可调端的电阻。
通过按键计数状态来控制8通道数字模拟开关的开关状态，计数的状态与三端可调式稳压器的输出电压一致，同时将计数状态在数码管上同步显示输出的电压。
2.设计指标（要求）：(1)用集成芯片制作一个2～9V的直流电源。
(2)最大功率要求10W以上。
(3)电压的调整步进为1V并有相应的指示。
(4)具有过压、过流保护。
3.方案选择与系统框图：方案一：该数控直流可变稳压电源主要由滤波电路，稳压电路和计数显示电路组成。
方案采用LM317组成数字可调直流稳压电压源，采用7805构成固定输出电压源。
LM317是可调式三端稳压器，能够连续输出可调的稳定的直流电压。
它只允许可调正电压，且该稳压器内部含有过流，过热保护电路；LM317通过一个电阻（R）和一个可变电位器（Rp）组成电压输出调节电路，它的输入电压Vi= 15V，输出电压为V o=1.25（1+Rp/R），在该方案中，通过8通道数字控制模拟开关4051芯片改变Rp的值，从而改变输出的电压值。
7805是固定式三端稳压器，当其输入输出的压差达到要求时，其固定输出+5V，一般要求7805的输入输出的压差在大于2V的情况下，才能保证正常输出。
8通道数字控制模拟开关4051的开关的选通，通过其使能端与其选通状态代码控制，而其选通状态代码则通过74LS193加/减计数器的计数输出状态控制。
该方案要求在稳定输出步进为1V的直流电压输出（2—9V）的同时，将输出电压在数码管上显示。
基于STM３２的数控可调直流电源设计
第３７卷第４期２０２３年７月兰州文理学院学报(自然科学版)J o u r n a l o fL a n z h o uU n i v e r s i t y ofA r t s a n dS c i e n c e (N a t u r a l S c i e n c e s )V o l ．３７N o ．４J u l ．２０２３收稿日期:２０２３Ｇ０３Ｇ１０基金项目:淮南师范学院自然科学研究重点项目(２０２２X J Z D ０２６);教育部产学合作协同育人项目(２２０９０６５１７２６１９２５)作者简介:戴文俊(１９８７Ｇ),男,安徽长丰人,讲师,硕士,研究方向为电力电子与电气传动控制．E Ｇm a i l :a w j k a o ya n ＠１６３．c o m．㊀㊀文章编号:２０９５Ｇ６９９１(２０２３)０４Ｇ００７４Ｇ０５基于S TM ３２的数控可调直流电源设计戴文俊,胡艳丽,阚绪月(淮南师范学院机械与电气工程学院,安徽淮南２３２０３８)摘要:为了提高电源的输出电压精度和减小负载调整率,采用S TM ３２单片机作为控制核心设计数控可调电源．硬件包括主电路㊁驱动电路㊁控制电路㊁检测电路㊁辅助电源电路㊁液晶显示电路和保护电路．单片机通过检测电路采集输出电压和电流信号,采用模糊自适应P I D 和P WM 算法控制输出电压达到期望值并趋于稳定．实验测试结果显示:本数控电源空载输出电压精度达９９．４％,负载输出电压精度为９８％,且具有输出电压双向可调㊁步进幅度可设置㊁实时显示和保护等功能．关键词:S TM ３２;可调直流电源;模糊自适应P I D ;数控中图分类号:T N ８６;T P ３６８．１㊀㊀㊀文献标志码:AD e s i g no fN u m e r i c a l C o n t r o lA d j u s t a b l eD CP o w e r S u p p l y Ba s e do nS T M ３２D A IW e n Ｇj u n ,HUY a n Ｇl i ,K A N X u Ｇyu e (S c h o o l o fM e c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,H u a i n a nN o r m a lU n i v e r s i t y,H u a i n a n２３２０３８,A n h u i ,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o i m p r o v e t h e o u t p u t v o l t a g e a c c u r a c y o f t h e p o w e r s u p p l y an d r e d u c e t h e l o a d a d j u s t m e n t r a t e ,S T M ３２s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r i s u s e da s t h e c o n t r o l c o r e t od e s i gn t h eN Ca d j u s t a b l e p o w e r s u p p l y．T h eh a r d w a r e i n c l u d e sm a i nc i r c u i t ,d r i v ec i r c u i t ,c o n t r o l c i r c u i t ,d e t e c t i o n c i r c u i t ,a u x i l i a r yp o w e r c i r c u i t ,l i q u i dc r y s t a l d i s p l a y c i r c u i t a n d p r o t e c t i o n c i r c u i t ．T h e s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r c o l l e c t s t h e o u t p u t v o l t a g e a n d c u r r e n t s i g n a l t h r o u gh t h e d e t e c t i o n c i r c u i t ,a n du s e s f u z z y a d a p t i v eP I Da n dP WMa l g o r i t h m s t o c o n t r o l t h eo u t p u t v o l t a g e t o r e a c h t h e e x p e c t e d v a l u e a n d t e n d s t o b e s t a b l e ．T h e e x pe r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e p r e c i s i o nof n o Ｇl o a d o u t p u t v o l t ag e i s ９９．４％,th e p r e ci s i o n o f l o a d o u t p u t v o l t a ge i s ９８％．I t h a s t h ef u n c t i o n s o f b i d i r e c t i o n a l a d j u s t a b l e o u t p u t v o l t ag e ,a d j u s t a b l e s t e p a m p l i t u d e ,r e a l Ｇt i m e d i s p l a y an d p r o t e c t i o n ．K e y w o r d s :S T M ３２;a d j u s t a b l eD C p o w e r s u p p l y ;f u z z y a d a p t i v eP I D ;n u m e r i c a l c o n t r o l ㊀㊀电源是各种电子设备必不可少的组成部分,其性能的优劣直接关系到整个设备的安全性与可靠性指标．随着科技的发展,各种先进设备已经普及到生产㊁生活和科研等各个领域,也对电源的精度和性能有了更高的要求,因此,许多设备逐渐采用高精度的数控电源,比如在电力通信领域,通信电源是各种电力数据采集㊁远程控制等终端设备的能源保障[１Ｇ２];U P S 电源在轨道交通领域的作用是保障列车运行的信号系统安全㊁稳定和可持续工作[３Ｇ４]．数控直流电源的设计与开发主要集中在控制芯片㊁电源变换原理等方面．在控制芯片方面,大部分采用基于冯诺依曼结构的８０５１系列单片机．文献[５Ｇ６]采用A T M E L 公司的５１系列单片机,文献[７Ｇ８]采用中国宏晶科技公司的５１系列单片机,文献[９]采用意法半导体公司S T M８单片机,文献[１０]采用A T M E L公司的A V R单片机．上述控制芯片均为８位元的单片机,属于入门级控制芯片,在数据处理方面,精度有限．所以一些A R M芯片和数字信号处理器被应用到数控电源的设计中．文献[１１]所设计的便携式数控直流电源采用基于A R M C o r t e x内核的S T M３２控制器,其在电源设计中可以采用更优的控制技术,发挥更高的性能．在电源变换原理方面,主要分为D/A转换芯片和电力电子变换电路两大类[５Ｇ６,８,１０Ｇ１１]．经D/A转换芯片转换成模拟量,再通过集成运算放大器构成调理电路产生直流电压,采用独立按键调整单片机数字量值从而调节电压的输出值．这种变换方法一般是对于电压固定的直流电源进行变换,产生可调的电压值,且输出范围比较小,功率取决于提供的直流电源,控制方式一般采用开环控制,不能做到动态调整,精度较低．文献[９,１２Ｇ１３]采用的是基于电力电子开关器件构成的变换电路,一般采用A CＧD CＧD C变换方式,将输入的工频５０H z的２２０V的交流电源进行整流(A CＧD C变换),在经过变换电路(D CＧD C)实现电压调节．这种电源变换需要根据实时检测的输出实际电压与设定值的误差调节控制变换电路开关器件导通和关段的控制脉冲．这种方法称为脉宽调制技术(P WM),属于闭环控制,精度较高,可实现大功率输出．根据以上文献综述,本文基于高性能单片机S T M３２和电力电子器件实现数控可调电源的硬件电路设计;基于模糊自适应P I D控制算法和P WM技术实现动态调节和减小输出电压误差,提高精度．1㊀电源电路硬件设计1.1㊀电源电路结构本电源将电压值２２０V㊁频率５０H z的输入交流电通过变压器转换为同频率的２６V交流电,再通过整流桥和滤波电容器获得３６V直流电(A CＧD C)．经直流调压电路按照设定值控制输出(D CＧD C),采用O L E D液晶显示屏,实时显示电压设定值㊁输出值和电流值．电源硬件结构如图１所示．图１中,检测电路采用串联分压的方式采集电压,采用１Ω电阻作为采样电阻,检测电流转换为电压信号,利用单片机的A D转换功能,实现检测输出电压和电流的功能．工作电源电路通过三端稳压芯片７８L０５将１２V的输入电源经过渡为５V输出,再经AM S１１１７低压降稳压器转为３．３V给单片机供电,同时１２V的输入电源也为直流调压电路的开关管控提供驱动电压．图１㊀电源硬件结构1.2㊀驱动电路设计驱动电路的原理如图２所示．当S T M３２单片机控制电路产生的P WM信号的３．３V高电平进入驱动电路时,驱动电路输出１５V的电压给N M O S的栅极,使N M O S导通;当S T M３２单片机控制电路产生的P WM信号的０V低电平进入驱动电路时,驱动电路输出－７V的电压给N M O S的栅极,使N M O S关断．P WM１和P WM２分别接S T M３２单片机的P A７和P C６端口．1.3㊀直流调压电路设计直流调压电路采用半桥电路,如图３所示．整流电路输出的３６V直流电压接入主电路中,通过驱动芯片I R２１０１S输出信号控制型号为I R F６４０的NMO S管的导通与关断．当I R F６４０栅极为高电平时导通,低电平时关断．同时设计了输出电压L C滤波电路,保证输出电压无杂波影响．1.4㊀故障保护电路设计保护电路如图４所示,主要针对欠压㊁过压及５７第４期戴文俊等:基于S TM３２的数控可调直流电源设计图２㊀驱动电路原理图３㊀直流调压电路原理图４㊀故障保护电路结构过流等故障现象对主电路进行保护．当发生故障时,故障保护电路会产生一个低电平,S T M ３２对应的外部中断引脚的高电平被拉低,触发中断信号,S TM ３２将进入中断保护程序．在中断保护程序中,P WM 信号的输出被关闭,P WM 输出设置变为高阻态并保持低电平,I G B T 功率器件将处于关闭状态,保护三极管处于断开状态,主电路将会一直被及时有效保护．硬件自动完成整个故障保护触发过程,能快速准确地应对和处理各种故障状态．根据原理图绘制P C B ,通过制板焊接完成数控电源如图５所示．图５㊀数控直流电源实物2㊀控制策略将设定电压值与检测到的实际电压值之间的偏差及偏差的变化值输入到模糊自适应P I D 控制器获取P WM 信号的占空比值,然后动态调节P WM 信号控制D C ＧD C 变换电路开关的通断,实现电压调节．控制策略结构如图６所示．图６㊀控制策略结构㊀㊀模糊自适应P I D 控制算法的表达式可表示为[１４]:ut ()＝k p ０＋Δk p ()et()＋k i ０＋Δk i ()ʏt０et ()d t ＋k d ０＋Δk d ()d et()d t,(１)式中,k p ０,k i ０和k d ０为PI D 控制算法的初始参数;６７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷Δk p ,Δk i 为和Δk d 为去模糊化后输出的P I D 在线实时调整参数．基于上述算法,本电源的软件控制流程如图７所示．图７㊀数控直流源控制程序流程3㊀测试结果与分析3.1㊀空载输出电压测试将数字万用表接在输出端口两侧,测量电路实际输出电压,观察电路输出电压大小与预期值是否符合．共进行了３次空载试验．各试验的电压范围为５V~３０V ,设定电压调整步长为１V．详细的测试数据如表１所列．测试１的１１V 设定值㊁测试２的２０V 设定值和测试３的２６V 和３０V 设定值的测试结果如图８所示．图８㊀空载实验部分测试结果表１㊀空载输出电压试验结果(单位:V )设定电压测试１输出电压绝对误差测试２输出电压绝对误差测试３输出电压绝对误差５５．０５０．０５５．０２０．０２５．０１０．０１６６．０２０．０２６．０２０．０２６．０３０．０３７７．０３０．０３７．０４０．０４７．０３０．０３８８．０４０．０４８．０５０．０５８．０４０．０４９９．０３０．０３９．０３０．０３９．０６０．０６１０１０．０１０．０１１０．０３０．０３１０．０４０．０４１１１１．０３０．０３１１．０４０．０４１１．０４０．０４１２１２．０４０．０４１２．０６０．０６１２．０５０．０５１３１３．０６０．０６１３．０５０．０５１３．０３０．０３１４１４．０５０．０５１４．０６０．０６１４．０５０．０５１５１５．０７０．０７１５．０６０．０６１５．０７０．０７１６１６．０６０．０６１６．０８０．０８１６．０６０．０６１７１７．０８０．０８１７．０７０．０７１７．０８０．０８１８１８．０７０．０７１８．０９０．０９１８．０９０．０９１９１９．１０．１１９．０９０．０９１９．１０．１２０２０．０９０．０９２０．０９０．０９２０．０８０．０８２１２１．１０．１２１．１０．１２１．１０．１２２２２．１０．１２２．０５０．０５２２．０６０．０６２３２３．１２０．１２２３．０９０．０９２３．０８０．０８２４２４．１２０．１２２４．１１０．１１２４．１０．１２５２５．１３０．１３２５．１２０．１２２５．１１０．１１２６２６．１２０．１２２６．１３０．１３２６．１３０．１３２７２７．１４０．１４２７．１３０．１３２７．１２０．１２２８２８．１０．１２８．１７０．１７２８．１９０．１９２９２９．１６０．１６２９．１４０．１４２９．１６０．１６３０３０．１３０．１３３０．１５０．１５３０．１７０．１７㊀㊀表１所列的测试数据中,实际输出电压值与期望值之间的绝对误差最小值为０．０１V ,最大值为０．１７V．根据表中的数据计算每个输出电压的平均绝对误差和平均相对误差,绘制两类误差曲线,如图９和图１０所示,并对误差曲线进行线性回归统计．图９㊀空载输出电压绝对误差曲线７７第４期戴文俊等:基于S TM ３２的数控可调直流电源设计图１０㊀空载输出电压相对误差曲线㊀㊀图９的误差曲线显示,电压的绝对误差随输出电压值的增加而增大．根据图１０所示的相对误差曲线,该电源的相对误差在０．３％~０．６％之间,精度较高．3.2㊀负载输出电压测试将直流电动机作为负载连接到输出端口,用数字万用表与直流电动机并联测量输出的实际电压值,观察电源的输出电压是否与负载的期望值一致．测试数据采集结果如表２所列．设定电压为５V 和８V 来测量电压和电流,测试结果如图１１所示．根据表２所示的负载测试数据,当负载输出电压在５V~１０V 之间时,绝对误差为０．０５V~０．１５V ,相对误差小于２％．表１中的空载试验数据显示,当空载输出电压在５V~１０V 之间时,绝对误差为０．０１V~０．１４V．对比表明,负载电压误差大于空载电压误差,这是由于电路中负载电流增加造成的电压降,属于一种正常现象．负载下输出电压的相对误差小于２％,说明负载调整率较小,精度较高．表２㊀负载输出电压试验结果设定电压/V 输出电压/V测量电流/m A绝对误差/V相对误差５４．９５１５１．５０．０５１．００％６５．９３３１７．６０．０７１．１７％７６．８７２５１．６０．１３１．８６％８８．０２２２７．２０．０２０．２５％９９．０５２０８．３０．０５０．５６％１０９．８５２００．５０．１５１．５０％图１１㊀负载试验部分测试结果4㊀结论本文采用S T M ３２单片机为主控芯片,设计了包括主电路㊁驱动电路㊁控制电路㊁检测电路㊁辅助电源电路㊁液晶显示电路和保护电路的数控电源硬件电路．单片机通过检测电路采集输出电压和电流信号构成闭环控制,采用模糊自适应P I D 和P WM 算法的调节控制提高了输出电压的精度,且具有输出电压双向可调㊁步进幅度可设置㊁实时显示和保护等功能,可以为各种工作电压的精密直流电器提供工作电源．参考文献:[１]陈丽娟．变电站通信电源综合监控系统的设计[J ]．光源与照明,２０２２(１１):１３４Ｇ１３６．[２]周荣娴．电力通信机房中智能通信电源实施与应用[J ]．电子技术与软件工程,２０２２(２１):９９Ｇ１０２．[３]王颖,李新,冯前进,等．城市轨道交通信号U P S 电源系统优化配置方案[J ]．铁路通信信号工程技术,２０２２,１９(８):６２Ｇ６７．[４]黄俊．地铁车站U P S 电源整合方式和容量确定[J ]．智能城市,２０２２,８(１１):４９Ｇ５１．[５]吴彤,孙广辉．基于A T ８９S ５２的数控直流电源设计[J ]．电子测试,２０２１(１３):３７Ｇ３９．[６]胡城瑜．探析单片机的数控直流稳压电源设计与实现[J ]．电子测试２０１７(３):１３Ｇ１４．[７]钟成,池尚霏．基于单片机的数控直流稳压电源的设计与实现[J ]．现代信息科技,２０１９,０３(３):３８Ｇ４０．[８]胡维庆,颜建军,刘哲纬．数控式直流电源设计[J ]．价值工程,２０１５,２４(１５):７０Ｇ７２．[９]程习敏,刘华．数控直流电源设计[J ]．技术创新与应用,２０１８(２７):４０Ｇ４１．[１０]张丽．精密数控直流电源的设计[J ]．电子世界,２０１６(２１):６３Ｇ６４．[１１]张红宾,李晓晨,赵二刚,等．基于S TM ３２的便携式数控直流电源设计[J ]．实验室科学,２０１９,２２(３):５３Ｇ５６．[１２]王瑜．数控可调不间断直流电源设计[D ]．芜湖:安徽工程大学,２０１７．[１３]岑祺．基于多功能双向直流变换的零碳模块化电源[J ]．电信快报,２０２３(１):２４Ｇ２９．[１４]戴文俊,范鹏飞,凌有铸,等．模糊自适应P I D 控制器在无刷直流电机控制系统中的应用研究[J ]．安徽工程大学学报,２０１２,２７(１):６４Ｇ６７．[责任编辑:李㊀岚]８７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷。
数字电位器的可变电压电源设计
I数字电位器的可变电压电源设计随着电子技术的不断发展，电子产品种类越来越齐全，电子设备的应用也越来越广泛，并且时刻与人们生活息息相关，任何电子设备都离不开可靠的稳定的电源，这些设备对电源的要求也越来越高，电子设备的小型化和低成本化是电源以轻、薄、小和高效率为发展方向的动力。
本文介绍了一种利用晶体管组成的滞留稳压电源，这种电源能够给电子设备提供稳定的电源，通过数字电位器调节使输出电压在3-15V，且在输出电压为15V时输出电流为500mA,由于串联型直流稳压电源可以输出大的电流和高的电压，又采用负反馈电路，能够克服由于负载变动而产生输出电压的变化，从而能够经常保持一定值的输出电压。
测试结果表明，所设计的可变电压电源在输出端可以输出3-9V的电压，并且是稳定的，各点的参数也符合要求，能够为电子设备提供稳定可靠的直流电压。
目录1 引言 (1)1.1 选题的目的及意义 (1)1.2 研究背景 (1)1.3 可变电压电源研究的现状 (1)2 数字电位器的特点及其工作原理 (3)2.1 数字电位器 (3)2.2数字电位器的特点 (4)2.3 数字电位器的工作原理 (5)3 数字电位器的应用技术及直流电压 (7)3.1 减小额定阻值误差和温度系数的影响 (7)3.2 通频带的选择 (8)3.3 大电流线性分压器 (8)3.4 输出正、负电压的分压器 (9)3.5控制信号波形畸变 (9)4 数字电位器可变电源电压设计 (10)4.1稳压电源的组成 (10)4.2电源的结构 (10)4.2.1选择输出晶体管 (11)4.2.2 误差放大器的设计 (11)4.2.3稳压工作用的电容器 (12)4.3电容滤波电路 (13)4.4测试方法 (13)结束语 (15)附录 (18)1 引言1.1 选题的目的及意义在这二十一世纪信息高速发展的时代，基于市场对设备集成化，微型化的要求，越来越需要用数字电位器代替机械电位器，以提高系统的可靠性和可控性。
可调电源试验设计报告
可调电源试验设计报告1. 实验目的本次实验的目的是设计并测试一个可调电源。
通过该实验，我们可以理解可调电源的原理、工作方式以及调整输出电压的方法。
2. 实验原理可调电源是一种能够根据需要随意调整输出电压的电源。
它通常由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。
变压器：变压器将输入的交流电压变换成所需的输出电压。
变压器有两个线圈，一个是输入线圈，另一个是输出线圈。
通过改变输入线圈与输出线圈的匝数比例，可以实现输入电压到输出电压的调整。
整流电路：整流电路将交流电压转换为直流电压。
常见的整流电路有半波整流和全波整流两种。
滤波电路：滤波电路用于去除整流电路输出的脉动直流电压中的纹波成分，使输出电压更加稳定。
常见的滤波电路有电容滤波和电感滤波。
稳压电路：稳压电路用于根据需要调整输出电压的大小。
稳压电路一般采用反馈控制的方式，通过比较输出电压与参考电压的差异，控制输出电压的稳定性。
3. 实验器材和仪器- 变压器- 整流二极管- 电容- 稳压管- 示波器- 电流表- 连接线4. 实验步骤1. 按照电路图连接电路。
将变压器的输入线圈连接到交流电源，输出线圈连接到整流电路。
2. 调整输出的电压范围。
根据需要选择变压器的匝数比例，可以通过变压器上的选择开关来实现。
调整整流电路的滤波电容的数值，以获得所需的输出电压范围。
3. 确保输出电压与输入电压的稳定性。
接入稳压管，通过反馈控制的方式调整输出电压的稳定性。
使用示波器查看输出电压的波形，使用电压表和电流表监测输出电压和输出电流的数值。
4. 调整输出电压。
根据需要，使用稳压管上的调节旋钮或按键，调整输出电压的大小。
5. 实验结果与分析在本次实验中，我们成功设计并测试了一个可调电源。
通过调整变压器的匝数比例，整流电路的滤波电容，以及稳压管的反馈控制，我们可以无缝地调整输出的电压。
实验数据表明我们的设计非常准确可靠，能够输出所需的稳定电压。
6. 实验总结本次实验通过设计和测试可调电源，使我们更加深入地了解了可调电源的原理和工作方式。
基于单片机的可调直流稳压电源设计
`基于单片机的直流稳压电源设计姓名：学号：基于单片机的直流稳压电源设计摘要介绍了一种基于单片机的直流稳压电源设计方案，该系统由初步整流稳压部分、单片机控制部分、DAC、稳压部分和显示部分组成。
该稳压电源可步进调节、实时显示，弥补了传统稳压电源的不足，其核心技术是通过单片机控制数模转换来改变其后稳压模块的输出。
利用单片机控制数模转换芯片DAC00832输出电压作为稳压电路的参考电压；稳压电路采用的是串联型稳压电路，单片机控制的DAC0832的输出电压具有高稳定性，参考电压稳定进而能够很好地保证输出端电压的稳定性；单片机通过键控改变DAC0832的输出电压，作为参考电压发生改变，稳压电路调整管的压降也会相应地发生变化，从而改变输出电压；另外，电路还设计了数码管显示电路，以增加稳压电源使用的直观性，配合键控电路使电源使用起来非常方便直观。
关键词单片机，稳压电源，连续步进可调，DACAbstract Describes a DC voltage-stabilized power supply design scheme based on single-chip, preliminary rectifier voltage parts, the system by single-chip computer control part, DAC, voltage regulators and display components. The regulator can be adjusted stepped, real-time display, make up for the lack of traditional power supply, the core technology is controlled by single-chip digital-analog conversion to change the output of the voltage regulator module. Using single tablets machine control number die conversion chip DAC0832 output voltage as regulator circuit of reference voltage; regulator circuit used of is series type regulator circuit, single tablets machine control of DAC0832 of output voltage has high stability, reference voltage stability turn to is good to guarantee output end voltage of stability; single tablets machine by key control change DAC0832 of output voltage, as reference voltage occurs change, regulator circuit adjustment tube of pressure drop also will corresponding to occurs changes, to change output voltage; and circuit design of digital display circuits, to increase the voltage stabilizing power of intuitive, with the keyed circuit power is very easy and intuitive to use.Key word MCU, Regulated Power Supply, Stepping and adjustable row, DAC目录1 前言 (1)1.1研究目的及意义 (1)1.2直流稳压电源的发展方向 (2)1.3国内外发展状况 (3)1.4 系统研究方向及研究方法 (4)1.5构成及研究内容 (5)1 前言本章将简要介绍系统设计的目的及意义，直流稳压电源的发展方向，国内外电源技术的发展状况，系统设计的研究方向及研究方法，论文构成及系统的研究内容等。
可调直流稳压电源仿真设计
可调直流稳压电源仿真设计
1. 确定电路原理图：根据电源的基本原理，确定各个元器件的型号、连接方式和参数，绘制电路原理图。
2. 建立仿真模型：在软件中建立电路的仿真模型，将电路原理图中的元器件、连接方式和参数输入到软件中。
3. 设定仿真参数：根据电源的要求，对仿真参数进行设定，例如输出电压、短路电流、负载调整范围等。
4. 进行仿真：通过软件进行仿真，根据不同的负载情况，观察输出电压稳定度、纹波等性能指标的变化情况。
5. 调整参数：根据仿真结果，对电源的参数进行调整，直到满足设计要求为止。
需要注意的是，在仿真过程中需要遵守安全规范，避免超过元器件的电压、电流等极限值，以免造成损坏。
同时还应该注意，仿真出来的结果只是一种理论计算值，实际使用时会受到各种因素的影响，需要进行实地测试。
频率、电压可调交流电源设计
频率、电压可调交流电源的设计张海军陆吉银钟犹洪（湖南衡阳南华大学 421001）指导老师：王彦摘要文中介绍了可调交流电源的整体设计和单元电路。
该设计选用电力电子器件IGBT 和MOSFET来构成斩波、逆变电路。
利用现场可编程逻辑器件(FPGA)，通过编程产生脉宽调制（PWM）和变频信号分别控制斩波和逆变电路，从而改变输出电压的幅值和频率。
采用先分模块测试后整体测试的方法对系统进行测试，经测试，输出电压的频率和电压幅值均可调节，完全达到了设计要求。
关键词斩波逆变脉宽调制变频Design of Alternating Current Source with frequency and voltage adjustable Abstract The whole design and the unit circuit of alternating current source are introduced in this article. This design chooses electric power and electronic apparatus IGBT and MOSFET to consist the wave cut and adverse conversion circuit. To control the wave cut and adverse conversion circuit, using FPGA to produce the signal of PWM and frequency conversion by programming. As a result, the voltage and frequency of output can be adjusted. The way of testing that is adopted in this article is testing the unit circuit first and the whole circuit later. The frequency and voltage of output is adjustable after testing. It satisfies the requirement of design completely.Keywords wave cut adverse conversion PWM frequency conversion目录设计任务和设计要求 (3)第1章系统设计 (3)1．1方案比较 (3)1．1．1斩波电路 (3)1．1．2逆变电路 (3)1．1．3控制部分 (4)1．2总体设计与论证 (4)第2章单元电路设计 (5)2．1整流滤波电路 (5)2.1.1电路的结构和原理 (5)2.1.2参数的计算与选取 (5)2．2斩波变换电路 (5)2.2.1电路的选择和原理 (5)2.2.2电路参数的计算和选取 (6)2．3逆变电路 (7)2．4控制电路 (8)2．5电源电路 (9)第3章软件设计 (9)第4章系统测试 (9)4．1测试方法 (9)4．2测试仪器设备 (10)4．3测试数据及结果 (10)4.3.1斩波电路测试数据 (10)4.3.2逆变电路测试数据 (10)4.3.3总体电路测试数据 (10)第5章设计总结 (11)5.1测试数据和测试结果的分析 (11)5.2设计结论与总结 (12)参考文献 (12)附录 (13)附录1 程序清单 (13)附录2 仪器设备清单 (18)附录3 总电路图 (19)设计任务和设计要求设计一个交流电源，具体要求如下：●输入电压为220V交流电，输出信号的频率和电压幅值均可调节。
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收稿日期:2009-03 作者简介:刘彦莉(1984—),女,硕士研究生,研究方向为嵌入式应用。
基于数模混合的无极可调电源电压设计刘彦莉,王 伟,康惠骏(上海大学机电工程与自动化学院,上海200072) 摘要:提出一种无极可调电源电压的设计方案及其实现。
着重介绍了串行数模转换器T LV5614和模数转换器T LV2544的功能特点和工作原理,给出了系统的硬件电路和软件程序,实现了电压高精度、抗干扰的无极可调功能。
关键词:T LV5614;T LV2544;电源电压;无极可调;数模混合中图分类号:T M930 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2009)10-0070-03D esi gn of Stepless Adjust able Supply Volt age Ba sed ona D i g it a l 2ana log Hybr i d M ethodL IU Yan 2li,WANG W ei,K ANG Hui 2jun(School ofM echanical and Electr onic Engineering and Aut omati on,Shanghai University,Shanghai 200072,China )Abstract:A sche me of step less adjustable supp ly voltage is p resented in this paper .The functi on and operati on p rinci p le of the serial DAC T LV5614and the serial ADC T LV2544are e mphatically intr oduced .The hardware circuits and s oft w are p r ogra m s are given .The step less adjustable supp ly voltage with high p recisi on and anti 2interference is realized .Key words:T LV5614;T LV2544;supp ly voltage;step less adjustable;digital 2anal og hybrid 随着集成芯片的功能越来越强大,应用范围越来越广,其对电源的要求也越来越高,在不同的应用下将会采取不同数值的电源电压,特别是一些存储芯片为了加快烧写大程序或下载数据时的速度,会要求将其供电电压提高到正常使用的几倍,因此如何获取面向集成芯片的精确可调电源成为近期比较受关注的研究内容,具有一定的研究价值。
本文就此提出AR M 微处理器S3C44BOX 采用数模混合闭环反馈控制方法为外围系统提供0～20V 的无极可调电源电压的设计方案。
1 数模芯片介绍1.1 DA 转换器T LV5614T LV5614是TI 公司生产的4路12位电压输出型数模转换器(DAC ),具有灵活的4线串行接口,可以与T MS320、SP I 、QSP I 和M icr owire 串行接口实现连接。
T LV5614由16位串行字组成编程控制命令,包括DAC 地址、独立DAC 控制位和12位DAC 值。
器件由数字电源DVDD 、DG ND 和模拟电源AVDD 、AG ND 供电,两组电源相互独立。
T LV5614是基于电阻串结构的12位DAC,器件由串行接口、速度和掉电控制逻辑、基准输入缓冲、电阻串和满幅度输出缓冲组成。
其输出电压V out 为:V out =2V REFCODE 212(1)式中:V REF 是基准电压,COD E 是0～212-1范围的数字输入值。
串行数据传送时,首先要设置CS 为低电平,然后从FS 下降沿开始,输入数据随着时钟下降沿从高位到低位移入内部寄存器。
当16位数据传送完毕或FS 变高电平时,移位寄存器的值被移入DAC 锁存器,更新输出电压。
其工作时序图如图1所示。
图1 T LV5614工作时序图・07・仪表技术 2009年第10期图2 T LV2544单次模式/正常采样时序图1.2 AD 转换器T LV2544T LV2544是TI 公司生产的一组高性能12位低功耗、高速、C MOS 模数转换器(ADC )。
器件具有3个数据输入端和一个三态输出端,为最流行的微处理器(SP I )串行口接口提供4线接口。
该器件除了具有高速模数转换器和多种控制功能外,还具有片内模拟多路器,可选择外部模拟电压或3个内部自测电压之一作为输入;同时它还具有内置转换时钟和电压基准,并有2种不同的内部基准电压可以选择。
T LV2544的工作周期有2种开始模式:一种是常用于SP I 微处理器的模式,即不使用FS 时,CS 的下降沿即为周期开始,这时输入数据在SCLK 的上升沿移入,输出数据在下降沿改变;另一种是FS 的下降沿即为周期的开始,这时输入数据在SCLK 下降沿移入,输出数据在上升沿改变,这种模式一般用于T MS320系列的DSP 。
器件在上电初始化时首先需要将初始化命令A000h 写入CFR 配置寄存器,然后对器件进行编程,其编程方法是在初始化命令A000h 低12位写入编程数据以规定器件的工作方式。
T LV2544具有4种转换模式,分别为:单次模式、重复模式、扫描模式和重复扫描模式。
每种模式的工作稍有区别,这取决于转换器如何采样和采用哪一种接口。
另外,T LV2544还具有一个内置基准,其电平可编程为2V 或4V,如果采用内部基准,REFP 就被设为2V 或4V ,而REF M 则被设为0V 。
T LV2544单次模式的工作时序图如图2所示。
2 设计与实现方法2.1 总体设计方案系统的设计思路是闭环反馈控制,即通过微处理器S3C44BOX 接收外部键盘或者软件设定的给定电压值后,与反馈检测模块的输出电压进行比较,根据误差进行一定的算法控制和转换,软件计算结果送入执行模块,即可获得所需电压。
总体设计框图如图3所示。
图3 系统设计框图2.2 执行模块执行模块由T LV5614和模拟放大电路组成,其中数模转换器T LV5614与微处理器S3C44BOX 的硬件接口连线如图4所示。
在此取参考电压REF 为5V,T LV5614满幅度输出,由式(1)可知转换后的输出电压范围为0～5V ,分辨率约为1.22mV 。
而在本系统中设计的输出电压是0～20V ,因此采用模拟放大电路对DAC 输出电压进行放大。
模拟放大电路主要由差分式电路、电压跟随电路、偏差电路以及滤波电路组成,将DAC 的输出电压V da 由0～5V 扩大到0～20V 的范围,分辨率约为5mV 。
T LV5614和微处理器之间的数据传输最快和最有效的方法是用串行外设接口(SP I ),由于本系统SP I 接口用于其他用途,因此采用软件合成SP I 操作来和T LV5614连接。
T LV5614采用16位数据字,按照工作时序图1操作即可完成数据转换并输出相应模拟量。
下面给出用AR M 编写的DAC 函数,其中P I O _Clear ()为置0相应I O 口,P I O _Set ()为置1相应I O 口,SP I_W rite Word ()为软件合成SP I 的MOSI 操作。
图4 T LV5614硬件接口连线图void DAC_W rite (unsigned int ui V alue ){ ui V alue =ui V alue &0xFFF;ui V alue |=OUT_A; //OUT_A =0<<14,选择通道A P I O _Clear (dac_cs );//使能ADC 的CS 片选P I O _Clear (dac_ldac );//数据刷新P I O _Set (dac_fs );P I O _Clear (dac_fs );//FS 下降沿开始同步输入SP I_W rite Word (uiSet V alue );//写入数据P I O _Set (dac_ldac );P I O _Set (dac_fs );P I O _Set (dac_cs );}・17・2009年第10期 仪表技术2.3 反馈检测模块本模块由模拟放大电路和T LV2544组成,微处理器同样采用软件合成SP I 操作与T LV2544连接,硬件连线图如图5所示。
模拟放大电路是通过集成运算放大器实现的减法器,把0～20V 的电压转为0～2V 范围,并送入ADC 模拟输入端。
T LV2544电路采用内部基准,转换结果的输出(S DO )数据由GPE4接收。
这一模块实现了输出端电压的精确检测,并将实际电压转换成微处理器能识别的相应数字信号。
图5 反馈检测模块硬件连线图本系统采用的转换模式是置高FS 的单次模式/正常采样,下面给出用ARM 编写的ADC 函数,其中子函数ADC_W rite_CFR ()为给CFR 发送配置命令,ADC_EOC_Read ()为读出E OC 电平信号,SP I_Read Word ()为软件合成SP I 的M I S O 操作。
unsigned int ADC_Read (void ){ unsigned int ui ReadValue =0;unsigned char ucStatus;ADC_W rite_CFR (0x A000);//初始化ADC,配置CFRADC_W rite_CFR (0x A200);//采用内部4V 基准电压和内部OSC 、长期采样和单次模式P I O _Clear (adc_cs );SP I_W rite Word (CH0);//CH0为0<<12,选择模拟输入通道0P I O _Set (adc_cs );ucStatus =ADC_EOC_Read ();while (ucStatus!=0)//等待转换完毕,标志为EOC =0{ucStatus =ADC_EOC_Read ();}P I O _Clear (adc_cs );ui ReadValue =SP I_Read Word ();//S DO 读出转换结果,高12位有效P I O _Set (adc_cs );ui ReadValue =ui ReadValue >>4;//取出有效值return ui ReadValue;}2.4 软件算法控制部分由于系统除了集成器件外,还连接有模拟元件,而模拟元件本身具有精度误差,组合起来使得整个系统存在一定的误差;同时为了防止不确定扰动的影响,需要软件实时改变控制信号以便获得精确的电压输出。