基于STC单片机的电源管理模块的设计

基于单片机控制的开关电源的设计

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)

单片机和数据采集系统的电源模块设计

开发研究与设计技术 本栏目责任编辑：谢媛媛 １引言 电源模块是单片机应用系统或数据采集系统中不可缺少的部分，但不同系统会有不同要求，本文就针对该模块的设计作些探讨。 ２相关知识 设计时通常提倡采用“器件解决”途径（即尽量寻找合适电源芯片来解决难题）的指导思想，故对电源器件的了解是很必要的。为讨论方便现先给直流电源器件做个分类： ２．１按原理分类［１］ ａ）线性稳压电源 线性电源是调整管工作在放大区域的电源，它通过改变调整元件的控制信号强弱来调节其等效电阻大小，从而稳定输出电压。其特点是纹波系数小，但效率低，一般适用于小功率的电子电路。 ｂ）开关稳压电源 开关电源是调整管工作在开关状态，通过改变开关管的导通时间，来得到稳定的电压输出。其特点是纹波系数大，电磁兼容性差、但效率高，过载能力强，一般适用于大功率或要求效率高的场合。 ２．２按用途分类 ａ）通用型：常用的有线性类型的稳压电源器件、 开关类型的变换电源器件； ｂ）专用型：一些多功能的、 专门用途的电源器件。３模块设计 实际中给系统供电的一般是已经过工频整流、滤波、一次稳压的直流电源，或直接采用各种电池，故此处就不讨论这部分。 ３．１方案确定 对一个需要多组电源电压的系统来说，通常有以下几个方案［２］： １）采用一个具有多路输出的隔离型ＤＣ／ＤＣ模块； 该方案实际是一个区域的集中式供电，存在着集中式供电的一些弱点，另外也很难获得满足系统实际需求的商品化多路输出 ＤＣ／ＤＣ模块，参见图１（ａ）。 ２）采用多个不同的隔离型ＤＣ／ＤＣ模块获得多组电源； 该方案最为简单，只须根据系统要求购买合适的商品化模块，然后按照制造商的规定将其安装到系统中，不需要太多设计就可达到过压、过流保护、热管理等方面的系统要求。缺点是成本过高，原因是每个模块都有独立的隔离变压器、反馈环路及其它一些相关元件，参见图１（ｂ）。 ３）采用一个隔离型ＤＣ／ＤＣ 获得系统主电源，然后由系统利用多个非隔离ＤＣ／ＤＣ变换模块获得各种电源。 该方案可以获得最低的成本。由一个ＤＣ／ＤＣ转换器提供隔离及系统主电源，其它电源采用廉价的拓扑变化获得。一般来说，除主电源之外的其它辅助电源功率相对较低，且多数不需要和主电源隔离，因此实际实现起来比较容易，成本廉价，使系统成本得以优化，参见图１（ｃ）。 ３．２几个关键环节的处理 １）二次稳压处理 对数字器件或稳定性要求较高的器件，通常需采用二次稳压处理。与此相关的可选用电源 器件为线性稳压源类型，常用的如三端稳压源ＣＷ７８ＸＸ，ＣＷ７９ＸＸ等，示例［３］见图２（ａ）。设计中基本都要用到二次稳压处理。 ２）升降压和倒相变压处理 在系统中一般都需要设计多个电压等级，如典型的有＋／－３．３Ｖ用于微耗芯片供电；＋／－５Ｖ用于单片机ＩＣ供电；＋／－１２Ｖ或＋／－１５Ｖ则为数据采集ＡＤ芯片所用，这时就需要采用升降压办法来变换电压值大小，而用倒相方式改变电压极性。与此相关的可选用电 （下转第１７１８页） 收稿日期：２００７－０１－１２ 作者简介：茶国智（１９７３－），男，云南大理人，讲师，西南交通大学２００４级光学工程在读硕士，研究方向：光电检测与信息处理。 单片机和数据采集系统的电源模块设计 茶国智 （大理学院物理与电子信息学院，云南大理６７１０００） 摘要：拥有一个优质的电源模块是使单片机应用系统或数据采集系统稳定、安全地工作的重要保障。但不同系统会有不同要求，本文就针对该模块的设计作了些探讨，并阐述了进行电源模块设计时需要掌握的一些要点，包括设计方案的确定、稳压和变压环节的处理、为获得高性能电源模块需采用的诸多特殊措施等等，希望能给需要进行电源模块设计的初学者带来有益帮助。 关键词：单片机；数据采集；电源模块；设计中图分类号：ＴＰ３０３＋．３ 文献标码：Ｂ 文章编号：１００９－３０４４（２００７）０６－１１６９０－０１ ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆａＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＭｏｄｕｌｅＡｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅＳｉｎｇｌｅＣｈｉｐＭｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒａｎｄＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ ＣＨＡＧｕｏ－ｚｈｉ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，ＤａｌｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｕｎｎａｎ６７１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ，ｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｈａｔｔｈｅａｐｐｌｉｅｄｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｏｒｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｈａｖｅａｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｍｏｄｕｌｅｗｉｔｈｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙ，ｂｕｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓｈａｖｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ｓｏｍｅｍａｉｎｐｏｉｎｔｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎａｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｍｏｄｕｌｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｓｅ－ｌｅｃｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅ，ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇｏｒｔａｎｓｆｏｒｍｉｎｇｖｏｌｔａｇｅ，ｅｍｐｌｏｙｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｓｐｅｃｉａｌｐｒｏｐｅｒｔ，ａｎｄｓｏｏｎ，ｉｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．Ｉｔ，ｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｇｉｖｅｈｅｌｐｔｏｇｒｅｅｎｅｒｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；Ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；Ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｍｏｄｕｌｅ； Ｄｅｓｉｇｎ 图１ 设计方案图

基于单片机的直流稳压电源的设计设计

基于单片机的直流稳压电源的设计设计

毕业设计论文 基于单片机的直流稳压电源的设计

摘要 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。传统的直流稳压电源几乎都是用旋纽开关调节电压，调节精度不高、难控制、体积大、结构复杂，而且经常跳变，使用麻烦。 将单片机数字控制技术融入直流稳压电源的设计中，设计出的数字化直流稳压电源具有数码显示、数字输入调压、电压调节精度高的特点。而且通过软件编程，易于实现功能的扩展。数控电源目前的发展，主要朝着更高的数控精度和分辨率及更好的动态特性；更好的环保性能；智能化与高可靠性；更广泛的应用方向发展。 本设计利用AT89S51作为主控芯片，控制数模转换模块DAC0832的输出电压，通过运算放大器OPA552放大输出。设置四个按键，来实现电压的增减，并带有数码显示模块。可以达到每步0.1V的精度，输出电压范围0~15V，电流可以达到200mA。 关键词：数控电源；AT89S51；DAC0832；OPA552

Abstract Direct current voltage-stabilized power supply is one of the commonly used equipment in electronic technology. It’s widely used in teaching, researching and other fields.Most of the traditional direct current voltage-stabilized power supply use the knob switch to adjust the voltage.It has the trouble of low-precision and difficult to control. The structure is complex and the volume is large. The numerical control technique of single chip microcomputer is adopted in the design of direct current voltage-stabilized power supply for a digitalized.Having numeral display,the direct current power can adjust voltage programmably and differentiate voltage precisely.Moreover,it’s easy to have its function enlarged through the programmer.Numerical control direct current voltage-stabilized power supply mainly toward to high-precision,high-resolution,better dynamic characteristics,better environmental performance,intelligent,high reliability and wider application direction. In this design,using the AT89S51 as main module to control the output voltage of DAC0832. The voltage is magnified by amplifier OPA552. In this system, the step of voltage is control by four keys, and the display module is also designed.The step precision is 0.1V,the output voltage is range from 0V to 15V and the current is up to 200mA. Key words: Numerical control power；AT89S51；DAC0832；OPA552

电源模块设计分析

电源模块设计分析 电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器(参看图1)，其特点是可为专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FP GA) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说，这类模块称为负载点(POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统(PUPS)。由于模块式结构的优点甚多，因此高性能电信、网络联系及数据通信等系统都广泛采用各种模块。虽然采用模块有很多优点，但工程师设计电源模块以至大部分板上直流/直流转换器时，往往忽略可靠性及测量方面的问题。本文将深入探讨这些问题，并分别提出相关的解决方案。 图1，电源供应器 采用电源模块的优点 目前不同的供应商在市场上推出多种不同的电源模块，而不同产品的输入电压、输出功率、功能及拓扑结构等都各不相同。采用电源模块可以节省开发时间，使产品可以更快推出市场，因此电源模块比集成式的解决方案优胜。电源模块还有以下多个优点： ● 每一模块可以分别加以严格测试，以确保其高度可靠，其中包括通电测试，以便剔除不合规格的产品。相较之下，集成式的解决方案便较难测试，因为整个供电系统与电路上的其他功能系统紧密联系一起。 ● 不同的供应商可以按照现有的技术标准设计同一大小的模块，为设计电源供应器的工程师提供多种不同的选择。 ● 每一模块的设计及测试都按照标准性能的规定进行，有助减少采用新技术所承受的风险。 ● 若采用集成式的解决方案，一旦电源供应系统出现问题，便需要将整块主机板更换；若采用模块式的设计，只要将问题模块更换便可，这样有助节省成本及开发时间。

容易被忽略的电源模块设计问题 虽然采用模块式的设计有以上的多个优点，但模块式设计以至板上直流/直流转换器设计也有本身的问题，很多人对这些问题认识不足，或不给予足够的重视。以下是其中的部分问题： ● 输出噪音的测量； ● 磁力系统的设计； ● 同步降压转换器的击穿现象； ● 印刷电路板的可靠性。 这些问题会将在下文中一一加以讨论，同时还会介绍多种可解决这些问题的简单技术。 输出噪音的测量技术 所有采用开关模式的电源供应器都会输出噪音。开关频率越高，便越需要采用正确的测量技术，以确保所量度的数据准确可靠。量度输出噪音及其他重要数据时，可以采用图2 所示的Tektronix 探针探头(一般称为冷喷嘴探头)，以确保测量数字准确可靠，而且符合预测。这种测量技术也确保接地环路可减至最小。 图2，测量输出噪音数字 进行测量时我们也要将测量仪表可能会出现传播延迟这个因素计算在内。大部分电流探头的传播延迟都大于电压探头。因此必须同时显示电压及电流波形的测量便无法确保测量数字的准确度，除非利用人手将不同的延迟加以均衡。 电流探头也会将电感输入电路之内。典型的电流探头会输入600nH 的电感。对于高频的电路设计来说，由于电路可承受的电感不能超过1mH，因此，经由探头输入的电感会影响di/dt 电流测量的准确性，甚至令测量数字出现很大的误差。若电感器已饱和，则可采用

48V50A开关电源整流模块主电路设计

48V/50A开关电源整流模块主电路设计 高频开关电源系统具有体积小，重量轻，高效节能，输出纹波小，输出杂音电压小和动态响应性能好等很多优点，现已开始逐步地取代整流式电源而成为现代通讯设备的新型基础电源系统。随着电子技术，电力电子技术，自动控制技术和计算机控制技术的发展，高频开关电源系统的性能也越来越好。通信用开关电源系统作为开关式稳压电源的一种形式，它的设计内容和设计方法都具有自己的特殊性。 要设计一套通信用开关电源系统，首先要明白对它的全面要求，然后再设计系统的各个部分。高频开关电源主回路和控制回路所用的电路形式，元器件，控制方式都发展很快。它们的设计具有特殊的内容和方法。 1设计要求和具体电路设计 通信基础开关电源系统的关键部分是开关电源整流模块。整流模块的规格很多，结合在工 作中遇到的实际情况，提出该模块设计的硬指标如下： 1) 电网允许的电压波动范围 单相交流输入，有效值波动范围：220 V±20%，即176～264 V；频率：45～65 Hz。 2) 直流输出电压，电流 输出电压：标称－48V，调节范围：浮充，43～56?5V；均充，45～58V。 输出电流：额定值：50A。 3) 保护和告警性能 ①当输入电压低到170 VAC或高到270 VAC，或散热器温度高到75 ℃时，自动关机。 ②当模块直流输出电压高到60 V，或输出电流高到58～60 A时，自动关机。 ③当输出电流高到53～55 A时，自动限流，负载继续加大时，调低输出电压。

4) 效率和功率因数 模块的效率不低于88％，功率因数不低于0.99。 5) 其他指标 模块的其他性能指标都要满足“YD/T731”和“入网检验实施细则”等行业标准。 由于模块的输出功率不大，可采用如下的基本方案来设计主电路： 1) 单相交流输入，采用高频有源功率因数校正技术，以提高功率因数； 2) 采用双正激变换电路拓扑形式，工作可靠性高； 3) 主开关管采用 V MOSFET，逆变开关频率取为50 kHz； 4) 采用复合隔离的逆变压器，一只变压器双端工作； 5) 采用倍流整流电路，便于绕制变压器。 依照上述方案，即可设计出主电路的基本形式如图1。 图1 48V/50A整流模块DC/DC主电路基本形式 以下即可按照模块设计的要求来确定主电路中各元器件的基本参数。 1) 输出整流管的选择 输出整流二极管的工作波形如图2所示。

基于单片机的开关电源的设计

目录 引言 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 1 概述 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 课题来源及意义 (1) 1.2 课题基本要求 (2) 1.3 相关背景介绍 (2) 2 基于单片机的数控直流电源方案设计 (2) 2.1 方案设计 (3) 2.1.1 方案1：开关稳压电源 (3) 2.1.2 方案2：线性稳压电源 ........................................................... 错误!未定义书签。 2.2 方案论证 ................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2.1方案一分析............................................................................. 错误!未定义书签。 2.2.2方案二分析 (5) 3．硬件电路设计 (5) 3.1 主电源电路设计 (6) 3.1.1 变压器的选择 (6) 3.1.2 整流滤波电路 (7) 3.1.3 稳压调压电路 (8) 3.1.4 扩流电路 (8) 3.2 副电源电路设计 (9) 3.3 控制部分电路设计 (10) 3.3.1 A/D及D/A转换电路 (11) 3.3.2 校正部分电路......................................................................... 错误!未定义书签。 3.3.3 键盘及数码管显示电路 .......................................................... 错误!未定义书签。 4 软件设计.................................................................................. 错误!未定义书签。7 4.1 软件介绍 ................................................................................. 错误!未定义书签。7 4.1.1 Protel 99 SE....................................................................... 错误!未定义书签。8 4.1.2 Keil uVision2....................................................................... 错误!未定义书签。 4.2 编程思想 ................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 键盘和数码管扫描子程序 (19) 4.2.2 ADC0809转换子程序............................................................... 错误!未定义书签。 4.2.3 DAC0832转换子程序 (21) 4.2.4中断定时处理程序设计 (21) 4.2.5数码显示子程序 (22)

电源电路设计模块图

电源电路单元 前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。 按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。让我们从电源电路开始。 一、电源电路的功能和组成 每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。 电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变换成直流电，应该先把220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分，见图 1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。 二、整流电路 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。 （ 1 ）半波整流 半波整流电路只需一个二极管，见图 2 （ a ）。在交流电正半周时 VD 导通，负半周时 VD 截止，负载 R 上得到的是脉动的直流电

基于单片机的直流稳压电源设计

课程设计论文 设计题目：单片机控制直流稳压电源设计 学校： 院系： 专业： 年级：2013级 姓名学号： 指导教师

单片机控制的直流稳压电源设计 摘要： 本系统以AT89S52单片机作为系统的核心，由D/A数字模拟转换模块、按键、LED串口显示模块等模块组成一个数控电源。该系统实现了输出电压：范围2～＋15.0V，步进1V，纹波不大于10mV；输出电流：500mA；输出电压值由数码管显示；由“＋”、“－”两键控制输出电压步进增减。输入模块的按键按下之后，对单片机就有了一个输入，单片机将输入的数字一方面给显示模块，让它们在数码管中显示出来；另一部分输给DAC0832，让它转化为模拟量电流输出，通过运算放大器将这模拟量转化为相应的电压，这电压经过放大后控制LM317的控制端，从而实现输出电压的控制。 关键词：AT89S52 单片机, 数控电源, D/A, 直流电源 1

目录 摘要 (1) 目录 (3) 目录1 (3) 目录2 (3) 1 直流稳压电源发展方向 (4) 2 系统概述 (4) 2.1 方案论证 (5) 2.1.1 控制器部分 (6) 2.1.2 显示部分 (6) 2.2电路特点 (7) 3 电路设计 (7) 3.1 总体方框图 (9) 3.2 工作原理 (10) 4各主要电路及部件工作原理 (10) 2.7 最小系统电路设计 (17) 5 软件流程图 (18) 6 原理图设计 (19) 2 6.1 ADC0804原理图 (19) 6.2.1 DAC0832原理图 (20) 6.2.2 DAC0832PCB板图............................ 错误！未定义书签。 6.3 单片机稳压电源整体原理图 (20) 6.3.1 单片机稳压电源整体原理 (21) 总结 (19) 致谢 ................................................. 错误！未定义书签。参考文献 .. (21) 附录一：系统原程序 (22)

5V电源电路设计(包括电路各模块的详解)

5v电源电路的设计 本设计是要设计一个+5V直流电源供电，这里没有直接的+5V电压，而直流电源的输入电压为220V的电网电压，在正常情况下，这一电网电压是远远的高于本设计所需的电压值，因而需要先使用变压器，将220V的电网电压降低后，再进行下一阶段的处理[4]。 变压器是这一电源电路起始部分，将220V的电网电压转变为本设计所需的较低的电压，就可以进行下一阶段的整流部分。一般规定v1为变压器的高压侧，v2为变压器的低压侧，v1侧的线圈要比v2侧的线圈要多，这样就可以将220V 的电网电压降低，如图1所示： 图1变压器 单相桥式整流电路，就是将交流电网电压转换为所需电压，整流电路由四只整流二极管组成。下面简单介绍一下单相桥式整流电路的工作原理，为简便起见，这里所选的二极管都是理想的二极管，二极管正向导通时电阻为零，反向导通时电阻无穷大。在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，经过二极管D1，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D4正向导通，D2、D3反向截止，产生一个极性为上正下负的输出电压。在v2的负半周，其极性正好相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，经过二极管D2，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D4反向截止，D2、D3正向导通。桥式整流电路利用了二极管的单向导电性，利用四个二极管，是它们交替导通，从而负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压[6]。单相桥式整流电路如图2所示：

图2单相桥式整流电路 本设计的滤波电路采用的是电解电容和二极管并联方式滤波，简单的讲就是电容两端电压升高时，电容充电，电压降低时，电容放电，让电压降低时的坡度变得平缓，从而起到滤波的作用。这里选用电解电容是因为电解电容单位体积的电容量非常大，能比其它种类的电容大几十到数百倍，并且其额定的容量可以做到非常大，价格比其它种类相比具有相当大的优势，因为其组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。电解电容并联二极管，有效防止了电压反相。滤波电路如图3所示： 图3滤波电路 三端稳压器MC78M05CT将输出电压稳定在+5V上，三端稳压器如图4所示：

基于单片机的数控直流稳压电源的设计毕业设计

基于单片机的数控直流稳压电源的设计 作者姓名 专业电气工程及其自动化 指导教师姓名 专业技术职务讲师

目录 摘要 (1) 第一章引言 (1) 1.1.数控电源的发展史 (1) 1.2.数控电源的应用范围 (2) 1.3.数控电源的优点 (2) 第二章系统的设计要求和方案选择 (3) 2.1.设计要求 (3) 2.2.方案论证与比较 (3) 2.2.1稳压电源的选择 (3) 2.2.2 数字显示方案 (4) 第三章系统硬件设计 (4) 3.1.系统设计 (4) 3.2.微控制器模块 (5) 3.2.1 8051单片机的性能 (5) 3.2.2 8051单片机的最小系统 (6) 3.3.电源模块 (7) 3.3.1单片机供电模块 (7)

3.3.2整流滤波电路和+5v供电模块 (7) 3.4.W117电阻网络和继电器驱动电路 (8) 3.5.显示电路 (10) 3.6.键盘电路 (10) 第四章软件 (11) 4.1.主程序 (11) 4.2.扫描键盘程序 (17) 4.3.显示驱动程序 (18) 第五章总结 (23) 第六章附件（电路图） (25) 参考文献 (26) 致谢 (27)

摘要 数控直流稳压源就是能用数字来控制电源输出电压的大小，而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源；数控电源是针对传统电源的不足设计的，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，市场前景广阔。在本文中控制部分主要以8051单片机为核心制作控制电路，稳压部分主要以w117为核心制作三端稳压电路，显示部分采用数码管显示，输入采用键盘式输入再加一个驱动电路；通过软件编程有效的实现可控、可显的电源输出。 关键词：直流稳压电源；8051单片机；数码管显示。 第一章引言 1.1. 数控电源的发展史 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、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，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装置中的普遍使用，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，才能够进入市场。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。 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。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。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

电源模块EMC设计

电源模块EMC设计 想必大家对电源模块一点都不陌生，而EMC性能作为电源模块的重要指标，在选型时，你知道如何深入的了解各类电源模块的EMC性能吗？在应用时，又该怎样提升模块的EMC 防护能力？本文将为您解答。 众所周知，EMC是指电磁兼容测试，指设备所产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰，也不受其他设备的电磁能量干扰的能力。隔离电源模块的EMC测试包含EMI（电磁干扰）测试和EMS（电磁抗扰度）测试两项，那么如何保证电源模块的EMC性能呢？本文将为大家揭晓。 1、EMC简介 EMI电磁干扰指被测设备对周围设备产生干扰的能力，主要包括传导骚扰CE、辐射骚扰RE。电源模块的EMS电磁抗扰度指由于在正常运行时，设备或系统能承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰，根据国标根据国标GB/T 16821-2007 《通信用电源设备通用试验方法》中规定电源模块测试主要包括群脉冲抗扰度（EFT）、浪涌抗扰度（SURGE）、静电放电抗扰、辐射抗扰度等项目。 EMC的产生必须具备的三要素，干扰源、传输介质以及敏感设备，如下图1所示。三者缺一个都构不成EMC问题，那么电源模块的设计中仅需针对其中一个方面进行整改即可实现EMC防护，例如从干扰源进行根除、改善传输介质避免干扰传递或将敏感设备远离干扰源等方法。 图1 EMC三要素 2、EMC干扰防护第一式——电路设计 高功率密度、高转换效率的电源模块一般都是开关电源，在开关管开通、关断时，电压和电流都会被斩波，造成较大瞬态变化（di/dt、dv/dt），所以电源模块不论其使用什么样的拓扑结构，只要是开关电源，其都会产生一定程度的EMC干扰如图2所示。

基于STC系列单片机的串联型开关电源设计与实现

单片机及模数综合系统设计 课题名称：基于STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现 --单片机控制部分

一、实验目的：本模拟电路课程设计要求制作开关电源的模拟电路部分，在掌 握原理的基础上将其与单片机相结合，完成开关电源的设计。本报告旨在详述开关电源的原理分析、计算、仿真波形、相关控制方法以及程序展示。 二、总体设计思路 本设计由开关电源的主电路和控制电路两部分组成，主电路主要处理电能，控制电路主要处理电信号，采用负反馈构成一个自动控制系统。开关电源采用PWM 控制方式，通过给定量与反馈量的比较得到偏差，通过调节器控制PWM 输出，从而控制开关电源的输出。当键盘输入预置电压后，单片机通过PWM输出一个固定频率的脉冲信号，作用于串联开关电源的二极管和三极管，使三极管以一定的频率导通与断开，然后输出进行AD转化，转化后的结果再给单片机进行输出，进行数码管显示。 系统的基本框图及控制部分如下： 控制过程原理分析：单片机所采用的芯片为STC12C5A60S2，该芯片在拥有8051内核的基础上加入了10为AD和PWM发生器。通过程序，即可控制单片机产生一定占空比的PWM 脉冲，将此脉冲输入到模拟电路部分，在模拟电路的输出端即可产生一定的输出电压，可比较容易的通过程序来实现对输出电压的控制。但上述的开环控制是无法达到精确的调节电压，因此需要采用闭环控制来精确调制。即，对输出电压进行AD采样，将其输入回单片机中进行数据处理。单片机根据处理的结果来对输出电压做出修正，经过这样的逐步调节即可达到闭

环的精密输出。由此原理，可以将整个过程分成一下模块：PWM波形输出模块，模拟电路模块，AD转换模块，数码管显示模块，键盘输入模块。 控制过程基本思路为：首先从键盘输入一个电压值，并把该电压值在数码管上面显示出来，再由A/D转换模块对串联开关电源电路的输出端进行电压采集，将采集到的电压值与键盘输入的电压值进行比较，通过闭环算法，控制PWM的脉宽输出，由此控制串联开关电压电源电路，改变输出的电压值，使得输出值与设定的电压值相等。 三、系统各单元模块电路设计 1、键盘输入数据部分 分别接到单片机的P2.4,P2.5，P2.6，P2.7。每路通过电阻进行上拉，可以编程实现控制单片机运行不同程序。为了判断键盘上面的按键是否有按下的，可以事先对P2.4,P2.5，P2.6，P2.7端口赋值，便可以知道具体是哪个按键被按下了。例如：P2.4=0，便可知道P2.4对应的按键已经按下了。 键盘输入模块程序如下： void key( ) //键盘扫描函数 { if(P2_6== 0) { delay(10);//延时去抖动 if(P2_6== 0) { while(P2_6== 0)

电源模块设计分析

电源模块设计分析 Khanna 作者： Ramesh 美国国家半导体首席应用技术工程师 图1：电源供应 电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器 (参看图1)，其特点是可为特殊应用集成电路（ASIC）、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说，这类模块称为负载点电源供应系统 (POL) 或使用点电源供应系统 (PUPS)。由于模块式结构的优点甚多，因此高性能电信、网络联系及数据通信等系统都广泛采用各种模块。虽然采用模块有很多优点，但工程师设计电源模块以至大部分板上直流/直流转换器时，往往忽略可靠性及测量方面的问题。下文将会审视这些问题，并分别提出相关的解决方案。 采用电源模块的优点 目前不同的供应商在市场上推出多种不同的电源模块，而不同产品的输入电压、输出功率、功能及拓扑结构等都各不相同。采用电源模块可以节省开发时间，使产品可以更快推出市场，因此电源模块比集成式的解决方案优胜。电源模块还有以下多个优点：

? 每一模块可以分别加以严格测试，以确保其高度可靠，其中包括通电测试，以便剔除不合规格的产品。相较之下，集成式的解决方案便较难测试，因为整个供电系统与电路上的其他功能系统紧密联系一起。 ? 不同的供应商可以按照现有的技术标准设计同一大小的模块，为设计电源供应器的工程师提供多种不同的选择。 ? 每一模块的设计及测试都按照标准性能的规定进行，有助减少采用新技术所承受的风险 ? 若采用集成式的解决方案，一旦电源供应系统出现问题，便需要将整块主机板更换；若采用模块式的设计，只要将问题模块更换便可，这样有助节省成本及开发时间 经常被忽略的电源模块设计问题 虽然采用模块式的设计有以上的多个优点，但模块式设计以至板上直流/直流转换器设计也有本身的问题，很多人对这些问题认识不足，或不给予足够的重视。以下是其中的部分问题： ? 输出噪音的测量 ? 磁力系统的设计 ? 同步降压转换器的击穿现象 ? 印刷电路板的可靠性 这些问题会在下文一一加以讨论，下文还会介绍多种可解决这些问题的简单技术。 输出噪音的测量技术 所有采用开关模式的电源供应器都会输出噪音。开关频率越高，便越需要采用正确的测量技术，以确保所量度的数据准确可靠。量度输出噪音及其他重要数据时，可以采用图 2 所示的 Tektronix 探针探头 (一般称为冷喷嘴探头)，以确保测量数字准确可靠，而且符合预测。这种测量技术也确保接地环路可减至最小。

基于单片机的直流稳压电源毕业设计

毕业设计[论文]任务书 姓名 XXXX班号院系 同组姓名指导教导 一、课题名称（论文标题） 基于单片机的直流稳压电源 二、课题内容 本次设计的课题采用廉价适用型单片机主控（c8051系列)通过其SPI单元发送SPI总线信号控制10位精度DAC产生0~5V可调电压输出，由于许多工业现场需要的电压范围比较高，后级需要发大其信号到0~10V ,最后级放大根据输出功率，输出精度，输出纹波，零漂大小，选用ADI公司的高精密，大功率，低零漂放大器。该直流稳压电源可以用于高精度，低纹波需求场合。 这篇论文是经我国现行的各有关规范，规程和技术标准为依据。此设计是一个初步设计，在参考有关资料和书籍的基础上，完成设计任务书上的所有要求，并且在指导老师的指导下，力争使设计方案达到最优状况。 三、课题任务要求 1、系统的设计要求和方案选择。 2、系统硬件设计。 3、系统软件设计。 四、同组设计者 无

五、主要参考文献 [1] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005年. [2] 白雪冰，张延林，等.单片机原理及应用[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，2006 年. [3] 谢运祥，欧阳森，等.电力电子单片机控制技术[M].北京：机械工业出版社.2007年. [4] 王昊，李昕.集成运放应用电路设计360例[M].北京：电子工业出版社，2007年. [5] 王洪业.传感器技术[M].长沙：湖南科学技术出版社，1995年. [6] 郑争兵，基于单片机与AD590的温度测量报警系统[J].国外电子测量技术 2007.21（6）：64 - 66 [7] 钟晓伟，宋蛰存.基于单片机的实验室温湿度控制系统设计[J].林业机械与木工设备.2010,38(1).39 – 42 [8] 刘宝元，张玉虹，等.基于单片机的温湿度监控系统设计[J].中国科技核心期刊.2009,28(12).77 – 83 指导教师签字 教研室主任签字 年月日

电源模块设计(DOC)

第十章直流稳压电源（6学时） 主要内容: 10.1 小功率整流滤波电路 10.2 串联反馈式稳压电路 基本要求: 10.1 掌握单相桥式整流电容滤波电路的工作原理及各项指标的计算 10.2 了解带放大器的串联反馈式稳压电路的稳压原理及输出电压的计算，三端 集成稳压电源的使用方法及应用 教学要点： 重点介绍单相桥式整流电容滤波电路的工作原理及各项指标的计算，介绍串联反馈式稳压电路及三端集成稳压电路的稳压原理 讲义摘要： 10.1 单相整流电路 一、引言 整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。 滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。 稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。 直流电源的方框图如图10.1.1所示。 如图10.1.1 二、单相桥式整流电路 1.工作原理 单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，其电路如图10.1.2所示。 图10.1.2单相桥式整流电路 （a）整流电路 (b)波形图

在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图10.1.2(a)的电路图可知： 当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图10.1.2(b)。 2.参数计算 根据图10.1.2（b ）可知，输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。 输出平均电压为 流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。此时谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波的幅值与平均值的比值称为脉动系数S 。 3.单相桥式整流电路的负载特性曲线 单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系曲线 该曲线如图10.1.3所示。曲线的斜率代表了整流电路的内阻。 图10.1.3 负载特性曲线 三、单相半波整流电路 流过负载的平均电流为 L 2 L 2L 9.0π22R V R V I = =流过二极管的平均电流为 2 Rm ax 2V V =二极管所承受的最大反向电压 2 2π02L O 9.0π2 2d sin 2π1V V t t V V V ==?==ωωL 2L 2L D 45.0π22R V R V I I = ==) 4cos π154 2cos π34π2(22O +--=t t V v ωω67 .03 2π22π32422===V V S )(O O I f V =