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1、绪论电源技术术尤其是是数控电电源技术术是一门门实践性性很强的的工程技技术，服服务于各各行各业业。电力力电子技技术是电电能的最最佳应用用技术之之一。当当今电源源技术融融合了电电气、电电子、系系统集成成、控制制理论、材材料等诸诸多学科科领域。随随着计算算机和通通讯技术术发展而而来的现现代信息息技术革革命，给给电力电电子技术术提供了了广阔的的发展前前景，同同时也给给电源提提出了更更高的要要求。随随着数控控电源在在电子装装置中的的普遍使使用，普普通电源源在工作作时产生生的误差差，会影影响整个个系统的的精确度度。电源源在使用用时会造造成很多多不良后后果，世世界各国国纷纷对对电源产产品提出出了不同同要求并
2、并制定了了一系列列的产品品精度标标准。只只有满足足产品标标准，才才能够进进入市场场。随着着经济全全球化的的发展，满满足国际际标准的的产品才才能获得得进出的的通行证证。数控控电源是是从80年代才才真正的的发展起起来的，期期间系统统的电力力电子理理论开始始建立。这这些理论论为其后后来的发发展提供供了一个个良好的的基础。在在以后的的一段时时间里，数数控电源源技术有有了长足足的发展展。但其其产品存存在数控控程度达达不到要要求、分分辨率不不高、功功率密度度比较低低、可靠靠性较差差的缺点点。因此此数控电电源主要要的发展展方向，是是针对上上述缺点点不断加加以改善善。单片片机技术术及电压压转换模模块的出出现为
3、精精确数控控电源的的发展提提供了有有利的条条件。新新的变换换技术和和控制理理论的不不断发展展，各种种类型专专用集成成电路、数数字信号号处理器器件的研研制应用用，到90年代，己己出现了了数控精精度达到到0.005V的数控控电源，功功率密度度达到每每立方英英寸50W的数控控电源。从从组成上上，数控控电源可可分成器器件、主主电路与与控制等等三部分分。目前前在电力力电子器器件方面面，几乎乎都为旋旋纽开关关调节电电压，调调节精度度不高，而而且经常常跳变，使使用麻烦烦数字化智智能电源源模块是是针对传传统智能能电源模模块的不不足提出出的，数数字化能能够减少少生产过过程中的的不确定定因素和和人为参参与的环环节
4、数，有有效地解解决电源源模块中中诸如可可靠性、智智能化和和产品一一致性等等工程问问题，极极大地提提高生产产效率和和产品的的可维护护性。电源采用用数字控控制，具具有以下下明显优优点:1)易于于采用先先进的控控制方法法和智能能控制策策略，使使电源模模块的智智能化程程度更高高，性能能更完美美。2)控制制灵活，系系统升级级方便，甚甚至可以以在线修修改控制制算法，而而不必改改动硬件件线路。3)控制制系统的的可靠性性提高，易易于标准准化，可可以针对对不同的的系统(或不同同型号的的产品)，采用用统一的的控制板板，而只只是对控控制软件件做一些些调整即即可。4)系统统维护方方便，一一旦出现现故障，可可以很方方便
5、地通通过RSS2322接口或或RS4485接接口或UUSB接口口进行调调试，故故障查询询，历史史记录查查询，故故障诊断断，软件件修复，甚甚至控制制参数的的在线修修改、调调试;也可以以通过MMODEEM远程程操作。5)系统统的一致致性好，成成本低，生生产制造造方便。由由于控制制软件不不像模拟拟器件那那样存在在差异，所所以，其其一致性性很好。由由于采用用软件控控制，控控制板的的体积将将大大减减小，生生产成本本下降。6)易组组成高可可靠性的的多模块块逆变电电源并联联运行系系统。为为了得到到高性能能的并联联运行逆逆变电源源系统，每每个并联联运行的的逆变电电源单元元模块都都采用全全数字化化控制，易易于在
6、模模块之间间更好地地进行均均流控制制和通讯讯或者在在模块中中实现复复杂的均均流控制制算法(不需要要通讯)，从而而实现高高可靠性性、高冗冗余度的的逆变电电源并联联运行系系统。第一章系系统设计计1.1设设计任务务与要求求1.1.1设计任任务设计一台台微机控控制的数数控直流流电压源源，为电电子设备备供电。在设计过过程中，选选择12个单元元电路使使用仿真真软件（例例如Muultiisimm20001等）进行行仿真调调试。用计算机机绘制所所有的电电路图和和印刷电电路图1.1.2设计要要求输出电压压范围0-330v，步进进值为0.11V电压调整整率Sv00.055%V；电流调整整率Si0.003%AA；纹
7、波电压压峰峰峰值=5mmA；具有过流流保护和和短路保保护功能能；用数数字显示示输出电电压1.2方方案的选选择与论论证1.2.1 总总体设计计方案根据题目目要求设设计的框框图，如如图1.1所示：方案一：此方案案采用传传统的调调整管方方案，主主要特点点在于使使用一套套十进制制计数器器完成系系统的控控制功能能，一方方面完成成电压的的译码显显示，另另一方面面其输出出作为EPRROM的的地址输输入，而而由EPRROM的输出出经D/A变换后后去控制制误差放放大的基基准电压压，以控控制输出出步进。其其框图如如图1.2所示图2.11原理框框图如图1.2调整整管控制制的稳压压电源方案二：采用51系列单单片机作作
8、为整机机的控制制单元，通通过改变变输入数数字量来来改变输输出电压压值，从从而使输输出功率率管的基基极电压压发生变变化，间间接地改改变输出出电压的的大小。为为了能够够使系统统具备检检测实际际输出电电压值的的大小，可可以经过过ADCC08009进行模模数转换换，间接接用单片片机实时时对电压压进行采采样，然然后进行行数据处处理及显显示。采采用软件件方法来来解决数数据的预预置以及及电流的的步进控控制，使使系统硬硬件更加加简洁，各各类功能能易于实实现本系系统以直直流电源源为核心心，利用用51系列单单片机为为主控制制器，通通过键盘盘来设置置直流电电源的输输出电流流，设置置步进等等级可达达0.11V，并可可
9、由数码码管显示示实际输输出电压压值和电电压设定定值。利利用单片片机程控控输出数数字信号号，经过过D/A转换器器（DA008322）输出出模拟量量，再经经过运算算放大器器隔离放放大，控控制输出出功率管管的基极极，随着着功率管管基极电电电流的的变化而而输出不不同的电电压。单单片机系系统还兼兼顾对恒恒压源进进行实时时监控，输输出电压压经过电电流/电压转转变后，通通过A/D转换芯芯片，实实时把模模拟量转转化为数数据量，经经单片机机分析处处理，通过数数据形式式的反馈馈环节，使使电压更更加稳定定，构成成稳定的的压控电电压源。图1.33 单片片机控制制的稳压压电源1.2.2方案的的比较与与论证1.2.2.1
10、1数控部部分方案一采采用中、小小规模器器件实现现系统的的数控部部分，使使用的芯芯片很多多，造成成控制电电路内部部接口信信号繁琐琐，中间间相互关关联多，抗抗干扰能能力差。在在方案二二中采用用单片机机完成整整个数控控部分的的功能，同同时，80331作为一一个智能能化的可可编程器器件，便便于系统统功能的的扩展。1.2.2.11输出部部分方案一采采用线性性调压电电源，以以改变其其基准电电压的方方式使输输出不仅仅增加/减少，这这样不能能不考虑虑整流滤滤波后的的纹波对对输出的的影响，而而方案二二中使用用运算放放大器作作前级的的运算放放大器，由由于运算算放大器器具有很很大的电电源电压压抑制比比，可以以大大减
11、减小输出出端的纹纹波电压压。在方方案一中中。为抑抑制纹波波而在线线性调压压电源输输出端并并联的大大电容降降低了系系统的响响应速度度，这样样输出的的电压难难以跟踪踪快变的的输入，方方案二中中的输出出电压波波形与D/A变换输输出波形形相同，不不尽可以以输出直直流电平平，而且且只要预预先生成成波形的的量化数数据，就就可以产产生多种种波形输输出，使使系统陈陈给有一一定驱动动能力的的信号源源。1.2.2.33显示部部分方案一中中的显示示输出是是对电压压的量化化值直接接进行译译码显示示输出，显显示值为为D/A转换的的输入量量，由于于D/A转换与与功率驱驱动电路路引入的的误差，显显示值与与电源实实际输出出值
12、之间间可能出出现较大大偏差。方方案二中中采用三三位半的的数字电电压表直直接对输输出电压压采样并并显示输输出实际际电压值值，一旦旦系统工工作异常常，出现现预制值值与输出出值偏差差过大，用用户可以以根据该该信息予予以处理理。方案案二中还还采用了了键盘/显示器接接口控制制器82779。不仅仅简化接接口引线线，而且且减小了了软件对对键盘/显示器器的查询询时间，提提高了CPU的利用用率。综上所述述，选择择方案二二，使用用单片机机实现。1.2.3系统的的原理框框图和电电路图图1.44 总体体原理框框图第二章系系统的硬硬件电路路设计2.1电电源部分分2.1.1稳压电电路结构构组成稳压电源源由电源源变压器器、
13、整流流电路、滤滤波电路路和稳压压电路组组成，如如图2.1所示 22.1电电源方框框及波形形图a.整流流和滤波波电路：整流作作用是将将交流电电压U2变换成成脉动电电压U3。滤波波电路一一般由电电容组成成，其作作用是脉脉动电压压U3中的大大部分纹纹波加以以滤除，以以得到较较平滑的的直流电电压U4。b.稳压压电路：由于得得到的输输出电压压U4受负载载、输入入电压和温度的的影响不不稳定，为为了得到到更为稳稳定电压压添加了了稳压电电路，从从而得到到稳定的的电压U0。2.1.2电源设设计电源部分分包括：+5V、15V两大部部分：+5V电电源只要要供单片片机部分分使用，原原理图如如图2.2所示对于滤波波电容
14、的的选择，需需要注意意整流管管的压降降；78005的最小小允许压压降波动动10%，所以以允许的的最大纹纹波的峰峰峰值UU=9（1-110%）-1.4-55=2.76VVC=36000Uff选取的滤滤波电容容所以选选取的滤滤波电容容C=447000Uf/16VV15V电电源，其其电源电电路如图图2.3所示允许的纹纹波峰峰峰值U=18(1-110%)-0.7-112-UU=4.9V按近似电电流放电电计算，则则C=14330Uff选取滤波波电容选选取滤波波电容C=222000uF/30VV图2.22和图2.332.2数数控部分分2.2.1ATT89CC51单片机机 ATT89CC51是美国ATMME
15、L公司生生产的低低电压，高高性能CMOOS8位单片片机，片片内含4K byttes的可反反复擦写写的只读读程序存存储器(EPPROMM)和1288 byytess的随机机数据存存储器（RAM），器器件采用用ATMMEL公司的的高密度度、非易易失性存存储技术术生产，兼兼容标准准MCSS-511指令系系统，片片内置通通用8位中央央处理器(CPPU)和Flaash存储单单元，功功能强大大AT889C551单片机机可提供供高性价价比的应应用场合合，可灵灵活应用用于各种种控制领领域。因因此，在在这里我我选用AT889C551单片机机来完成成。主要性能能参数：与MCCS-551产品指指令系统统完全兼兼容4K字字节可重重擦写Flaash闪存存存储器10000次擦写写周期全静态态操作：0hzz-244hz三级加加密程序序存储器器1288x8字节内内部RAMM32个个可编程程I/O口线2个116位定时/计数器器6个中中断源可编程程串行UARRT通道低功耗耗空闲和和掉电模模式AT899C511 内存存空间1、内部部程序存存储器（FLASH
