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1、摘 要直流稳压电源的应用非常的广泛，质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。所以,直流稳压电源的设计颇为重要，特别是数控制流稳压电源。本文主要介绍数控直流稳压电源的设计，对其中涉及的D/A转换、A/D转换、单片机等也有详细介绍。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21AbstractImplementation of direct current stabilized voltage power source is extensive. Direct current
2、stabilized voltage power source that is supenrior in quality,is able to satisfy with the require of all kinds of electron circuit.So,the design of direct current stabilized voltage power source is very important，especially numerical contol direct current stabilized voltage power source.The text most
3、ly introduce design of a numerical contol direct current stabilized voltage power source, versus thereinto touch on D / Aconversion, SCM wait too have got detail introduce. The DESign middle of the should SCM numerical control technology organically molten greet direct current regulator,thought out
4、one entertain high sexual valence specific multifunction digitalization currency direct current regulator.Keywords regulated power supply of direct current; single2ch ip m icrocomputer, digital control目 录 摘要1Abstract2 目录3绪论1第一章 直流稳压电源原理 21.1 整流电路 21.1.1 单相桥式整流电路 2 1.2 滤波电路 3 1.2.1 电容滤波电路 31.2.2 电感滤波
5、电路 5 1.3 稳压电路 6第二章 数控恒压源的实现方案 72.1 设计目标 72.2 实现框图 7第三章 供电和稳压输出部分 83.1 稳压输出部分仿真图 83.2 供电和稳压输出电路图 8第四章 数字控制部分10 4.1 单片机部分10 4.2 D/A转换部分 10 4.3 A/D转换部分 11 4.4 绘制PCB 13 4.5 总电路软件实现流程图14第五章 电源测试结果15 5.1 电压测试15 5.2 性能测试16结论 17谢 辞18参考文献 19 附录 20 南京师范大学学士学位论文绪 论几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，因此直流稳压电源的应用非常的广泛。 直流稳压电源的电
6、路形式有很多种,有串联型、开关型、集成电路、稳压管直流稳压电源等等。在电子设备中，直流稳压电源的故障率是最高的（长期工作在大电流和大电压下,电子元器件很容易损坏）但在直流稳压电源中，通过整流、滤波电路所获得的直流电源的电压往往是不稳定的。输出电压在电网电压波动或负载电流变化时也会随之有所改变。电子设备电源电压的不稳定,将会引起很多问题，比如：测量仪器的准确度降低，交流放大器的噪声增大，直流放大器的零点漂移等等。设计出质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。因此,直流稳压电源的研究就颇为重要。目前产生直流稳压电源的方法大致分为两种:一种是模拟方法，另一种是数字方法。前者的电路均采用模
7、拟电路控制，而后者则是通过数字电路进行自动控制。直流稳压电源朝着数字化方向发展。因此对于数控恒压源的研究是必要的。目前, 国外直流稳压电源已朝着多功能和数字化的方向发展。M atthew等提出了采用多路DA分别设定多路输出电压，以及以多路A D进行输出检测的微机数控电源。随着科学技术飞速发展,对电源可靠性、输出精度和稳定性要求越来越高,利用D/ A 转换器的高分辨率和单片机的自动检测技术设计程控电源就显示出其优越性。程控电源既能方便输入和选择预设电压值又具有较高精度和稳定性，而且还可程控实现对电源的可编程监控，如模拟电压跌落、间断或起伏等情况，即可编程电源也可以看作一种功率型的低频信号发生器。
8、程控电源可以任意设定输出电压或电流，所有功能由面板上的键盘或通过RS-232C串口连接的上位微机实现，给电路实验带来极大的方便,提高了工作效率。第一章 直流稳压电源的基本原理在电子电路中，通常都需要电压稳压的直流电源供电。日常生活中也需要将交流电转变成直流电，形成直流稳压电源。一般直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等四部分组成。图1 直流稳压电源的工作原理 电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压，由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（
9、一般10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。1.1 整流电路整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要靠二级管的单向导电作用。因此二极管是构成整流电路的关键元件。常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流。我主要研究了单项桥式整流电路。1.1.1 单相桥式整流电路abTr图2 单相桥式整流电路图2中Tr为电源变压器，它的作用事将交流电网电压变成整流电路要求的交流电压。单相桥式整流电路是由四个二极管接成电桥的形式构成的。设电源变压器二次侧电压U=Usinwt(
10、v)，在U的正半周，极性为上正下负，此时二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4反向截止，电流i的通路是aD1RLD3b。负载RL上又得到半波电压。在U的负半周，极性为上正下负，此时二极管D2、D4导通，D1、D3反向截止，电流i的通路是bD2RLD4a。负载RL上又得到半波电压。RL上得到的电压U是单方向全波脉动(图3)。图3 单相桥式整流滤波电路波形图要使之接近于理想的直流电压，在整流之后需加滤波电路，将单向脉动电压中的交流分量尽量多地滤掉。1.2 滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组
11、合而成的各种复式滤波电路。滤波电路的形式有很多，分为电容输入式和电感输入式。1.2.1电容滤波电路采用一只容量较大的电解质电容器，所以要注意其极性，其正极要接电路高电位端，负端要接电路低电位端。若极性接反，过高的反向电压可能击穿电容器。图4 桥式整流、电容滤波电路图5 交流电压U的波形如图4，由于电容C1并联在负载电阻R1上，所以电容C1两端的电压就是负载的电压，交流电压U的波形（如图5）；假设，电路接通时，恰恰在电压U由负到正过零的时刻，这时二极管开始导通，电压U通过二极管向电容C1充电，由于二极管的正向电阻很小，所以充电时间常数很小，电压将随着电压U按正弦规律逐渐升高，当U增大到最大值时，
12、也随之上升到最大值。然后U开始下降，也开始下降，但他们按不同规律下降，U按正弦规律下降，而电容C1则通过负载R1放电，电容端电压按指数规律下降，由于放电时间常数较大，下降缓慢。除了刚过最小值的一小段时间内，仍有=U的关系外，之后就出现U的情况，二极管承受反向电压，处于截止状态。电压按指数规律缓慢下降到wt=2以后，虽然电压U又为正值，但由于U以后，二极管才又导通，电容C1由放电状态重新变为充电状态，又随着U上升。如此继续下去，电压也就是负载电压就变得平滑了，因而负载电压的平均值也有所增大了。如果电容滤波电路接于桥式整流电路，则在交流电压的一个周期内，电容C1有两次充、放电，其放电时间比上述半波
13、整流后所接电容滤波电路要短，故输出电压更为平滑。电容滤波使整流输出电压波形变得平直的原因，还可以从电容C1对脉动电流中的交流成分具有旁路作用来理解。由于电容C1与负载电阻R1并联，C1的容量愈大，整流后所得的脉动电流交流分量的频率愈高，则电容C1的荣康、容抗愈小，而电阻R1 的阻值与频率无关，因此，脉动电流中的交流成分主要通过电容C1而被旁路，R1上的电流和电压便较为平直了。1.2.2 电感滤波电路图6 电感滤波电路 如图6是电感滤波电路，它是在整流电路的输出端和负载电阻R之间串联一个电感线圈。电感中流过的电流发生变化时，线圈中要产生自感电动势阻碍电流的变化。当电流增加时，自感电动势的方向与电流方向相反，自感电动势阻碍电流的增加，同时将能量储存起来，使电流增加缓慢。反之，当电流减小时，自感电动势的方向与电流的方向相同，自感电动势阻止电流的减小，同时将能量释放出来，使电流减小缓慢，因而使负载电流和负载电压脉动大为减小。如果要求输出电流较大，输出电压脉动很小时，可在电感滤波电路之后再接
