簡(jiǎn)易可編程穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)(修改后文件)

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1、單位代碼11660單位名稱重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)論文論文題目：簡(jiǎn)易可編程穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)院：電子信息與自動(dòng)化學(xué)院組員：姓名：何展東學(xué)號(hào)：11007990208姓名：劉一步學(xué)號(hào)：11007990218姓名：黃鑫鵬學(xué)號(hào)：11007990211中國(guó)·重慶2013年12月簡(jiǎn)易可編程穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)緒論　直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多．但均存在以下問(wèn)題：輸出電壓是通過(guò)粗調(diào)

2、（波段開(kāi)關(guān)）及細(xì)調(diào)（電位器）來(lái)調(diào)節(jié)。這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí)（如1.02~1.03V），困難就較大。另外，隨著使用時(shí)間的增加，波段開(kāi)關(guān)及電位器難免接觸不良，對(duì)輸出會(huì)有影響。常常通過(guò)硬件對(duì)過(guò)載進(jìn)行限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高。本文設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)為核心的智能化高精度簡(jiǎn)易直流電源，克服了傳統(tǒng)直流電壓源的缺點(diǎn)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：1)易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使電源模塊的智能化程度更高，性能更完美。2)控制靈活，系統(tǒng)升級(jí)方便，甚至可以在線修改控制算

3、法，而不必改動(dòng)硬件線路。3)控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化，可以針對(duì)不同的系統(tǒng)(或不同型號(hào)的產(chǎn)品)，采用統(tǒng)一的控制板，而只是對(duì)控制軟件做一些調(diào)整即可。4)系統(tǒng)維護(hù)方便，一旦出現(xiàn)故障，可以很方便地通過(guò)RS232接口或RS485接口或USB接口進(jìn)行調(diào)試，故障查詢，歷史記錄查詢，故障診斷，軟件修復(fù)，甚至控制參數(shù)的在線修改、調(diào)試;也可以通過(guò)MODEM遠(yuǎn)程操作。5)系統(tǒng)的一致性好，成本低，生產(chǎn)制造方便。由于控制軟件不像模擬器件那樣存在差異，所以，其一致性很好。由于采用軟件控制，控制板的體積將大大減小，生產(chǎn)成本下降。6)易組成高可靠性的多模塊逆變電源

4、并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。為了得到高性能的并聯(lián)運(yùn)行逆變電源系統(tǒng)，每個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的逆變電源單元模塊都采用全數(shù)字化控制，易于在模塊之間更好地進(jìn)行均流控制和通訊或者在模塊中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的均流控制算法(不需要通訊)，從而實(shí)現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆變電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。17一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易可編程穩(wěn)壓電源。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇1～2個(gè)單元電路使用仿真軟件（例如Protuse等）進(jìn)行仿真調(diào)試。用計(jì)算機(jī)繪制所有的電路圖。1.1.2設(shè)計(jì)要求輸出電壓范圍3-12v，步進(jìn)值為0.1V電壓調(diào)整率Sv<0.05%V；電流調(diào)整率Si<0.03%

5、A；紋波電壓〈峰峰值<=5mA；具有過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)功能；用LCD1602顯示設(shè)置電壓1.2方案的選擇與論證1.2.1總體設(shè)計(jì)方案方案一：此方案采用傳統(tǒng)的調(diào)整管方案，主要特點(diǎn)在于使用一套十進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成系統(tǒng)的控制功能，一方面完成電壓的譯碼顯示，另一方面其輸出作為EPROM的地址輸入，而由EPROM的輸出經(jīng)D/A變換后去控制誤差放大的基準(zhǔn)電壓，以控制輸出步進(jìn)。方案二：17采用52系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，從而使輸出運(yùn)放的的電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大

6、小，可以經(jīng)過(guò)DAC0832進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。采用軟件方法來(lái)解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電流的步進(jìn)控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)以直流電源為核心，利用52系列單片機(jī)為主控制器，通過(guò)鍵盤來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電流，設(shè)置步進(jìn)等級(jí)可達(dá)0.1V，并可由數(shù)碼管顯示實(shí)際輸出電壓值和電壓設(shè)定值。利用單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器（DAC0832）輸出模擬量，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出DAC0832的輸出電流，隨著輸出電流的變化而輸出不同的電壓。單片機(jī)系統(tǒng)還兼顧對(duì)恒壓源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，

7、輸出電壓經(jīng)過(guò)電流/電壓轉(zhuǎn)變后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，經(jīng)單片機(jī)分析處理，通過(guò)數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電壓源。1.2.2方案的比較與論證1.2.2.1數(shù)控部分方案一采用中、小規(guī)模器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片很多，造成控制電路內(nèi)部接口信號(hào)繁瑣，中間相互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差。在方案二中采用單片機(jī)完成整個(gè)數(shù)控部分的功能，電路簡(jiǎn)單。1.2.2.1輸出部分方案一采用線性調(diào)壓電源，以改變其基準(zhǔn)電壓的方式使輸出不僅增加/減少，這樣不能不考慮整流濾波后的紋波對(duì)輸出的影響，而方案二中使用運(yùn)算放大器作前級(jí)的運(yùn)

8、算放大器，由于運(yùn)算放大器具有很大的電源電壓抑制比，可以大大減小輸出端的紋波電壓。在方案一中。為抑制紋波而在線性調(diào)壓電源輸出端并聯(lián)的大電容降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，這樣輸出的電壓難以跟