《电子设计竞赛简易稳压电源的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子设计竞赛简易稳压电源的设计（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子设计大赛论文简易数控直流稳压电源设计简易数控直流稳压电源设计2013 年年 5 月月 2 日日题目 名称简易数控直流稳压电源设计学院专业指导教师设计要求：（1）输出电压：范围 09.9V，步进 0.1V，纹波不大于 10mV；（2）输出电流：500mA；（3）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10V，5V。提高要求：（1）输出电压可预置在 09.9V 之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进 0.1V 不变） ；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等） 。比赛工作计划：（
2、1）查阅资料，设计硬件电路；（4.17-4.20）（2）硬件电路焊接； （4.21-4.23）（3）整机调试，编写设计报告（4.24-4.29）参考书籍：1单片微机原理及应用 ，第二版，机械工业出版社，2004 年 2 月。2C8051F 系列单片机原理与应用 ，张培仁，孙力，清华大学出版社，2013 年1 月第一版。3C 程序设计，谭浩强，第三版，清华大学出版社，2005 年 7 月第二版。参考文献：1何希才，张明莉。新趔稳压电源及应用实例M。北京：电子工业出版社20042王小明，卢志强。基于 STC89C52 数控直流电源设计。微计算机信息，2009，12。3何香玲，邓刚。数控式步进可调稳
3、压源J。现代电子技术，2007。4刘兰波。数控直流电源的研究J。河北北方学院学报：自然科学版，2009。姓 名学 号专业/班级所在学院项目中的分工项目组成员摘 要数控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。本课题以单片机为控制核心，进行算法控制和集成运放线性负反馈，并通过7219 驱动四位显示器进行精确显示，设计并实现了一台高精度、低噪声的数控直流电流源。 该稳压电源由供电电源、数控系统、模拟输出三个部分组成。供电电源采用MC7815 和 MC7915 稳压器，通过桥式整流电路，为整机提供了稳定的直流供电；控制系统以单片机 C8051F020 为核心，其内部的 12
4、 位 DAC 转换器产生控制输出，实现了输出电流的实时数控和精确检测。模拟部分利用集成运放继电器等模块实现不同波形的输出；系统还设置了串口通讯、遥控功能。经测试，输出电压范围达 09.9V，输出纹波及噪声小于 10mV，均达到题目指标。论文阐明了软硬件设计依据，给出了系统功能和性能测试结果，并附录了详细的设计资料。关键词: 恒压源 集成运放 7219 驱动器单片机 实时数控 目 录第 1 章 方案论证与原理设计.11.1模拟输出方案.11.2供电电源方案.11.3控制系统方案.21.4整机方案框图.2第 2 章电路设计与参数论证.32.1供电电源(15V).32.25V 供电电源.52.3数控
5、电路.52.4模拟输出电路及 A/D 校准.72.5驱动数码管显示电路.10第 3 章系统功能与软件设计.113.1系统功能分析.113.2软件设计结构.12第 4 章功能及性能测试.164.1测试条件.164.2整机调试.164.3系统性能测试.164.4性能参数测试.17第 5 章设计总结及技术展望.21参考资料.23附录.23附录一 测试仪器清单.23附录二 原理电路图.23附录三 元器件清单.24附录四 单片机程序.25数控直流稳压电源是输出为稳定直流电压、并可用数控方式调节和稳定输出电压的电源设备，在对工作电压稳定度、纹波电压大小等有较高要求的领域具有广泛的应用，如：电镀、精密加工、
6、激光器等。为此我们选择了简易数控直流稳压电源设计作为此次竞赛的课题。第 1 章 方案论证与原理设计1.1 模拟输出方案模拟输出部分是数控直流稳压电源的重要组成部分，是决定各项设计指标的关键性因素。1.1.1 方案选择模拟部分，通过给功放供电，功放构成反相器、反相相加器、反相发大器，积 15分器分别实现反相、反相相加、放大、积分等功能，结合继电器的控制，分别输出方波、三角波和直流，并反馈给单片机，用 A/D 采样并校准。同时，利用 OP547 输出稳定的500mA 直流电流。1.1.2 参数优化设计由于本题要求的输出电压精度高，纹波小。因此我们必须考虑保证这些质量参数的优化方案。 纹波与噪声控制
7、纹波与噪声控制最大纹波电压是在设定的直流电压的情况下，使电压的纹波(包过噪声)的绝对值大小，通常以峰峰值或有效值表示。所以在设计时充分考虑这些因素，在电路中必要部分加入多种降噪滤波措施。安全保护功能安全保护功能安全保护主要用于输出电流较大而负载阻值较小时。因此在设计电路时考虑了系统的过热、过流、过压和反压保护。1.2 供电电源方案供电电源一般有开关电源、线性电源两种方案。开关电源开关电源这种电源主要提供可靠稳定的电压类似开关式恒流源，功率损耗小，效率高，比较经济，但电压波纹大，难以滤除，会对后续电路造成影响。线性电源线性电源这种电源也提供可靠稳定的电压，结构简单，纹波电压小（10mV 以下），
8、易滤除，抗电磁干扰性能和电源纯净性好。1.3 控制系统方案控制系统功能接收取样信号，进行运算处理，并发出控制信号控制负载电流，而且有相应显示和写入控制字等功能。常用的实现方案有硬件逻辑电路、单片机软件编程和 CPLD 硬件逻辑编程。硬件逻辑电路结构简单，实现方便，但功能扩展性不强；单片机系统通过自身时钟编程产生逻辑信号序列，可键盘预置信号序列状态及数码显示，使用灵活方便，可通过软件升级达到系统升级，开发容易，性价比高；CPLD 电路也可实现以上功能，且处理速度更快，但价格偏贵，开发难度大，多用于高速实时系统。所以选用单片机作为控制系统的的核心接收取样信号对其处理并发出控制信号控制负载电流。其他外围电路还有 LED 显示、输入键盘、时钟信号。 1.4 整机方案框图由以上分析可得出整机电路的基本结构方案框图如图 11 所示。2 22 20 0V V交交流流O OU UT TP PU UT TL LE ED D显显示示复复位位键键盘盘单单片片机机D D/ /A A基基准准A A/ /
