1、 1 高效直流稳压电源的设计 1 摘 要 直流稳压电源的应用非常的广泛，现在采用串联稳压的直流稳压电源，往往需要背负较大的散热器，采用开关稳压的直流稳压电源的效率高，但电源的输出纹波较大，对负载的适应性要求较高。 质量优良的 数控稳压电源 ，才能满足各种电子线路的要求 。本文主要介绍基于单片机的数控直流稳压电源的设计。将单片机数字控制技术 , 有机地融入直流稳压电源的设计中 , 就能设计出一款高性价比的多 功能数字化通用直流稳压电源。 关键词 直流稳压电源 , 单片机 , 数字控制 2 Abstract DC regulated power supply applications is ver
2、y broad, now the series voltage stabilizing DC voltage stabilizing power supply, often need to bear a larger radiator, adopts high efficiency switching regulator of DC stabilized power supply, but supply output ripple larger, adaptability to load requirements higher. Quality control of power supply,
3、 in order to meet the requirements of all kinds of electronic circuits. This paper mainly introduces the design of NC DC power supply based on MCU. Digital control technology will be integrated into the DC regulated power supply design, you can design a cost-effective digital versatile digital DC po
4、wer supply. Keywords regulated power supply of direct current; single2ch ip m icrocomputer, digital control 3 目 录 1.1设计任务与要求 . 8 1.1.1 设计任务 . 8 1.1.2 设计要求 . 8 1.2方案的选择与论证 . 8 1.2.1 总体设计方案 . 8 1.2.1.1 方案一 . 8 1.2.1.2 方案二 . 9 1.2.1.3 方案三 . 10 1.2.1.3 方案比较 . 11 第 3章 硬件电路设计分析 . 14 3.1 主控芯片 . 14 3.1.1 ST
5、C89C52 最小系统 . 16 3.2 D/A 转换模块电路 . 16 3.3 A/D 转换电路 . 20 3.4 按键电路设计 . 21 3.5 显示电路 . 22 3.5.1 数码管分类 . 24 3.5.2 驱动方式 . 25 3.6 MAX7221 电路 . 26 2 MAX7221 功能简介 . 27 4 2.1 MAX7221 的功能特点 . 27 2.2 MAX7221 引脚介绍 . 27 2.3 MAX7221 功能 . 28 2.3.1 串行数据输入和控制寄存器 . 28 2.3.2 省电模式 . 28 2.3.3 译码 /非译码模式 . 29 2.3.4 亮度控制寄存器
6、. 30 2.3.6 显示测试模式和空操作模式 . 31 3.7 电源电路 . 32 3.7.1 整流电路 . 32 3.7.2 滤波电路 . 34 3.7.3 稳压电路 . 37 3.8 PROTEL 简介 . 38 3.8.1 原理图的设计流程 . 38 3.8 本章小结 . 40 第 4 章 软件系统 . 41 4.1 KEIL 软件介绍 . 41 4.2 KEIL 软件的应用 . 42 4.2.1 Keil 软件的作用 . 42 4.2.2 Keil 软件的操作流程 . 42 4.2主程序流程 . 50 4.3按键处理程序流程 . 52 5 4.4本章小结 . 53 结束语 . 54
7、参考文献 . 55 致 谢 . 56 附 录 . 57 附录 A 整体硬件电路图 . 57 附录 B 程序 . 58 6 绪 论 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
8、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
9、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。目前在电力电子器件方面， 几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而 且经常跳变，使用麻烦。 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7 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。 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
10、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。 4)系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不像模拟器件那样存在差异，所以，其一致性很好。由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下降。 8 第一章 系统设计 1.1 设计任务与要求 1.1.1设计任务 设计基于单片机控制的数控直流电压源为电子设备供电 ，设计一个效率较高且输出纹波较小的直流稳压电源，能够采用数字调节电压输出，并用计算机绘制所有的电路图和印刷电路图。 1.1.2设计要求 （ a） 输出电压范围 ：
11、 0-30V， 步进值为 ： 0.1V （ b） 输出电压范围 ： 0-2A，步进值为 ： 0.01A （ c） 纹波电压 ： 100mV； （ d） 效率： 75% （ e） 用数字显示输出电压 1.2 方案的选择与论证 1.2.1 总体设计方案 1.2.1.1 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双计数器完成系统的控制功能，其中二进制计数器的输出经过 D/A变化后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。十进制计数器经过译码后驱动数码管显示输出电压值，为了使系统正常工作，必须使双计数器同步工作。方案一原 理框图如图 1所示： 9 图 1 方案一原理框图 1.2.1.2 方案二 此方案不同于方案一 之处在于使用一套十进制计数器，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 变换后控制误差放大的基准电压来实现输出步进。由于只使用了一套计数器，回避了方案一中必须保证双计数器同步的问题，但由于控制路径烧录在 EPROM中，使系统设计灵活性降低。方案二原理框图如图 2所示： 整流滤波电路 调整管 过流保护 电源 误差放大 D/A 转换 二进制 计数器 十进制 计数器 时钟、控制 电压预置 步进加 步进减 译码显 示
