基于单片机控制的开关电源的设计
基于MCU控制的高压开关电源
收稿日期:2010 08 30基金项目:重庆市自然科学基金资助项目(2008BB2314) 作者简介:王斌(1974 ),男,江苏淮安人,副教授,博士,主要从事电力电子系统的数字控制的研究。
文章编号:1004 2474(2011)01 006404基于MCU 控制的高压开关电源王 斌1,芶志平2,毛海燕2(1.重庆大学自动化学院,重庆400030;2.中国电子科技集团公司第26研究所,重庆400060)摘 要:针对压电陶瓷驱动电源的应用设计了一种基于单片机(M CU )控制的高压开关电源,实现了低压(9~18V )输入下的高压(150V)输出。
电路主回路采用准谐振反激变换拓扑结构,M CU 芯片控制脉宽调制(PW M )电源管理芯片完成变换器升压,并驱动H 桥逆变电路输出频率可调的方波电压。
数字控制的高压开关电源工作波形稳定,尖峰噪声小,输出电压精度高。
实验结果验证了高压开关电源的性能。
关键词:压电陶瓷;开关电源;单片机(M CU )控制;准谐振中图分类号:T N86 文献标识码:AA High Voltage Switching Power Supply Based on MCU C ontrolWANG Bin 1,GOU Zhiping 2,MAO Haiyan2(1.College of Au tomation,Chongqing University,Ch ong qin g 400030China;2.26th In stitu te of China E lectron ics T ech nology Group Corporation,C hongqing 400060,Ch ina )Abstract:A high v oltag e switching po wer supply based on the micr o pro gr am contro l unit (M CU )fo r piezoe lect ric ceramic actuator has been designed.T he 150V high voltag e output has been r ealized at the condition of 9V to 18V low vo ltag e input.A quasi r eso nant fly back conversion t opolo gy was used for the circuit main lo op.T he boos ted vo ltag e of the co nv erter w as r ealized by M CU chip contro lled pulse w idth mo dulation (PW M )regulator.T he M CU co nt rols the sw itching fr equency of the H br idge inver ter to output the squar e w ave voltage.T he dig itally con tr olled swit ching po wer supply has the char act eristics of stable w avefo rm,low peak noise and high precisio n o f out put vo ltag e.T he perfor mance of t he hig h voltag e sw itching pow er supply has been ver ified ex perimentally.Key words:piezoelect ric ceramic;switching po wer supply;M CU contro l;quasi resonant0 引言压电陶瓷作为一种微位移器件,在精密工程应用领域里有着广泛的应用前景。
基于单片机的开关电源并联供电系统的设计
图４ ＤＣ—Ｄ Ｃ模 块 变换 电 路 １
电流 的分配 主要 是采 用最 大 电流 型均 流控 制 法 ， 即每个 模 块均 由一 个二 极 管接入 主 回路 ， 电流大 的 模 块 作 为主模 块 ， 电流小 的模 块作 为从 模块 ， 交 替 变化 控 制 。当负 载 电 阻变 化 时 ， 可 以保 持 输 出 电压稳 定， 均流 瞬态 响应 好 。电流检 测是 通 过对 采样 电 阻 Ｒ ｌ ｌ ， 由Ｉ ＮＡ１ ９ ３差 分放 大 ２ ０倍 后送单 片 机 内部 ＡＤ
图 ２ 系统 设 计 框 图
２ ． ２ 系统 工作 电源及 Ｄ Ａ转换 器
２ 系统设计思路
２ ． １ 系统设计 框 图及 工作原 理
如图 ２ 为系统设计框 图 ， 输入 电压经 Ｌ Ｍ２ ５ ７ ６ — ５ 开关 电源 降 压 后 获 得 ５ Ｖ 电 源。系 统 以 Ｐ Ｉ Ｃ １ ６ Ｆ ８ ７ ７ Ａ单片机为核心 ， 由两片 Ｔ Ｌ ４ ９ ４ 、 电压 取样及外围电路分别组成两路的 Ｄ Ｃ － Ｄ Ｃ稳压模
系统 由 Ｌ Ｃ Ｄ液 晶 实 时 显 示 输 出 电 压 ， Ｉ １ 、 Ｉ ２ 电流及其 比例 ； 还 具有 过载 及短 路保 护功 能 。
１ 系统设计 任务
设计并制作一个开关电源并联供 电系统 ， 其 结构 如 图 １所 示 。基 本 功 能 为 ： 输 入 电压 ２ ４ Ｖ， 输 出为 ８ ． ０ Ｖ； 调整 负载 电阻 ， 可使 电流 Ｉ １： Ｉ ２ 一 按 ｌ ： １ 、 １ ： ２或 １ ： ３等 比例 自动分 配 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ６ — ２ ２ 基金项 目： 福建省教育厅科技项 目（ Ｊ Ｋ２ Ｏ １ ３ Ｏ ２ ８ ）
基于单片机控制的开关电源及其设计
基于单片机控制的开关电源及其设计单片机控制的开关电源是一种高效率、高稳定性的电源系统，常用于电子设备中。
本文将介绍基于单片机控制的开关电源的原理、设计步骤以及相关注意事项。
一、原理1.1开关电源的工作原理开关电源的核心部分是一个开关管，它通过不断开闭来调整输出电压和电流。
当开关管关断时，电源输入端的电压会通过变压器产生瞬态电流，这个电流被蓄能电容器存储在电容中。
当开关管打开时，储存在电容中的能量被释放，通过滤波电感得到稳定的电压输出。
1.2单片机控制开关电源的工作原理在单片机控制的开关电源中，单片机通过控制开关管的开闭状态来调整输出电压和电流。
单片机能够实时监测电源的输入和输出情况，并根据设定的参数进行调整。
同时，单片机还可以实现一些保护功能，如过压、过流、过温等保护。
二、设计步骤2.1确定需求首先要确定开关电源的功率需求、输入电压范围和输出电压范围。
根据需求选择合适的开关管和变压器等元器件。
2.2定义控制策略根据开关电源的工作原理以及需求，确定单片机的控制策略。
可以采用PWM（脉宽调制）控制方法来控制开关管的开闭时间，以实现对输出电压的调节。
2.3确定单片机和外围电路选择合适的单片机控制器，并设计相应的外围电路，包括ADC（模拟数字转换）模块、PWM输出模块、电流传感器等。
2.4编写软件程序根据控制策略，编写单片机的控制程序，并完成软件的调试和优化。
2.5PCB设计与制造根据电路原理图设计PCB布局，并制造相关的电路板。
2.6装配与测试完成PCB板的焊接与装配，进行电源的测试和调试。
三、注意事项3.1安全性开关电源具有高电压、高电流的特点，因此在设计和使用过程中要注意安全性。
应采用合适的绝缘措施，保证电源与其他电路之间的隔离。
3.2效率和稳定性开关电源的效率和稳定性是设计过程中需要考虑的重要因素。
应合理选择元器件，控制开关管的导通和关断时间，以提高电源的效率和稳定性。
3.3EMC（电磁兼容）设计开关电源由于工作频率较高，容易产生电磁干扰。
基于单片机控制的开关电源模块
Ｖｏ １ ． ２１ Ｎｏ． ９
电 子 设 计 工 程
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ３年 ５月
Ｍａ ｖ ． ２０１ ３
基亏单 片机控制 的开关 电源模块
吴 杰， 朱 向冰 ， 郝文 良
ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｍ ａ ｌ ｌ ｓ ｉ ｚ ｅ ， ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ， ｓ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ， ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ
连 续 可 调 等 优 点
关 键 词 ：单 片 机 ：开 关 电 源模 块 ； 数 字控 制 ； Ｐ Ｉ Ｄ调 节 中 图分 类号 ： Ｔ Ｎ ８ ６ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ０ １ ５ ５ — ０ ３
采 实现 的 首 先 介 绍 了该 电 源 模 块 的 工 作 原 理 及 整 体 设 计 方 案 ， 其 次 介 绍 了部 分 关 键 电 路 的 硬 件 设 计 ， 给出了
主 程序及 部 分 子程序 的流 程 图。与 传统 的 开关 电源相 比 ， 该 电 源模 块 具 有 体 积 小 、 精度 高、 电路 简单 、 输 出 电 压
ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｐ ａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ，ｇ ｉ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ａ ｎ ｄ ｐ ａ ｔ ｒ ｏ ｆ ｐ ａ ｔ ｒ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｌ ｆ ｏ ｗ ｃ ｈ ａ ｔ ｒ ． Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ
单片机控制的开关电源设计
单片机控制的开关电源设计一、引言开关电源作为电子设备中常用的电源之一，具有体积小、效率高、稳定性好等优点，广泛应用于各个领域。
而单片机作为微处理器的一种，可以提供精确的控制和调节功能。
将单片机与开关电源结合，可以实现更加智能化、稳定的电源控制系统。
本文就单片机控制的开关电源设计进行详细介绍。
二、设计原理1.开关电源工作原理开关电源的基本原理是将交流电转换成高频的脉冲电压，再通过整流滤波和稳压控制电路得到稳定的直流电压输出。
其主要的组成部分包括输入滤波电路、直流转换电路和输出稳压控制电路。
2.单片机控制原理单片机通过编程控制器件的工作方式和电路的连接方式，实现对整个系统的控制。
单片机具有高集成度、强控制能力、稳定性好等优势，可以对电源输出进行精确的调控和监测。
三、设计过程1.确定电源参数根据设计需求，确定电源的输电电压、输出电压和输出电流等参数。
并根据这些参数选取合适的开关电源和单片机。
2.设计输入滤波电路输入滤波电路的主要作用是对交流电进行滤波处理，确保电源工作的稳定性和可靠性。
可以采用低通滤波器进行滤波设计。
3.设计直流转换电路直流转换电路包括开关电源的主电路和控制电路。
主电路由开关管、变压器等组成，控制电路由电源控制芯片、放大器、反馈电路等部分组成。
4.设计输出稳压控制电路输出稳压控制电路的主要作用是对输出电压进行精确的稳定控制，使其符合设计要求。
可以采用PID控制算法进行输出稳压控制。
5.单片机控制电路设计通过单片机对电源进行控制和调节，可以实现开关电源的智能化控制。
可以根据需要添加按键、显示屏、数据传输接口等组件。
6.系统调试和测试设计好电路后，需要进行系统调试和测试。
通过编写单片机程序，对电源进行控制和温度、电流等参数进行监测。
四、技术难点及解决方法1.如何选择合适的开关电源和单片机。
解决方法：根据设计参数，选取性能稳定、符合设计需求的开关电源和单片机。
2.如何实现对输出电压的精确稳定控制。
基于STC15W4K60S4单片机LED开关电源控制器的设计
１ Ｌ Ｅ Ｄ 开 关 电 源控 制 器 总 体 方 案 设 计
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ￣ｓ ： Ｓ Ｔ Ｃ１ ５ Ｗ４ Ｋ ６ ０ Ｓ ４ ， ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ， Ｐ Ｗ Ｍ， ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ
目前 ， 随着 Ｌ Ｅ Ｄ 技 术 的广 泛 应 用 ， 开关电源式 Ｌ Ｅ Ｄ 驱 动 器 显 示 出 了强 大 的 发展 潜力 。 利用 Ｓ Ｔ Ｃ１ ５ Ｗ４ Ｋ ６ Ｏ Ｓ ４单 片 机 ’ 设 计
电路 简 单 、 故 障 率低 等 特 点 ， 它 将 电池 的 电 能 转 换 为 恒 流 输 出 ， 驱 动 高 亮 度 白光 Ｌ Ｅ Ｄ。 通 过 Ｓ Ｔ Ｃｌ ５ Ｗ４ Ｋ ６ ０ Ｓ ４单 片机 发 送
Ｐ ＷＭ 信 号 ． 实现 对 Ｌ Ｅ Ｄ 电 源 的开 关控 制 ， 同 时此 电 源控 制 器 具 有 输 出电压 限压 保 护 和 报 警 功 能 。
刘 立 军 （ 辽 宁机 电职 业技 术 学院 ， 辽 宁 丹东 １ １ ８ ０ ０ ９ ）
摘要 ： 介 绍 了一 种 基 于 Ｓ Ｔ Ｃｌ ５ Ｗ４ Ｋ ６ ０ Ｓ ４单 片机 Ｌ Ｅ Ｄ 开 关 电 源控 制 器 的 设 计 。该 Ｌ Ｅ Ｄ 开 关 电 源控 制 器具 有 稳 定 可 靠 、
基于单片机控制的开关电源的设计
基于单片机控制的开关电源的设计开关电源是一种常见的电源供应器，其基本原理是通过开关器件（如MOSFET、IGBT等）的开关行为来实现电源的稳定输出。
在单片机控制下，可以实现更精确的电压和电流调节，从而提高功率转换效率和供电稳定性。
本文将详细介绍基于单片机控制的开关电源的设计。
首先，我们需要选择合适的单片机。
在选择单片机时，应考虑其性能、成本和易用性。
常用的单片机有PIC、AVR、STM32等，可以根据实际需求选择最适合的单片机类型。
接下来，进行开关电源的电路设计。
开关电源的基本电路包括输入滤波电路、整流电路、开关器件、输出滤波电路和反馈控制电路。
输入滤波电路的作用是滤除输入电源中的高频噪声，以保证电源的稳定性。
整流电路用于将交流输入转换为直流电压。
开关器件是开关电源的关键部分，通过控制开关器件的开关状态，可以实现电源的输出调节。
输出滤波电路用于滤波输出的脉动电压，以获得稳定的直流电压输出。
反馈控制电路用于监测输出电压，并通过单片机进行调节。
在设计过程中，要考虑电路的稳定性和效率。
一方面，电路应具有足够的稳定性以保证电源输出的精度和稳定性。
另一方面，电路应具有较高的功率转换效率，以减少功耗和热量产生。
根据设计要求，可以选择合适的电路元件，如电感、电容、二极管等，以提高电路的稳定性和效率。
在单片机控制下，可以实现电源的自动调节和保护功能。
通过单片机的输入输出引脚连接到开关器件的驱动电路，可以实现开关器件的开关控制。
通过单片机的AD转换功能，可以实时监测电源的输出电压，并通过PID控制算法进行调节，从而实现电源输出的精确控制。
此外，可以通过单片机的IO口连接各种传感器，如温度传感器和过流保护电路，实现对电源工作状态的实时监测和保护功能。
在程序设计方面，可以利用单片机的中断和定时器功能来实现电源的调节和保护。
通过中断，可以实现对输入电压的过压和欠压保护，以防止电源工作在不正常的电压范围内。
通过定时器，可以实现对输出电流的过流保护，以避免电源损坏或者对负载产生过大的影响。
基于单片机控制的开关电源及其设计
基于单片机控制的开关电源及其设计
开关电源是一种广泛应用于电子设备中的电源，它具有高效率、稳定
性好、体积小等优点。
基于单片机控制的开关电源则是在传统开关电源的
基础上结合了单片机的控制功能，可以实现更精确、智能的控制。
首先，输入滤波模块用于滤除输入电源中的高频噪声，以保证后续电
路正常工作。
整流滤波模块则将输入电源的交流信号经过整流后变为直流
信号，并进行滤波以减小波动。
接下来，开关变换模块是整个开关电源的关键。
该模块中包含了主要
的开关电源拓扑结构，如Buck、Boost、Buck-Boost等。
通过开关元件的
开关动作，实现电源输入电压到输出电压的变换。
在设计中，需要考虑开
关频率、开关管的选择以及辅助器件的设计。
输出滤波和稳压控制模块用于进一步滤除开关变换模块输出电压中的
高频噪声，并稳定输出电压。
可以使用电容、电感等元件来实现滤波功能，并通过反馈控制实现稳压功能。
最后，单片机控制模块通过采集输入电压、输出电压等信号，实时监
控电源的工作状态，并根据需要进行调节。
比如，可以通过PWM信号控制
开关元件的开关频率，从而实现输出电压的调节。
同时，单片机还可以实
现过压、过流、过温等保护功能，提高开关电源的安全性和可靠性。
总结起来，基于单片机控制的开关电源通过单片机的控制功能，实现
了对开关电源的精确控制。
在设计中需要注重滤波和稳压控制模块的性能
选择和设计，同时合理选择开关变换模块的拓扑结构和开关元件，以确保
开关电源的效率和稳定性。
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哈尔滨剑桥学院毕业设计论文题目：基于单片机控制的开关电源的设计学生：孙中凯指导教师：李德胜高级工程师专业：电气工程及其自动化班级： 12级电气2班2016年5月毕业设计（论文）审阅评语毕业设计（论文）答辩评语及成绩基于单片机控制的开关电源的设计摘要电源技术是一种应用功率半导体器件，综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术，随着科学技术的发展，电源技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。
目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。
他对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠的电源起着关键作用。
本文设计主要目的是实现一个单片机控制开关电源，所以在这次设计中使用了单片机实现。
在这次设计文档中，详细阐述了开关电源与线性电源的比较，总体结构设计，通过键盘预置期望输出电压值，模/数转换器对输出电压进行采样，由软件控制单片机输出相应的脉冲宽度，对开关电源进行脉宽调制，输出预期的电压。
并采用PID算法控制输出电压稳定，构成可输出12v到0v的可调节电压，并显示实时预置值与电压。
关键词：财开关电源；半导体；PID算法；闭环控制；数控目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 课题环境背景 (2)1.1.1绿色节能型开关电源 (2)1.1.2 智能化数字电源 (1)1.1.3 可编程开关电源 (1)1.2 电源技术的发展与方向 (2)1.2.1 线性电源和开关电源 (2)1.2.2 电源技术的发展方向 (2)1.2.3 开关电源的市场前景和研究现状 (3)1.3 本文研究主要内容 (3)2 系统方案设计 (4)2.1 开关电源工作原理 (4)2.2 开关电源与线性电源的比较 (4)2.2.1 线性电源的缺点 (4)2.2.2 开关电源的优点 (4)2.3 系统方案论证 (5)2.3.1 方案1 (5)2.3.2 方案2 (5)2.3.3 方案3 (6)2.3.4 方案分析 (6)2.3.5 总体结构设计 (6)2.4 系统难点分析 (7)2.4.1 如何提高电源工作频率 (7)2.4.2 储能电感的绕制 (8)2.4.3 标度转换技术 (9)2.5 开关变换器结构分析与选择 (9)2.5.1 降压变换电路分析 (9)2.5.3 Buck-Boost型变换器 (11)2.6 开关电路器件参数选择 (12)2.6.1 功率开关管的选择 (12)2.6.2 滤波电容的选择 (12)2.6.3储能电感的选择 (13)2.6.4续流二极管的选择 (13)3 硬件电路设计 (14)3.1 电源电路设计 (14)3.1.1 整流滤波电路 (14)3.1.2 开关变换电路 (14)3.1.3 保护电路 (15)3.2 控制电路设计 (16)3.2.1 反馈电路设计 (17)3.2.2 显示电路设计 (17)3.2.3 单片机与键盘接口电路设计 (18)4 软件设计 (20)4.1 总体编程思想 (20)4.1.1 键盘防抖动子程序 (22)4.1.2 显示子程序 (23)4.1.3 采样子程序 (24)4.1.4 中断处理程序设计 (25)4.1.5 PID控制算法 (26)5 系统调试 (26)5.1 硬件模块调试 (26)5.1.1 整流滤波电路的调试 (26)5.1.2 AD转换的调试 (26)5.1.3 脉冲输出电路的调试 (26)5.1.4 功率开关管的调试 (26)5.2 电源性能指标的测试 (26)5.2.2 输出电压的测试 (28)5.2.3 最大输出电流的测试 (28)5.2.4 过流保护的测试 (29)5.2.5 电压调整率的测试 (29)5.2.6 纹波电压的测试 (29)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)基于单片机控制的开关电源的设计1 绪论1.1 课题环境背景电源技术是一种应用功率半导体器件，综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术，随着科学技术的发展，电源技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。
目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。
他对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠的电源起着关键作用。
开关电源与线性电源相比，二者的成本都随输出功率的增加而增长，但二者增长速率不同。
线性电源成本在某一输出功率点上，相反高于开关电源。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。
开关电源推动了高新技术产品的请便化、小型化。
另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义[1]。
1.1.1 节能绿色型的开关电源最早的开关电源技术还不够成熟，待机功耗大并且效率低。
怎样降低开关电源的功耗和提高开关电源效率是世界能源待解决的问题。
但是单片机的出现，可以设计出一个绿色又可以节能的开关电源。
1.1.2 智能化数字电源它是以数字信号处理器(DSP)或微控制器(MCU)为核心，将数字电源驱动器及PWM控制器作为控制对象而构成的智能化开关电源系统。
数字电源提供了智能化的适应性与灵活性，具备直接监控、处理并适应系统条件的能力，能满足任何复杂的电源要求。
1.1.3 可编程开关电源可调式开关电源都不仅调节精度低，而且使用不够方便，因为它是手动调节电阻值来改变稳压器输出电压的。
数字电位器（Digital Potentiometer）亦称数控电阻器（Digitally Controlled Potentiometer），可简称为DCP。
传统电源存在不足的地方，例如，传统电源效率不高，线性电源由于功率管是工作在线性放大状态，功率管的电流和输出电流是成比例的，因此当输出电流越大时，功耗就越大。
通常，线性电源效率只有45%到50%左右，因此提高电源效率是未来电源设计，应着重解决的问题，而开关电源能够很好的解决这个问题，开关电源的功率开关管是工作在开关状态的，也就是，只是在开关管导通时，管子才会产生损耗，因此开关电源的效率比线性电源要高得多，通常可以达到80%以上，本设计选择开关电源作为研究对象，利用其输出电压和输入电压之间占空比的关系，假定输入基本稳定，利用单片机控制占空比，就可以控制输出电压，通过A/D转换，采样输出电压，使用LCD显示，通过键盘预置电压，实现可调开关电源的制作[2]。
1.2 电源技术发展和方向1.2.1 开关电源与线性电源线性稳定电源，它的特点是:功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间电压降稳定输出，可靠性高，易做成多路，稳定性高，纹波小、输出连续可调的成品。
线性电源主要问题是：效率低、精度低、散热问题大和难以在一个通用的输入电压范围内工作，但最主要的缺陷是在重量以及体积上。
使用输入调整器可使输出精度更加准确，但是更增加功率的消耗，并且导致效率更低。
线性电源功率达到50%的效率就不容易了，这些浪费掉的功率还带来了散热的问题。
开关电源是开关型直流稳压电源，电路形式有全桥式、推挽式、单端正激式、单端反激式和半桥式。
开关电源与线性电源的区别在于开关电源变压器不工作在工频上，而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹频率上。
功率开关管工作在饱与区截止区，工作在开关状态，得名与开关电源。
开关电源它的优点是稳定性高，重量轻，体积小。
1.2.2 电源技术发展的方向尖电源技术对提高一个国家劳动生产率和提高一个国家单位能耗的产出水平，有着非常大的作用。
另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义[3]。
开关电源发展的方向是抗干扰、低耗、模块化、高频、高可靠和低噪声。
由于开关电源薄、轻、小的技术是高频化，并且在功率铁氧体（Mn-Zn）材料上加大研究，来提高在较大磁通密度与高频率下能获得高的磁性能，但是电容器的小型化也是一项关键技术研究。
SMT技术的应用使开关电源取得了巨大的进展，在电路板两边布置元器件，可以确保开关电源的小、轻、薄。
模块化可以说是开关电源发展总体的趋势，利用模块化电源组成分布式电源系统，可以组成N+1冗余电源系统，并且可以实现并联方式容量扩展。
对于开关电源运行噪声大的缺点，用部分谐振转换电路技术，在理论上可实现高频化又可以降低噪声，但部分谐振转换技术实际操作上会有很多技术问题，所以仍需在这一领域开展研究，使多项技术得以实用化1.2.3 开关电源市场的研究状况与前景线性电源(Linear power supply)是先将交流电经过变压器降低电压幅值,再经过整流电路整流后,得到脉动直流电后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电。
要达到高精度直流电压,就必须经过稳压电路进行稳压。
用于电镀、充电设备、电解、科研、大学院校、工矿、实验室等。
开关电源(Switching power supply)是利用现代电子电力技术,控制开关管关断时间和开通的比率,支持稳定输出电压的一种电源,开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了开关电源的发展,产品不断向着轻、小、薄、低噪声、高可靠的方向发展[4]。
开关电源是电子电力电源主要产品，由于其功率密度/转换效率高、输入电压范围广、输入电压范围广、热消耗较少、重量轻和小型化等优点，得益于电子产品的轻、小的需求，发展迅速，取代了线性电源普及于各种电子电力的产品领域。
开关电源应用领域统计，占据全行业产出份额第一的是工业类开关电源，2010年达到全行业产值的比重为56%，居第二位的是消费类开关电源，占32%，通信开关电源占6%，个人电脑开关电源占3%[5]。
1.3 本文研究主要内容（1）设计、制作开关电源；（2）利用单片机构成嵌入式控制系统，通过键盘的预置输入电压数值，可以显示预置电压与输出电压；（3）开关电源的设计方法；（4）单片机软件编程方法；（5）PID控制原理；2 系统方案设计2.1 开关电源工作原理开关电源是指调整管工作在开关方式，即导通和截止状态的稳压电源，核心是一个直流变换器。
利用直流变换器就可以使一种直流电压变成数值不同、极性的各种直流电压。
如图2.1所示，电路的工作原理为：假设基准电压为10v，因为电网波动导致输入电压减小，所以输出电压也会减少，那么，所采样电压将减小，假设为9.9v，误差为0.1v，经比较放大后，脉冲调制电路根据误差，提高占空比使输出电压增大。
图2—1开关电源原理框图按电路中功率管的工作方式分类，电源可分为线性电源与开关电源。