数控直流电源--开题报告 毕业设计
数控开关电源开题报告
毕业设计开题报告毕业设计开题报告（2012届）题目数控开关电源的设计学院物理电气信息学院专业通信工程年级2009级学生学号学生姓名指导教师2012年11月15日1.选题的目的和意义开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源。
它以小型、高效、轻量的特点被广泛应用于各种电子设备中。
开关电源控制部分绝大多数是按模拟信号来设计和工作的, 其抗干扰能力不太好, 信号有畸变。
电源作为各种电子设备必不可少的重要组成部分, 其性能优劣直接影响到整个电子系统的性能指标。
随着科技的发展, 电子设备不断更新换代, 其种类越来越多, 对电源的性能指标的要求越来越高, 加之不同的电子设备对电源的要求又不尽相同, 这样, 给电源的研究带来了许多新的研究课题。
在传统功率电子技术中, DC/DC变换器控制部分是按模拟信号进行设计和工作的。
在六、七十年代, 功率电子技术完全建立在模拟电路的基础上。
但是近年来, 随着数字信号处理技术的日益完善、成熟, 微处理器/微控制器和数字信号处理器的性价比不断提高, 数字控制在功率变换器中得到广泛应用。
它使得开关电源向数字化、智能化、多功能化方向发展。
这无疑提高了开关电源的性能和可靠性。
例如电机、不间断电源（UPS）的控制电路都选用各种数字信号处理器或微处理器作为其核心控制部件。
功率变换器已由模拟控制、模数混合控制, 进入全数字化控制阶段。
相对于模拟控制, 数字控制有许多优点[1]:（1）数字控制可以实现各种复杂的控制策略, 提高控制系统的性能。
由于开关器件的存在, 功率变换器是强非线性系统。
传统的模拟控制是在功率变换器近似线性模型的基础上, 利用线性系统的各种设计方法来设计补偿网络, 这种方法设计简单且容易实现。
但随着对电源性能指标的要求不断提高, 这种设计方法很难提高系统的控制性能。
而数字控制可以实现各种非线性控制策略, 使得控制系统的性能大大提高。
（2）数字控制系统具有很强的抗干扰能力。
数控直流电压源(设计报告)
1 系统设计1.1 总体设计方案1.2.1 设计分析从题目来看，要求设计并制作一个数控直流电压源。
输入交流200～240V，50Hz，输出电压范围：0.01V～+11.99V；可设置并显示输出电压给定值。
1.2.2 设计思路题目要求设计一个数控直流电压源，在设计时采用ATmega16单片机作为控制核心，通过运算放大器LF356放大单片机输入的PWM信号电压，然后利用三极管TIP122和TIP127互补对管推挽放大信号电流，利用运算放大器负反馈调节电压增益，通过AD采样与单片机组成闭环控制系统，从而实现对输出电压的有效控制。
控制部分由键盘输入需要的电压设定值，按下确认按键后，通过闭环控制将预置值与AD采样的值相比较，寻找与预置的电压相匹配的值，最后在LCD12864液晶上显示。
1.2.3 方案论证(1) 控制系统的方案论证与选择基于系统闭环控制的调节精度可控，且稳定性较高，设计时对输出电压的实时采样，通过单片机对系统进行闭环控制，利用相对误差来调节PWM的占空比，使采样的输出电压接近于输入需要的电压设定值。
设计的总体方框图如图1.2.2所示。
该方案采用资源丰富的主流AVR单片机ATmega16，此单片机带有8通道单端或差分输入的10位AD转换器，简化了外围电路的设计，节约了资源，该单片机运行速度快，性价比高，能够很好的满足设计的各项要求。
另外，为了保障系统的稳定性, 本数控恒压源系统电路中还加入了过流保护电路，实时保障系统的安全性能。
图1.2.1 数控恒压源的原理方框图2 硬件电路的设计2.1 总体方案电路的设计系统主要由供电电源、运算放大电路、单片机小系统、互补推挽放大电路、AD 采样和滤波电路、过流保护电路组成，其系统方案总图如图2.1.1所示。
单片机小系统核心芯片采用ATmega16作为主控芯片，由各个模块组成的闭环控制系统来调节预置电压与输出电压的差值，使输出电压尽可能的接近于预置电压，从而实现高精度的有效控制。
数控直流稳压电源_毕业设计(论文)
山西大学工程学院毕业设计（论文）题目数控直流稳压电源系别电子信息工程系专业电子信息工程下达日期2012 年2 月20 日设计时间自2012年2月20日至2012年6月1日毕业设计（论文）任务书一、设计题目：1、题目名称数控直流稳压电源2、题目来源自拟二、目的和意义基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决传统稳压电源的不足。
具有操作方便、电压稳定度高的特点。
它纹波电压低，电压调节精确，输出电压大小采用数字显示，直观易读。
其结构简单、制作方便、成本低。
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。
传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。
三、原始资料1．输出电压：范围0~+9.9V，步进0.1V，纹波不大于0.1mV2．输出电流500mA3．输出电压值由数码管显示。
4．由+、-两键分别控制输出电压步进增减。
四、设计说明书应包括的内容1．设计任务书2．摘要及其英文翻译3．各单元电路工作原理及参数计算4．相关英文翻译资料5．相关程序五、设计应完成的图纸1．系统原理框图2．系统完整电路原理图六、主要参考资料1．邹红.数字电路与逻辑设计[M].北京:人民邮电出版社,2008.32．李祥臣.模拟电子技术基础教程[M].北京:清华大学出版社,2005.33．童诗白,华成英. 模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.14. 邱关源.电路(第四版) [M].北京:高等教育出版社,2006.4七、进度要求1、实习阶段第16 周（6 月4 日）至第18 周（6月17 日）共2周2、设计阶段第1周（2月20日）至第15周（6月1日）共15 周3、答辩日期第15 周（2012 年5 月28 日）八、其它要求基本做出实物，能够实现基本的要求，尽量自我发挥，不断的完善电路，使其能够实现更多的功能，顺利的完成毕业设计。
数控直流稳压源摘要本文主要论述了一种基于51单片机为核心控制器的数控直流电源的设计原理和实现方法。
最新毕业设计：数控直流稳压电源设计
数控直流电流源设计摘要AVR 系列的单片机不仅具有良好的集成性能, 而且都具备在线编程接口, 其中的Mega 系列还具备JTAG 仿真和下载功能; 含有片内看门狗电路、片内Flash、同步串行接口SPI; 多数AVR 单片机还内嵌了A/D 转换器、EEPROM、模拟比较器、PWM 定时计数器等多种功能; AVR 单片机的I/O 接口具有很强的驱动能力, 灌入电流可直接驱动继电器、LCD 等元件, 从而省去驱动电路, 节约系统成本。
关键词：直流稳压电源；AVR单片机；液晶显示。
一、前言数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。
在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。
但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。
因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。
单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。
新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。
从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。
电源采用数字控制，具有以下明显优点:1)易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。
2)控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。
3)控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。
二、系统功能系统电压调节范围为0～12V，最大输出电流1A，具有过载和短路保护功能。
输出电压可用1602LCD液晶显示。
键盘设有6个键，复位键，步进增减1V两个键，步进增减0.1V两个键以及确认键。
复位键用于启动参数设定状态（5V），步进增减键用于设定参数数值，确认键用于确认输出设定值[2,3].电源开机设定电压输出默认值为5V。
数控直流稳压电源开题报告
电气信息工程学院毕业设计（论文）开题报告课题名称：数控直流稳压源的设计专业：电子信息科学与技术姓名：陈琳班级学号：11-02-02指导教师：邢吉生二○一五年四月一日（二）目前国内外的技术水平现状：1、国内研究现状从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/ 直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。
在80 年代的第一代分布式供电系统开始转向到20 世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/ 直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。
早在90 年代中，半导体生产商们就开发出了数控电源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处与劣势，因而无法被广泛采用。
由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电源”的新产品。
现今随着直流电源技术的飞跃发展, 整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 基本实现了直流电源的无人值守。
2、国外研究现状随着电子技术的发展，人们对如何提高电源的转换效率，增强对电网的适应性，缩小体积，减轻重量进入了深入的研究。
开关电源应运而生。
七十年代，便应用于电视机的接收，现在已经广泛用于彩电，录像机，计算机，通讯设备，医疗器械，气象等行业。
开关稳压电源的调整管工作在开关状态，主要优越性是交换效率可高达70~95%。
开关稳压电源的优越性还体现在：功耗小、效率高。
晶体管在激励信号的激励下，交替的工作在导通- 截止的开关状态，转换速度很快，频率一般为50kHz 左右。
开关晶体管的功耗很小，电源的效率可以大幅度的提高，达到80%以上。
体积小、重量轻。
开关稳压电源里没有采用笨重的工频变压器。
调整管上的耗散功率大幅度降低以后，省去了较大的散热片。
数控直流电流源开题报告
通过广泛查找资料、文献，归纳总结实现直流电流各种方法的利弊，优选一种能够实现设计指标要求的电路，拟采用利用单片机实现系统设计，系统构成框图如图1所示。工作过程为：由键盘设定输出电流值，单片机给出控制字，经过D/A、V/I转换电路输出设定电流；系统采样输出电流值，经信号放大、A/D转换后计算设定值与实测电流偏差，并调整输出控制字；系统显示设定电流值。
[10]王夕旭，刘超，金洪安．数控直流电流源[J]．电子制作，2007年10月：48
[11]李曙光．可编程控制的电流源[N]．电子报，2001
[12]陈健，王玉杰，耿胜男，王应吉．数控直流电流源[J]．科技论文在线，2008年9月，1（10）
本科生毕业设计（论文）开题报告考核
一、指导教师对开题报告的评语：
本 科 生 毕 业 设 计（论 文）
开题报告
题目：数控直流电流源设计
姓 名：
学 号：
指导教师：
班 级：
所在院系：电气与信息工程学院
毕业设计（论文）开题报告表
课题名称
数控直流电流源设计
课题来源
教师拟定
课题类型
工程设计
指导教师
学生姓名
学号
专业
电子信息工程
课题的意义以及国内外发展状况：
课题意义：
电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多领域。随着现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子设备中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。恒流源是电路中广泛使用的一种电路，恒流源的实质是利用器件对电流进行反馈，动态调节设备的供电状态，从而使得所输出的电流趋于恒定。只要能够得到电流，就可以有效形成反馈，从而建立恒流源。恒流源可应用于充电电源、工业生产、日常生活、实验室测量等许多场合。本课题对恒流源进行研究，设计出所需要的符合标准的数控直流电流源。
数控直流电源--开题报告 毕业设计
浙江师范大学本科毕业设计(论文)开题报告三、研究的内容及可行性分析课题研究内容：1．设计一款稳定性好、精度高、输出可预置的直流电流源。
2. 数控直流电流源设计的具体参数要求：（1）输出电流范围：20mA～2000mA；（2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值小于等于给定值的1％+10 mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA；（5）纹波电流≤2mA；课题可行性分析本课题准备采用AT89C52作为数控直流电流源的控制核心, 为了实现电流设置、控制、输出、测量和显示。
该数控直流电流源由电流源模块、测量模块、数控模块、显示模块构成。
电流源模准备块采用集成运放和大功率复合管构成的闭环电压深度负反馈电路。
测量模块准备由双积分型高精度A/D来测量取样电阻上的电压值进而转化为电流值来完成。
数控模块准备以单片机为核心控制高精度D/A的输出电压送入电流源模块，可完成对输出电流的小步进控制。
通过键盘输入给定值，由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号，经D/A输出电压作为恒流源的参考电压，用中文液晶显示输出。
本设计的系统原理框图如图1所示。
图1 系统原理框图采用AT89C52单片机作为整机的控制单元，通过改变D/A的输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电流的大小。
为了能够使系统具备检测实际输出电流值的大小，可以将电流通过取样电阻转换成电压，并经过A/D 转换器(MAX197)进行模/数转换，间接用单片机对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。
1. 键盘与显示电路使用单片机作为这一控制的核心，单片机与键盘相连，采用查询方式，由键盘控制输入电流，同时也由键盘进行控制其步进调整功能。
显示器LCD 选用1602B ，具有体积小、质量轻、功耗低等优点，单片机四条数据线与其相连，数据分两次传送；两条控制线E 、R/S 控制LCD 的显示。
数控线性直流稳压电源_开题报告
一、硬件部分：
本设计硬件部分分为6个模块。
（1）单片机最小系统模块，采用经典配置。
（2）主电路中的整流电路、滤波电路、稳压调整电路。
（3）人机界面的数码管显示和按键部分。
（4）单片机输出控制部分：DA转换、信号放大。
二、软件部分
在主程序下，分别编写了如下子程序：DA转换程序、电压显示程序、按键处理程序等。
单片机的软件流程图：
本设计将实现线性直流稳压，也可根据按键设置电压等功能。
工作进度安排：
（以上内容由学生在教师指导下填写）学生签字：年月日
指导教师Байду номын сангаас
审核意见
签名：年月日
数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。
主要研究思路和方法：
采用51系列单片机作为整机的控制单元，利用晶体管的电流放大作用，增加负载电流，在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定，通过按键改变输入的数字量改变DA输出的基准电压值，基准电压与负载电压变化趋势经过运算放大器比较放大反馈到功率管的基极，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。采用软件方法来解决电压的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现本系统以直流电源为核心，利用51系列单片机为主控制器，通过按键来设置直流电源的输出电压，设置步进为0.1V，并可由数码管显示电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（TLC5615）输出模拟量，再经过运算放大器放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电电流的变化而输出不同的电压。
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浙江师范大学本科毕业设计(论文)开题报告
三、研究的内容及可行性分析
课题研究内容：
1．设计一款稳定性好、精度高、输出可预置的直流电流源。
2. 数控直流电流源设计的具体参数要求：
（1）输出电流范围：20mA～2000mA；
（2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值小于等于给定值的1％+10 mA；
（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；
（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA；
（5）纹波电流≤2mA；
课题可行性分析
本课题准备采用AT89C52作为数控直流电流源的控制核心, 为了实现电流设置、控制、输出、测量和显示。
该数控直流电流源由电流源模块、测量模块、数控模块、显示模块构成。
电流源模准备块采用集成运放和大功率复合管构成的闭环电压深度负反馈电路。
测量模块准备由双积分型高精度A/D来测量取样电阻上的电压值进而转化为电流值来完成。
数控模块准备以单片机为核心控制高精度D/A的输出电压送入电流源模块，可完成对输出电流的小步进控制。
通过键盘输入给定值，由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号，经D/A输出电压作为恒流源的参考电压，用中文液晶显示输出。
本设计的系统原理框图如图1所示。
图1 系统原理框图
采用AT89C52单片机作为整机的控制单元，通过改变D/A的输入数字量来改变
输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电流的大小。
为了能够使系统具备检测实际输出电流值的大小，可以将电流通过取样电阻转换成电压，并经过A/D 转换器(MAX197)进行模/数转换，间接用单片机对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。
1. 键盘与显示电路
使用单片机作为这一控制的核心，单片机与键盘相连，采用查询方式，由键盘控制输入电流，同时也由键盘进行控制其步进调整功能。
显示器LCD 选用1602B ，具有体积小、质量轻、功耗低等优点，单片机四条数据线与其相连，数据分两次传送；两条控制线E 、R/S 控制LCD 的显示。
键盘与显示电路原理图如图2所示。
图2 键盘与显示电路
2. 如何实现D/A 、A/D 的转换
根据课题要求输出电流范围为20mA ～2000mA 、步进为1mA ，需要至少有1980个状态2n ＞1980，n ≤11，为了达到系统的控制精度，选取12位D/A 。
具体电路接口如图3所示。
图3 D/A 转换电路
D/A 转换器选用TLV5618，它是串行输入可编程双路12位D/A 转换器。
该器件仅有8个引脚，但精度可以达到0.5mV 。
AT89C52单片机控制它只需要三个引脚，
DIN 1SCLK 2CS 3OUTA 4
AGND
5
REFIN 6OUTB 7VDD 8DPJ3
TLV5618
VIN 1VOUT 2GND 3NC 4
NC
5
NC 6NC 7NC 8DPJ4MC1403
VCC
VCC
10K
RES1
P35
P36P37
非常方便。
该芯片内部有两个12位CMOS电压输出DAC，双缓冲结构使双路输出（OUTA和OUTB）可同时更新，+5V单电源工作。
选典型参考电压2.048V，输出电压公式为：
V o=2×V ref ×（n/2048）（3-1）其输出电压范围为：0～4.096V。
A/D转换电路如图4所示：
图4 A/D转换电路
A/D转换器选用MAX197芯片，MAX197一种通用A/D芯片，可以和多种微机接口，在此选用AT89C52单片机作为主处理器。
通过AT89C52的P0.0~P0.7与MAX197的D0~D7相连，既用于输入MAX197的初始化控制，也用于读取转换结果数据。
A/D转换器(MAX197)将采样电阻上的电压转换成数字信号反馈给单片机，单片机将此反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。
这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。
同时，A/D采样回来的电流经过单片机处理传送到LCD，显示当前的实际电流值。
四、论文拟解决的关键问题及难点
1．如何实现恒流
该模块主要功能是把由D/A输出的电压通过V/I转换电路构成线性转换成输出电流，通过深度电流串联负反馈电路保证输出电流有很高的稳定性，如图5所示。
对于理想运算放大器，同相反相间得压差为0，即：
V 1=V 2 （3-4）
所以输出电流与输出电压间的关系：
I =
9
1
V R （3-6） 五、研究方法
根据题目要求，该数控直流电流源由数控模块、显示模块、电流源模块、测量模块构成。
1．电流源模块
电流源模块采用基于运算放大器和晶体管构成的电流深度负反馈电路。
该方案不仅在电路中引入了深度电流负反馈，可以保证输出电流具有很高的稳定性。
而且电流源所需要的控制电压由高精度D/A 转换器（TLV5618）提供，以实现输出电路的小步进调节。
该方案如图6所示。
图6 电流源模块设计原理
2．数控与显示模块
采用以AT89C52单片机为核心的单片机最小系统。
单片机系统具有灵活的接口和在线编程的能力，容易实现题目中的有关键盘设置、显示以及测量功能等。
3．测量模块
测量模块是由双积分型高精度A/D 来测量取样电阻上的电压值进而转化为电流值来完成。
A/D 转换器(MAX197)将采样电阻上的电压转换成数字信号反馈给单片机，单片机将此反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。
这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。
综上所述，系统总原理框图如图7所示。