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1、开关稳压电源摘要：本系统以直流电压源为核心，MSP430F149单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，设置步进。并可由LED显示实际输出电压值。本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器输出，实现数字给定。实现数控可调稳压。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过采样后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理， 通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，这样构成稳定的电压源。关键词：数控恒压源 闭环控制 一.设计任务及要求1.设计任务: 设计制作具有一定电压范围和功能的数控电源. 2.设计要求在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：1基本要求
2、（1） 输出电压UO可调范围：30V36V；（2） 最大输出电流IOmax：2A；（3） U2从15V变到21V时，电压调整率SU2%（IO=2A）；（4） IO从0变到2A时，负载调整率SI5%（U2=18V）；（5） 输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（6） DC-DC变换器的效率70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（7） 具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.50.2A；2发挥部分（1） 进一步提高电压调整率，使SU0.2%（IO=2A）；（2） 进一步提高负载调整率，使SI0.5%（U2=18V）；（3） 进一步提高效率
3、，使85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（4） 排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；（5） 能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。（6） 其他。 二、总体方案论证与比较方案一：采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变给定信号间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过ADC进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制。方案二：采用MSP430F149作为控制器，该单片机具有超低低功耗和片内具有A
4、DC，可以很方便的数据的采集和信息处理。考虑到现在对MSP430F149比较熟悉，并且该单片机具有超低功耗和ADC，只需要外界一个DAC即可控制输出电压。所以我们采用方案二比较合理。本方案的基本原理框图如下所以：测试通道恒压输出DC-DC变换整流滤波交流输入辅助电源部分D/A转换器反馈通道A/D转换器单片机及外围电路LED显示键盘二、硬件电路设计：1、稳压电源输入级前端设计：首先经过调压器和变压器将市电转换一个较小的交流电压，通过热敏电阻和压敏电阻防止冲击电压和浪涌电流。通过EMI滤波后整流得到直流电作为DC-DC的输入。1）变压、整流、滤波把220V交流电经变压器引入系统后，先经过调压器和变
5、压器，二极管整流桥整流再通过大容量电容滤波处理，整流后电压为输入电压的1.21.5倍。2、DC-DC变换器的设计：1) 由于要求U2从15v变化到21V，输出电压是30v到36v变化，故采用升压电压作为主电路，考虑到对UC3525比较熟悉，故采用UC3525作为控制芯片，升压主电路图如下：由于电压输入到电路板上有辐射干扰，需加电源输入滤波电容和退偶电容，经验值选择470u的电解电容和0.1u的瓷片电容。 开关管选择IFR640， 各个参数均满足电路性能及指标要求。 续流二极管选择 肖特基二极管。频率: ，频率需要根据开关管来选择，暂取取R=47k，C选择102瓷片电容， 电感参数计算： r为电
6、流纹波系数，经验值为0.30.5，一般取r=0.4最佳， 2) 辅助电源：考虑到题目中要求辅助电源用整流后的直流电转换得到，并且UC3525的供电电压范围宽，可采用7815芯片做辅助电源，7815是一个三端稳压芯片，输出电压是15v，能提供1A的电流。辅助电源电路如下：3) 控制电路设计 芯片5、6、7号引脚是调整频率和死区时间，1号角是电压反馈信号，与2号角给定信号作比较产生开关管的控制信号。通过按键切换实现固定给定和数字给定。4) 保护电路设计方案一：通过对电流采样与给定电流信号比较产生高电平，接到UC3525的10号角实现过流保护，当10号角为高电平时，芯片无PWM输出。方案二：过流保护方案二通过电流采样放大至ADC，通过算法输出高电平使得继电器线圈得点，常闭触点动作实现过流保护。由于方案一中无PWM输出，但是开关管两端还有很高的电压。综合上述，采用单片机控制更可靠。5) 电流采样放大电路由于采样电阻很小，功耗也小。采样得到的电压信号很小，采样仪表放大器INA128放大微弱信号。放大后通过低通滤波消混叠噪声。6) DAC设计题目要求步进为1V，采用16位的DAC转换可以实现1v的步进。电路如下：
