数控直流稳压电源的设计资料

数控直流稳压电源的设计
专业：自动化
班级：074班
姓名：杨欧
指导教师：赵敏
设计任务：
1.基本功能实现：
1）可输出电压：范围0～18V，步进0.1V，纹波不大于10mV。
2）可输出电流：150mA，额定电流为0.5A。
3）可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。
5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±18v,+5v。
本文以开关电源的发展历史、发展现状以及发展趋势为线索，介绍了开关电源的一些新技术，技术指标，分类标准等。并根据这些标准设计了一种满足小型电子设备供电需要的开关稳压电源。电源设计的主要指标是：输入电压为AC220V，输入频率为50HZ，输入电压范围为AC165V～265V，输出电压为直流1～5V可调，输出最大电流为150mA，输出最大功率为2.25W。
2.扩展功能与创新：
1）输出电压可预置在0~18v之间的任意一值。
2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化。
3）扩展输出电压种类（如三角波、方波、正弦波等）。
4）扩展可输出电流：150mA。
5）在扩展的基础上增加新的功能。
3.设计报告：
1）开题报告：包括可行性分析、方案比较、方案确定、系统方框图、经费预算等。
最后在完成基本指标的基础上，本文还增加了防浪涌电流的附属功能，使电路更加满足小型电子设备的用电需要。
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；本文介绍了利用数/模转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控直流稳压电源电路，详述了电源的基本电路结构和控制策略；它与传统的稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点，其结构简单、制作方便、成本低，输出电压在1～5V之间连续可调，其输出电压大小以1V步进，输出电压的大小调节是通过“＋” “－”两键操作的，而且可根据实际要求组成具有不同输出电压值的稳压源电路。该电源控制电路选用89C51单片机控制主电路采用串联调整稳压技术具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高等特点。详细分析了电源的拓朴图及工作原理。
数字直流稳压电源方案的探讨：
方案一：此方案采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套十进制计数器完成系统的控制功能，一方面完成电压的译码显示，另一方面其输出作为EPROM的地址输入，而由EPROM的输出经D/A变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。
方案二：采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变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，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，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，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达0.1V，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，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。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。
基本原理：简易数控直流电源，主要包括三大部分：数字控制部分、D/A变换部分和可调稳压部分。完成这三大部分功能的电路及集成芯片品种很多，在经济、可靠、实现其基本功能的前提下，合理的设计及选择电路则是完成设计的关键。整个系统的工作原理简述如下：计数器每次脉冲触发跳一，也及实现步进01。如何实现步跳01成为本设计的关键所在，由于电容的容值不一，充电时间常数不等，故可利用电容时间不相等，又按键有一定的时间，大约是0.5S，但这个时间对于电容充电时间常数来说已经足够了，本设计就是通过实现按键来实现脉冲的。也可以采用单片机控制，其电路包三个部分：用8031作为核心部分，从p2口接显示电路，通过串口接外端口2764来和键盘相接，从而形成控制电路。开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点,被称作高效节能电源。由于开关稳压电源具有这些优点，基于这个思想设计了一个1～5V可调的低功率开关稳压电源，以满足小型电子设备的供电需要。
2）理论方案：具体的原理图、程序图、逻辑分析、理论计算、电路仿真结果等。
3）验证方Biblioteka Baidu及验证结果：包括验证方案的原理，采取的措施、实际验证结果等
4）设计总结：包括实践中出现的问题，解决方法对策、设计心得体会等。
5）参考资料：包括采用的芯片、电路、参考文献等。
内容摘要
随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。本文基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。
关键词：稳压电源、单片机、数控直、D/A转换
引 言
数控直流稳压电源是一种常见的电子仪器，广泛的用于电子电路，教学实验和科学研究等领域。目前实用的直流稳压电源大部分是线性电源。利用分离器件组成，其体积大，功率底，可靠性差，操作使用不方便，自我保护功能不够，因而故障率高。随着电子科技的飞速发展，各种电子，电器设备对稳压电源的性能要求日益提高，稳压电源不断差朝着小型化，高效率，低成本，高可靠性，低电磁干扰，模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计制造出来的新一代稳压电源不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越，而且单片机具有计算和控制功能，利用它对采样技术进行各种计算，从而可排除和减少由于骚扰信号和模拟电路因起的误差，大大提高稳压电源输出电压和输出电流精度，降低了对模拟电路的要求。智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护检测系统，确保电源运行可靠。输出电压和限制电流采用数字显示，输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。