開關(guān)穩(wěn)壓電源畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計題目：開關(guān)穩(wěn)壓電源 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.1 設(shè)計思路7</p><p>　　1.2 方案的論證7</p><p>　　1.2.1 DC-DC

2、主回路7</p><p>　　1.2.2 控制方法及實現(xiàn)方案8</p><p>　　1.2.3 提高效率的方法及實現(xiàn)方案9</p><p>　　2 電路設(shè)計與參數(shù)計算10</p><p>　　2.1 DC-DC回路器件的選擇及參數(shù)計算10</p><p>　　2.2 控制電路設(shè)計與參數(shù)計算11</p&

3、gt;<p>　　2.3 保護電路設(shè)計與參數(shù)計算12</p><p>　　2.4 數(shù)字設(shè)定及顯示電路的設(shè)計13</p><p>　　3測試方法與數(shù)據(jù)13</p><p>　　3.1 測量輸出電壓U0可調(diào)范圍13</p><p>　　表1 輸出電壓調(diào)可調(diào)范圍13</p><p>　　3.3 測

4、量電壓調(diào)整率SU13</p><p>　　3.4 測量負載調(diào)整率SI14</p><p>　　負載空載時,輸出端電壓為12V；負載電流為 2A時,輸出端電壓為5V?？捎嬎愠鲭妷赫{(diào)節(jié)率 3.61%＜5%14</p><p>　　3.5 測量輸出噪聲紋波電壓峰峰值14</p><p>　　4系統(tǒng)的軟件設(shè)計.................

5、....................17</p><p>　　5系統(tǒng)測試...............................................................................21</p><p>　　5.1測試方法與數(shù)據(jù)分析...............................23</p><p>

6、;　　5.2 電壓調(diào)整率的測量方法...........................23</p><p>　　5.3輸出紋波的測定..............................23</p><p>　　5.4電源效率的測量...................................23</p><p><b>　　6心得體會&

7、lt;/b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　基于電路設(shè)計的要求，開關(guān)穩(wěn)壓電源電路主要由隔離變壓、整流濾波、DC-DC變換器、控制系統(tǒng)、顯示等電路模塊組成。</p><p>　　選擇了Boost升壓變換器實現(xiàn)DC-DC變換，電路結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換效率高；選用小導(dǎo)通電阻、高開關(guān)速度的IRF640管為開關(guān)管，選用快速

8、恢復(fù)二極管RHRP15120整流，減少反向?qū)〞r間，降低損耗。控制系統(tǒng)選用單片機ADuC812和脈寬調(diào)制控制器SG3525通過雙閉環(huán)回路共同控制DC-DC變換電路，實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定、可調(diào)；SG3525產(chǎn)生高頻脈沖控制DC-DC變換，ADuC812實現(xiàn)顯示、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、過流保護、處理電壓反饋信號、對ADuC812進行控制、顯示和人機交換等功能。以凌陽16位單片機為控制核心，具有電壓可預(yù)置；可步進調(diào)整；輸出電壓、預(yù)置電壓、輸出電流同

9、時顯示；過流保護及自動恢復(fù)功能。并較好的完成了基本和發(fā)揮部分的各項指標。另外又增加了30V-36V精確調(diào)整、語音播報及人性化的聲光警示功能。系統(tǒng)主要包括：凌陽SPCE061A精簡開發(fā)板、鍵盤與LCD顯示電路、整流濾波電路、開關(guān)控制電路、反饋控制電路等。</p><p>　　通過實驗驗證電路實現(xiàn)了設(shè)計要求的全部基本指標，并且DC-DC變換效率達到85%。電路設(shè)計還有很多不足，各項設(shè)計指標還有待進一步提高。</

10、p><p>　　關(guān)鍵詞： 開關(guān)穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)、設(shè)計 開關(guān)管 濾波電容 儲能電感</p><p>　　Design based on circuit, switch mode power supply circuit consists of isolating transformer, Rectifier filtering and DC-DC converters, control sy

11、stems, displays and other circuit modules. Select a Boost boost converter implements DC-DC transform, circuit structure simple, the conversion efficiency is high; use small on-resistance, high switching speed IRF640 tube

12、 for switching valve, choose fast recovery diode RHRP15120 rectifier, reducing reverse conduction time, reduce losses. Control systems </p><p>　　Tags: switching power supply's structure, design switch tu

13、be filter capacitor inductance</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　開關(guān)穩(wěn)壓電源(以下簡稱開關(guān)電源)問世后，在很多領(lǐng)域逐步取代了線性穩(wěn)壓電源和晶閘管相控電源。早期出現(xiàn)的是串聯(lián)型開關(guān)電源，其主電路拓撲與線性電源相仿，但功率晶體管工作于開關(guān)狀態(tài)。隨著脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)的發(fā)展，PWM開關(guān)電源問世，它的特點是用20k

14、Hz的載波進行脈沖寬度調(diào)制，電源的效率可達65%~70%，而線性電源的效率只有30％~40％。因此，用工作頻率為20 kHz的PWM開關(guān)電源替代線性電源，可大幅度節(jié)約能源，從而引起了人們的廣泛關(guān)注，在電源技術(shù)發(fā)展史上被譽為20kHz革命。 隨著超大規(guī)模集成(ultra-large-scale-integrated-ULSI)芯片尺寸的不斷減小，電源的尺寸與微處理器相比要大得多；而航天、潛艇、軍用開關(guān)電源以及用電池的便攜式電子設(shè)備(如手提

15、計算機、移動電話等)更需要小型化、輕量化的電源。因此，對開關(guān)電源提出了小型輕量要求，包括磁性元件和電容的體積重量也要小。此外，還要求開關(guān)電源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。這一切高新要求便促進了開關(guān)電源的不斷發(fā)展和進步。電源裝置是電力電子技術(shù)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，其中高頻開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源由于具有效率高、體積小</p><p><b>　　前言</b></p><p&g

16、t;　　開關(guān)電源的電路組成,工作原理及其優(yōu)點開關(guān)電源的工作原理 </p><p>　　開關(guān)電源有許多種，像正激式、反激式、半橋式、等等。不管什么式，它都是把直流電變成脈沖式的交流電，或控制脈沖的頻率達到穩(wěn)壓的目的，或控制脈沖的脈寬來達到穩(wěn)壓的目的，各種程式各有優(yōu)點。不同的開關(guān)電源有不同的用途。</p><p>　　開關(guān)電源一般都采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，其特點是效率高

17、、功率密度高、可靠性高。</p><p>　　PWM電路常選用電流控制型。該脈寬調(diào)制器能產(chǎn)生頻率固定而脈沖寬度可以調(diào)節(jié)的驅(qū)動信號，控制大功率開關(guān)管的通斷狀態(tài)來調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，達到穩(wěn)壓目的，鋸齒波發(fā)生器提供恒定的時鐘頻率信號，利用誤差放大器的電流測定比較器形成電壓閉環(huán)，利用電流測定、電流測定比器構(gòu)成電流閉環(huán)，在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感電流的信號與誤差放大器輸出信號進行比較，從而調(diào)節(jié)驅(qū)動信號的占空比使

18、輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。 </p><p>　　假如電源電壓變化或負載發(fā)生變化使輸出電壓升高時，則脈寬調(diào)制器就會改變驅(qū)動信號的脈沖寬度，即減小輸出PWM波形的占空比，使大功率晶體管導(dǎo)通的時間變短，斬波后的電壓平均值下降，從而達到穩(wěn)壓目的，反之亦然。</p><p>　　開關(guān)電源與線性電源的區(qū)別：</p><p>　　線性電源，開關(guān)電源區(qū)別 <

19、/p><p>　　線性電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，因而發(fā)熱量大，效率低（35%左右），需要加體積龐大的散熱片，而且還需要同樣也是大體積的工頻變壓器，當要制作多組電壓輸出時變壓器會更龐大。 </p><p>　　開關(guān)電源的調(diào)整管工作在飽和和截至狀態(tài)，因而發(fā)熱量小，效率高（75％以上）而且省掉了大體積的變壓器。但開關(guān)電源輸出的直流上面會疊加較大的紋波（50mV at 5V output typic

20、al），在輸出端并接穩(wěn)壓二極管可以改善，另外由于開關(guān)管工作是會產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾，也需要在電路中串連磁珠加以改善。相對而言線性電源就沒有以上缺陷，它的紋波可以做的很?。?mV以下）。 </p><p>　　對于電源效率和安裝體積有要求的地方用開關(guān)電源為佳，對于電磁干擾和電源純凈性有要求的地方（例如電容漏電檢測）多選用線性電源。另外當電路中需要作隔離的時候現(xiàn)在多數(shù)用DC－DC來做對隔離部分供電（DC-DC從其工

21、作原理上來說就是開關(guān)電源）。還有，開關(guān)電源中用到的高頻變壓器可能繞制起來比較麻煩 </p><p>　　開關(guān)電源和線性電源在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上是完全不一樣的，開關(guān)電源顧名思義有開關(guān)動作，它利用變占空比或變頻的方法實現(xiàn)不同的電壓，實現(xiàn)較為復(fù)雜，最大的優(yōu)點是高效率，一般在90％以上，缺點是文波和開關(guān)噪聲較大，適用于對文波和噪聲要求不高的場合；而線性電源沒有開關(guān)動作，屬于連續(xù)模擬控制，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對簡單，芯片面積也較小，成本較低

22、，優(yōu)點是成本低，文波噪聲小，最大的缺點是效率低。它們各有有缺點在應(yīng)用上互補共存！</p><p>　　1 系統(tǒng)方案設(shè)計與論證</p><p><b>　　1.1 設(shè)計思路</b></p><p>　　基于題目的基本要求，可以采用圖1所示的方案。系統(tǒng)主要由隔離變壓、整流濾波、DC—DC變換器、控制系統(tǒng)、顯示等電路模塊組成。隔離變壓模塊實現(xiàn)220

23、VAC變壓為18VAC，再經(jīng)整流濾波電路轉(zhuǎn)換為直流電壓；控制器模塊實現(xiàn)數(shù)碼管顯示、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、過流保護、DC—DC電壓輸出控制和穩(wěn)壓、顯示、人機交換等功能;過流保護電路實現(xiàn)輸出電流過流保護功能；同時，電壓負反饋電路進一步對負載電壓進行精確控制。</p><p><b>　　1.2 方案的論證</b></p><p>　　1.2.1 DC-DC主回路</p

24、><p>　　設(shè)計的要求是進行升壓變換，選擇了Boost變換器。Boost換器電路結(jié)構(gòu)簡單，由開關(guān)管、二極管、電感、電解電容等元件組成，便于進行電路設(shè)計，穩(wěn)壓性能優(yōu)，并且轉(zhuǎn)換效率高。原理圖如圖2所示。</p><p>　　1.2.2 控制方法及實現(xiàn)方案</p><p>　　控制系統(tǒng)有兩種設(shè)計方案：</p><p>　　(1) 方案一：單片機來實現(xiàn)

25、整個系統(tǒng)的控制。</p><p>　　該方案的優(yōu)點：布線簡單，硬件設(shè)計節(jié)省時間；</p><p><b>　　該方案的缺點：</b></p><p>　?、笨刂栖浖幊坦ぷ髁看?、難度大；</p><p>　　⒉所有的控制都由單片機來實現(xiàn)，對單片機的硬件資源要求很高；</p><p>　　⒊該設(shè)計要

26、求對DC-DC變換器實現(xiàn)PWM控制的開關(guān)頻率至少要為100KHZ，這是單片機難于實現(xiàn)的。</p><p>　?。?）方案二：單片機和脈寬調(diào)制型控制器共同實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制。</p><p><b>　　該方案的優(yōu)點：</b></p><p>　?、笨刂葡到y(tǒng)軟件編程工作量較小，難度不大；</p><p>　　⒉用脈寬調(diào)制型

27、控制器實現(xiàn)PWM控制，產(chǎn)生頻率為100KHZ的脈沖較容易，并且完全由硬件產(chǎn)生高頻脈沖，實時性好；</p><p>　　⒊單片機控制的任務(wù)較輕，對單片機硬件資源要求不高。</p><p><b>　　該方案的缺點：</b></p><p>　?、庇布娖髟O(shè)計難度較大；</p><p>　　⒉電路板布線工作量較大。</

28、p><p>　　經(jīng)過方案比較與論證，最終確定用方案二-----單片機和脈寬調(diào)制型控制器共同實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制。系統(tǒng)的組成框圖如圖2所示，脈寬調(diào)制器產(chǎn)生高頻脈沖直接控制DC-DC變換模塊，單片機實現(xiàn)數(shù)碼管顯示、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、過流保護、處理電壓反饋信號、對脈寬調(diào)制器進行控制、顯示和人機交換等功能; 過流保護電路使負載電流不超過2.5A；負載電壓負反饋電路進一步對負載電壓進行精確控制。</p><

29、p>　　1.2.3 提高效率的方法及實現(xiàn)方案</p><p>　　設(shè)計電路時，采取了以下方法降低損耗，提高DC-DC轉(zhuǎn)換效率：</p><p>　　⑴ 通過提高工作頻率，讓工作頻率達到100KHZ；</p><p>　?、七x用小導(dǎo)通電阻、高開關(guān)速度的MOSTET，降低MOSFET開關(guān)損耗。選用了IRF640（VDSS= 200 V， RDS(on) <

30、0.18 ?，ID= 18 A）</p><p>　?、沁x用快速恢復(fù)整流二極管，減少反向?qū)〞r間，減少損耗。選用了肖特基二極管RHRP15120，恢復(fù)時間trr < 65ns。</p><p>　　2 電路設(shè)計與參數(shù)計算 系統(tǒng)總原理圖</p><p>　　2.1 DC-DC回路器件的選擇及參數(shù)計算</p>&

31、lt;p>　　根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求---電感電流連續(xù)模式的Boost變換器，輸入電壓Vs=18～24V，輸出電壓Vo=12V，5V輸出電流Io=0～2A,開關(guān)頻率fs=100kHZ,設(shè)定紋波電流ΔVo＜1V，分別計算電感、電容器和二極管的參數(shù)：</p><p>　　2.2 控制電路設(shè)計與參數(shù)計算</p><p>　　控制系統(tǒng)是設(shè)計的關(guān)鍵部分，由單片機系統(tǒng)和脈寬調(diào)制控制器共同來控制DC-

32、DC變換電路，實現(xiàn)電壓穩(wěn)定輸出，達到設(shè)計的所有指標。單片機選用高集成度自帶D/A和A/D轉(zhuǎn)換的單片機ADuC812；脈寬調(diào)制控制器選用具有欠壓鎖定、系統(tǒng)故障關(guān)閉、軟起動延時PWM驅(qū)動等功能的SG3525芯片。</p><p>　　控制系統(tǒng)的電路圖如圖3所示，采用雙閉環(huán)控制電路來實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。負載的電壓經(jīng)R1取樣反饋到SG3525的引腳1端（誤差放大器反向輸入端）；單片機ADuC812采集R1取樣電壓，通過軟件

33、進行PID調(diào)節(jié)，D/A轉(zhuǎn)換后反饋到SG3525的引腳2端（誤差放大器同向輸入端）；SG3525的引腳1、2的電壓通過芯片內(nèi)部誤差放大器比較并輸出誤差電壓Vea，Vea通過比較器與鋸齒波進行比較，11腳輸出一個脈寬可變的PWM脈沖來調(diào)節(jié)DC-DC變換電路，最終實現(xiàn)輸出電 壓穩(wěn)定、可調(diào)。</p><p>　　2.3 保護電路設(shè)計與參數(shù)計算</p><p>　　如圖3當電路穩(wěn)定輸出36伏，若流經(jīng)

34、負載的電流為2.5安，R7（阻值0.3歐，康銅絲擾制）的壓降為0.75V，即第10引腳電壓為0.75伏，觸發(fā)PWM輸出關(guān)閉，實現(xiàn)了電路過流保護功能，動作電流為Io(th)=2.5+ 0.2A。</p><p>　　2.4 數(shù)字設(shè)定及顯示電路的設(shè)計</p><p>　　數(shù)字設(shè)定及顯示功能由單片機ADuC812來實現(xiàn)，具體的電路設(shè)計和控制程序見附錄。通過按鍵設(shè)定送到SG3525的電壓、調(diào)節(jié)數(shù)碼

35、管的顯示模式,按鍵詳細功能如下:</p><p>　　鍵1: 模式鍵-----切換上升/下降功能、電流顯示和電壓顯示。</p><p><b>　　鍵2: 上升</b></p><p><b>　　鍵3: 下降</b></p><p><b>　　3測試方法與數(shù)據(jù)</b><

36、;/p><p>　　3.1 測量輸出電壓U0可調(diào)范圍</p><p>　　通過調(diào)節(jié)給定變阻器或D/A輸出電壓調(diào)節(jié)SG3525第2腳輸入給定電壓,用數(shù)字萬用表測量輸出端可穩(wěn)定輸出30～36V。調(diào)節(jié)第2腳電壓，測得輸出電壓的實驗數(shù)據(jù)如表1所示。</p><p>　　表1 輸出電壓調(diào)可調(diào)范圍 </p><p>　　3.2 測量輸出電流Iomax

37、</p><p>　　選用18歐大功率電阻,在直流輸出電壓為36伏時,通過萬用表測得輸出電流達到 2A。</p><p>　　3.3 測量電壓調(diào)整率SU</p><p>　　DC-DC模塊，輸入電壓U2從15V變到21伏，輸出電流為2A時，對應(yīng)的輸出電壓Uo和電壓調(diào)整率SU實驗數(shù)據(jù)如表2所示。</p><p>　　表2 電壓調(diào)整率SU實驗

38、數(shù)據(jù)</p><p>　　3.4 測量負載調(diào)整率SI </p><p>　　負載空載時,輸出端電壓為12V；負載電流為 2A時,輸出端電壓為5V?？捎嬎愠鲭妷赫{(diào)節(jié)率 3.61%＜5%</p><p>　　3.5 測量輸出噪聲紋波電壓峰峰值</p><p>　　先用示波器將整個波形捕獲，然后將關(guān)心的紋波部分放大觀察和測量（自動測量或光標測量

39、均可），同時還要利用示波器的FFT功能從頻域進行分析最大紋波電壓（用紋波電壓峰峰值表示）。當輸出電壓為36V時，不同時段經(jīng)多次測量紋波峰峰值Uopp≤1V。</p><p><b>　　1系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　圖1系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　2 方案比較與論證</b

40、></p><p>　　2.1 DC-DC變換電路的選擇</p><p>　　方案一：單端正激式變換器</p><p>　　該種方式電路結(jié)構(gòu)簡單，但其變壓器利用率低且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合自己繞制,體積也較大。</p><p>　　方案二: 雙管正激式變換器</p><p>　　雙管正激變換器由于具有開關(guān)電壓應(yīng)力低，內(nèi)

41、在抗橋臂直通能力強，可靠性高,變壓器利用率高體積小等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于高輸入電壓的中、大功率等級的電源產(chǎn)品中。因此系統(tǒng)采用方案二。</p><p>　　2.2 控制方案的選擇</p><p>　　方案一：采用AT89C51作為控制器</p><p>　　采用AT89C51單片機進行控制。AT89C51價格低廉，結(jié)構(gòu)簡單,且資料豐富；但是51單片機系統(tǒng)資源有限，8位控

42、制器，運算能力有限,且沒有內(nèi)置AD/DA轉(zhuǎn)換器，需要外接大量外圍電路，編程需要價格昂貴的編程器及仿真器，不便于系統(tǒng)開發(fā)。</p><p>　　方案二：采用凌陽SPCE061A作為控制器</p><p>　　采用SPCE061A單片機進行控制。SPCE061A凌陽單片機具有強大功能的16位微控制器，它內(nèi)部集成7路10位ADC和2通道10位DAC，可以直接用于電流電壓采集，以及數(shù)字控制輸出；且

43、其存儲空間大，能配合LCD液晶顯示的字模數(shù)據(jù)存儲及語音的存儲。采用SPCE061A單片機，能將相當一部分外圍器件結(jié)合到一起，使用方便，抗干擾性能提高。本設(shè)計需要使用的軟件資源比較簡單，只需要完成數(shù)控部分、鍵盤輸入、語音播報以及顯示輸出功能。系統(tǒng)采用方案三</p><p>　　2.3 PWM直接驅(qū)動與模擬圖騰柱驅(qū)動的論證</p><p>　　方案一：TL494PWM輸出直接驅(qū)動</p&

44、gt;<p>　　TL494內(nèi)置功率驅(qū)動晶體管，可提供500ms驅(qū)動能力，足以滿足開關(guān)管（IRF3205）的驅(qū)動要求，但是從效率考慮，不采用直接驅(qū)動。</p><p>　　方案二：模擬圖騰柱輸出驅(qū)動</p><p>　　由于采用模擬圖騰柱驅(qū)動電路，使PWM波的上升下降沿時間短，降低其在開關(guān)管上的功耗，從而提高其輸出效率。故采用方案二。</p><p>

45、　　2.4 PWM產(chǎn)生方式</p><p>　　方案一：由單片機直接產(chǎn)生</p><p>　　SPCE061A單片機可以直接輸出可調(diào)PWM波，雖然應(yīng)用簡單，但是其輸出脈寬最小調(diào)節(jié)范圍較大，不利于精確控制。</p><p>　　方案二：由三角波比較產(chǎn)生</p><p>　　采用三角波與可調(diào)電壓經(jīng)比較器比較，也可以實現(xiàn)脈寬可調(diào)，但是驅(qū)動能力有限，

46、用運算放大后，可以滿足要求，但是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于制作。</p><p>　　方案三：使用PWM集成控制器</p><p>　　使用單芯片的PWM集成控制器，電路結(jié)構(gòu)簡單，便于用單片機進行控制，配合模擬圖騰柱電路，驅(qū)動開關(guān)管較為理想。故系統(tǒng)采用方案三。</p><p>　　2.5電流取樣電阻的選擇方案</p><p>　　產(chǎn)生電流可以采用在

47、電阻兩端加電壓的方法，測量電流一般采用的方法是測量電流流經(jīng)電阻兩端的電壓進行間接計算得到的。因此在產(chǎn)生電流或者測量電流值時，取樣電阻的選擇非常重要。</p><p>　　方案一：采用普通電阻</p><p>　　在電流比較小的情況下，普通的1/4W 或者1/8W 的電阻可以被用作電流測量，但是本題需要測量的是最大輸出電流需要達到2A的電源。因此即使是比較小的電阻，通過2A 電流時功率也會大

48、大超過普通電阻的額定功率，電阻將被燒斷。因此在本系統(tǒng)中，測量電流的取樣電阻不能使用普通電阻。</p><p>　　方案二：采用大功率電阻</p><p>　　為了滿足流過大電流的要求，可以采用大功率電阻，通過2A 電流時一定不會被燒斷。但是此時流過的大電流將會使電阻大量發(fā)熱，導(dǎo)致電阻溫度急劇上升，將產(chǎn)生很大的測量誤差。因此不能使用溫度漂移嚴重的普通大功率電阻。</p><

49、;p>　　方案三：采用康錳銅電阻絲</p><p>　　康錳銅電阻絲是電流測量中很常用取樣電阻，其特點在于溫度漂移量非常小。經(jīng)過測試，在1Ω的康錳銅電阻絲上通過約2A 電流，由于產(chǎn)生的熱量引起的升溫，只會引起0.02Ω左右的阻值變化，對電流的穩(wěn)定起了很重要的作用。另一方面，1Ω的康錳銅電阻絲約長1m，由于和外界接觸面積大，即使通過大電流也能很快的散熱，進一步的減小溫度漂移帶來的影響。鑒于上面分析，本設(shè)計采用

50、方案三。</p><p>　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件的整體組成部分</p><p>　　系統(tǒng)硬件整體分為電源電路和控制電路兩部分，通過單片機實現(xiàn)電源輸出的采樣及顯示，過流保護，及閉環(huán)控制。兩部的有機結(jié)合，將單調(diào)的電源變得更加智能化，人性化。       </p>

51、<p>　　電源電路工作原理，220V市電首先進入150W變壓器，18V 交流輸出，經(jīng)過大功率整流橋整流，后又經(jīng)三個4700uf的電容并聯(lián)濾波，輸出大功率直流電源，通過雙管正激式結(jié)構(gòu)，采用TL494作為PWM控制芯片，產(chǎn)生196K 交流電壓，再經(jīng)升壓變壓器，整流濾波電路，使其輸出要求值電壓。電壓調(diào)節(jié)為脈寬調(diào)制型，并引入反饋調(diào)節(jié)，使主電路輸出更加穩(wěn)定。下圖為DC-DC主回路的拓撲結(jié)構(gòu) DC-D

52、C主回路拓撲結(jié)構(gòu)</p><p>　　TL494內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　PWM控制電路圖</b></p><p>　　控制電路采用凌陽61單片機，加外圍采樣電路，PWM產(chǎn)生控制電路，鍵盤、顯示電路及一些指示電路，組成一個完整閉環(huán)控制系統(tǒng)。電源由于凌陽SPCE061A內(nèi)置AD/DA,不需要設(shè)計此部分電路；外圍采樣電路采用比例電壓采

53、樣電路，康銅電阻電流采樣電路，可以較準確地采集到電源輸出信號；PWM產(chǎn)生及控制采用TL494加單片機控制方式 ；顯示電路采用SPLC501液晶模組；鍵盤為四按鍵式，設(shè)置鍵、確認鍵、上調(diào)整鍵、下調(diào)整鍵；另外加有輸入指示燈，輸出指示燈，過流警示燈。整個系統(tǒng)經(jīng)過測試，單元電路能夠很好的協(xié)調(diào)工作。</p><p>　　3.2各單元電路的設(shè)計.</p><p>　　3.2.1主電源電路的設(shè)計<

54、/p><p><b>　　圖3主電源電路圖</b></p><p>　　在進行電源設(shè)計初期，考慮到最大電流輸出達2A，及具有2.5A動作電流的功率要求，一切器件均以大功率要求進行計算設(shè)計。下表為部分器件選用的參數(shù)。</p><p><b>　　表1器件參數(shù)表</b></p><p>　　開關(guān)電路的設(shè)計，

55、開關(guān)電路采用雙管正激式變換設(shè)計，其屬于雙端式變換電路它的高頻變壓器工作于磁滯回線兩側(cè)，是一種設(shè)計簡單，工作合理的線路，適用范圍比較廣，MOSFET開關(guān)管（IRF3205）由基級驅(qū)動電路激勵交替導(dǎo)通與截至輸入直流電壓變換成高頻方波交流電壓，很好地解決了耐壓級飽和壓絳問題。</p><p>　　驅(qū)動電路采用TL494，是一種衡頻脈寬調(diào)制控制器，內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器震蕩頻率可通過一個外部的電阻和一個電容進行調(diào)節(jié)，其震蕩

56、頻率計算公式為：         </p><p>　　系統(tǒng)使用的電阻為5.1kΩ, 電容為0.001uF,故其震蕩頻率為196KHz.芯片內(nèi)部內(nèi)置誤差放大器內(nèi)置5V基準參考電壓，對于PWM脈寬調(diào)制非常方便。但是其輸出不為圖騰柱輸出，故電路模擬圖騰柱輸出，使其上升下降沿時間變短，提高開關(guān)管的導(dǎo)通效率，其應(yīng)用電路圖見附錄。&l

57、t;/p><p>　　3.2.2閉環(huán)反饋電路的設(shè)計</p><p>　　該部分的設(shè)計采用電阻比例電路，考慮到功耗，及檢測吸收能力，通過實驗測試，R2=150K,R11=5K(可調(diào))，R4=10K， 在既滿足反饋要求，且功耗低。 </p><p>　　3.2.3過流保護及自動恢復(fù)電路的設(shè)計</p><p>　　本電路采用溫度漂移小的康銅錳

58、銅絲作為采樣電阻，其電阻率為1.3Ω/m,考慮到單片機的識別能力及功耗問題，經(jīng)反復(fù)測試，選用電阻值為0.4Ω，可以精確采樣到其兩端電壓，經(jīng)過公式：</p><p>　　計算輸出電流值，當其輸出達到2.5A時，控制TL494進行過流動作保護。當電流故障排除后，電源輸出自動恢復(fù)。</p><p><b>　　4系統(tǒng)的軟件設(shè)計</b></p><p>

59、;　　圖4為系統(tǒng)主程序流程圖。系統(tǒng)初始化后，通過上下調(diào)整鍵，步進1V調(diào)整；當預(yù)設(shè)鍵按下，系統(tǒng)進入預(yù)設(shè)調(diào)整，通過上下調(diào)整鍵1V步進調(diào)整，完成按確定鍵，系統(tǒng)輸出預(yù)設(shè)值；當系統(tǒng)輸出電流達到2.5A,系統(tǒng)自動斷開輸出，進行保護動作及語音提示報警，并且在排除過流保護后，電源自動恢復(fù)正常狀態(tài)。</p><p><b>　　系統(tǒng)主程序流程圖</b></p><p><b>

60、;　　5系統(tǒng)測試</b></p><p>　　5.1測試方法與數(shù)據(jù)分析</p><p>　　負載調(diào)整率的測試方法：</p><p>　　通過一個大功率可調(diào)電阻及數(shù)字萬用表將輸入電壓調(diào)節(jié)到18v，改變功率電阻的阻值測量輸出端電壓，其測得數(shù)據(jù)如表1所示?？伤愠鲭娫吹碾妷赫{(diào)整率為0.02。原因可能是變壓器沒有工作在最好狀態(tài)另外線圈手工繞制較粗糙，可以改變變壓

61、器的加工精度提高負載調(diào)整率。</p><p><b>　　表2負載調(diào)整率測試</b></p><p>　　5.2 電壓調(diào)整率的測量方法： </p><p>　　用大功率可調(diào)電阻將輸入15v的電源輸出的電流調(diào)至2A，再調(diào)節(jié)輸入電壓，用數(shù)字萬用表測得輸出端的電壓，測得數(shù)據(jù)如下表。可算出電源的負載調(diào)整率為0.003，達到發(fā)揮部分的要求。</p

62、><p><b>　　表3電壓調(diào)整率測試</b></p><p>　　5.3輸出紋波的測定：</p><p>　　將輸出端的信號輸入DS5102CA型數(shù)字示波器可以直接讀到紋波的大小。我們測得的紋波峰峰值為600mv足以滿足題目紋波不大于1v的要求。</p><p>　　5.4電源效率的測量：</p><

63、p>　　測量DC-DC輸入端電壓和電流，從而得到輸入的功率；在電源的輸出端接一大功率滑動變阻器，測得其輸出的電流、電壓值，從而得到電源的效率。通過這種方法我們測得該電源的效率在80%左右。開關(guān)管變壓器功耗過高，改進方法提高開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，改進變壓器。</p><p><b>　　6心得體會：</b></p><p>　　經(jīng)過一個多月的努力我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了

64、,但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計的整個過程，頗有心得，其中有苦也有甜，艱辛同時又充滿樂趣,不過樂趣盡在其中！通過本次畢業(yè)設(shè)計，沒有接受任務(wù)以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計要求設(shè)計一個開關(guān)穩(wěn)壓電源，自行設(shè)計這對我將來踏上工作崗位是非常有幫助的。盡管上一屆的同學(xué)已經(jīng)完成的非常

65、出色，但是我仍然希望通過自己的努力完成設(shè)計并希望有所突破。這也是我對自己的考驗。于是本次設(shè)計過程中我完全按照軟件設(shè)計步驟的要求來進行，從課題分析開始，再進行總體設(shè)計、詳細設(shè)計,最后到系統(tǒng)實現(xiàn)。每一步都讓我將理論學(xué)習(xí)的知識應(yīng)用到實踐中去。也使我掌握了一整套規(guī)范的設(shè)計操作流程。 </p><p>　　在課題分析階段，由于本次是設(shè)計一個單片機控制系統(tǒng)，所以對其中的單片機的工作分析尤為重要。對指導(dǎo)老師提供的資料必須要吃透

66、。這是關(guān)鍵，從查閱資料、提出問題，到慢慢一一解決問題，老師給了我很大的幫助。 </p><p>　　詳細設(shè)計階段，首先考慮各電路模塊的主要功能及軟件的設(shè)計，分別進行安裝調(diào)試。其次，將寫好的程序進行上機調(diào)試，這時就遇到了非常大的困難，煩瑣的接口采集數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù),檢測，調(diào)用，很容易出錯。 </p><p>　　最后，系統(tǒng)運行環(huán)節(jié)。對已完成的程序和硬件系統(tǒng)相結(jié)合。調(diào)試時，由于控制邏輯上出現(xiàn)了一

67、點問題，使得硬件和軟件不能完全統(tǒng)一。當時我心里是非常焦急的，這一出錯也意味著前功盡棄。然而，在指導(dǎo)老師的分析與鼓勵下，我重新糾錯找到了錯誤并改正。使我意識到今后不論遇到什么情況都要分析原因，列出可能的情況后，沉著應(yīng)對，必然能“化險為夷”。 </p><p>　　下面我對整個畢業(yè)設(shè)計的過程做一下簡單的總結(jié)。</p><p>　　第一，接到任務(wù)以后進行選題。選題是畢業(yè)設(shè)計的開端，選擇恰當?shù)摹⒏?/p>

68、興趣的題目.</p><p>　　第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做畢業(yè)設(shè)計的前期準備工作，到圖書館、書店、資料室去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的?？傊?，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價值的，要一一記錄下來以備后用。 </p><p>　　第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個基礎(chǔ)上，綜合已有的資料來更透徹的分析題目

69、。 </p><p>　　第四，有了研究方向，就要動手實現(xiàn)。編寫源代碼的時候最好是編寫一個小模塊就進行調(diào)試，這樣可以避免設(shè)計的最后出現(xiàn)太多的錯誤而亂成一團糟。一步步地做下去之后，你會發(fā)現(xiàn)要做出來并不難，只不過每每做一會兒會發(fā)現(xiàn)一處錯誤要修改，就這樣在不斷的修改調(diào)試，再修改再調(diào)試。 </p><p>　　第五, 寫論文能提升以下幾個方面的能力:</p><p>　　1

70、、文字表述:論文里的語言非常講究，這方面需要繼續(xù)加強。</p><p>　　2、交流、討論:文章的大致內(nèi)容寫完后，一定要和老師、其他同學(xué)多交流，讓他們多提點建議。一些計量軟件使用方法，可以向?qū)W長們請教。</p><p>　　3、細心:模型公式編輯、標點符號、文章各段格式等，都需要細心。</p><p>　　4、搜索:需要搜索很多資料，如何在短時間找到你想要得資料，得

71、在搜索關(guān)鍵詞上有所設(shè)置才行。一些好的統(tǒng)計數(shù)據(jù)網(wǎng)站，需要隨時記錄下來，以便日后繼續(xù)使用。</p><p>　　我的心得也就這么多了，總之，這次畢業(yè)設(shè)計讓我學(xué)習(xí)到很多。雖然結(jié)束了，但這只能是一個開始。今后作為技術(shù)員，要學(xué)習(xí)的規(guī)范，程序設(shè)計語言還有很多。我們只有對自己有了更高的要求，才能作為動力不斷取得新的成績! 不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。 </p><

72、;p>　　在此要感謝我的指導(dǎo)老師xx老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做

73、的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻|</b></p><p>　　1]孫樹樸，鄭征等 電子電子技術(shù) 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社2000</p><p>　　[2]劉泉海，陳因等 電子電子技術(shù) 重慶：重慶大學(xué)出版社2004</p><

74、;p>　　[3]楊 旭，裴云慶，王兆安 開關(guān)電源技術(shù) 北京：機械工業(yè)出版社2003 </p><p>　　[4][日]原田耕介 主編 耿文學(xué) 譯 開關(guān)電源手冊 北京：機械工業(yè)出版社2004 </p><p>　　[5周志敏，周紀海 開關(guān)電源實用技術(shù)－設(shè)計與應(yīng)用 北京：人民郵電出版社2003

75、 </p><p>　　[6]周志敏，周紀海等 現(xiàn)代開關(guān)電源控制電路及應(yīng)用</p><p>　　[7]張占松，蔡宣三 開關(guān)電源的設(shè)計與應(yīng)用 北京：電子工業(yè)出版社2001 </p><p>　　[8]張占松 高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源 廣東科技出版社</p><p>　　[9]陳伯時 自動控制系統(tǒng) 中央廣播電視大學(xué)出版社

76、</p><p>　　[10]常敏慧 開關(guān)電源應(yīng)用、設(shè)計與維修 </p><p>　　[11]黃 燕 開關(guān)電源故障檢修方法</p><p>　　[ 12]羅亞非. 凌陽十六位單片機應(yīng)用基礎(chǔ). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003.12</p><p>　　[13]張占松. 開關(guān)電源的原理與設(shè)計. 電子工業(yè)出版社. 20

77、04.</p><p>　　[14 ] 曲學(xué)基等.新編高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源. 電子工業(yè)出版社. 2005.11</p><p>　　[15]葉治政葉靖國 開關(guān)穩(wěn)壓電源 [M].北京 ： 高等教育版 社 .1998. [16] 何希才 .新型開關(guān)電源及其應(yīng)用 [M].北京 ： 人民郵電 出版社 .1996.</p><p><b>　　源程序：<

78、;/b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<intrins.h></p><p>　　sbit RS = P3^5; //寄存器選擇輸入 </p><p>　　sbit RW = P3^6; //液晶讀/寫控制</p>

79、<p>　　sbit EN = P3^4; //液晶使能控制</p><p>　　sbit PSB = P3^7; //串/并方式控制</p><p>　　/****下面的這個code table是數(shù)字0__9****/</p><p>　　unsigned char code table[]={0x30,0x31,0x32,0x

80、33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39};</p><p>　　/****延時函數(shù)****/</p><p>　　void delay(unsigned char a)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int b,c;</p><

81、p>　　for(b=0;b<a;b++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(c=0;c<1000;c++)</p><p><b>　　{;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p&

82、gt;<b>　　}</b></p><p>　　/****判忙****/</p><p>　　bit busy ()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　bit a;</b></p><p><b>　　RS=

83、0;</b></p><p><b>　　RW=1;</b></p><p><b>　　EN=1;</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　a=P0&0x80;</p><p><b&

84、gt;　　EN=0;</b></p><p><b>　　return a;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****寫命令****/</p><p>　　void write_com(unsigned char com)</p>&l

85、t;p><b>　　{</b></p><p>　　while(busy());</p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　RS=0;</b></p><p><b>　　P0=com;</b></p>

86、<p><b>　　EN=1;</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　EN=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****寫數(shù)據(jù)****/</p&g

87、t;<p>　　void write_dat(unsigned char dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(busy());</p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　RS=1;</b&g

88、t;</p><p><b>　　P0=dat;</b></p><p><b>　　EN=1;</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　EN=0;</b></p><p><

89、b>　　}</b></p><p>　　/****寫字符串****/</p><p>　　void write_chinese(unsigned char code *s)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(;*s!='\0';s++)</p>

90、;<p><b>　　{</b></p><p>　　write_dat(*s);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****初始化****/</p><p>　　void

91、 initi()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　PSB=1;</b></p><p>　　delay(10);</p><p>　　write_com(0x30); //基本指令集</p><p><b>　　_nop_();

92、</b></p><p>　　write_com(0x02); //地址歸位</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　write_com(0x0c); //整體顯示打開，游標關(guān)閉</p><p><b>　　_nop_();</b></p>

93、;<p>　　write_com(0x01); //清除顯示</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　write_com(0x06); //游標右移</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　write_com(0x

94、80); //設(shè)定顯示的起始地址</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****主程序****/</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p&g

95、t;<p>　　initi(); //初始化</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　write_com(0x80); //第一行的顯示地址。</p><p>　　write_chinese("i'm a chinese.");//寫字符&

96、lt;/p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　write_com(0x90); //第二行的顯示地址。</p><p>　　write_dat(table[1]);</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p&

97、gt;　　write_com(0x88); //第三行的顯示地址。 </p><p>　　for(i=0;i<16;i++)</p><p>　　{write_dat(0x20+i);} //寫字符 </p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　write_co

98、m(0x98); //第四行的顯示地址。</p><p>　　for(i=0;i<16;i++)</p><p>　　{write_dat(0x30+i);} //寫字符</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　while(1); </p>&