【正文】 輸出 PWM 信號控制開關(guān)電源的占空比，使電源的工作狀態(tài)適應(yīng)環(huán)境變化的要求。本文在傳統(tǒng)反激式開關(guān)電源的基礎(chǔ)上，采用 STC12A60S2 單片機(jī)對反激式開關(guān)電源的輸出電流與 LED 燈溫度的采集，輸出相應(yīng)的 PWM 信號對開關(guān)電源進(jìn)行控制，使輸出電流與溫度達(dá)到平衡穩(wěn)定的狀態(tài)，并通過 1602 液晶顯示當(dāng)前的電流與溫度值。論文詳細(xì)論述了反激式開關(guān)電源的工作原理，各功能模塊的實(shí)現(xiàn)方法，關(guān)鍵元件－高頻變壓器的設(shè)計(jì)與制作，恒流輸出原理，電流、溫度采集的與單片機(jī)信號處理的方法，控制信號的接口等，并設(shè)計(jì)制作了實(shí)物模型，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本文所提的方法是一種簡單、實(shí)用、有效的方法。關(guān)鍵詞： 數(shù)控電源；反激式開關(guān)電源；STC12A60S2；PWM 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 Abstract Compared with the traditional switch power supply ,Numerical control is easy to realize the power supply more intelligent more perfect power management ,Some of the information can be power through the display device display application is convenient for us ,Easy and digital system interface ,Through the program to control power in different occasions without replacement hardware circuit and many other advantages. This paper in traditional flyback type of switch power supply basis ,Through the use of STC12A60S2 singlechip flyback type of switch power supply output current and LED lights in the collection of temperature ,Through the STC12A60S2 producing controlled PWM signal to the switch power ,The 1602 current and liquid crystal display temperatureThis paper makes a study of the flyback type of switch power design, production, optimization and single chip microputer to switch power supply voltage signal acquisition and feedback to switch power through the output pulse occupies dutycycle (PWM) signals to control the output power of current, power supply to meet the normal work of LED lights of control. Key words:Numerical control power source。 Flyback type switch power source。 STC12A60S2。 PWM 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 5 第 1 章 緒論 引言能源、環(huán)保是我們當(dāng)代所面臨的兩大問題，在使用能源上我們只有提高效率來降低能源的消耗。電力能源是國家人民生活、科技發(fā)展的支柱。國家能源局公布 2022 年全社會用電量累計(jì)達(dá) 46928 億千瓦時(shí)。開關(guān)電源技術(shù)的用運(yùn)用通過采用高頻變換器提高了電能的利用效率，是電力電子技術(shù)中一個(gè)重要領(lǐng)域。 開關(guān)電源被譽(yù)為高效、節(jié)能電源。它具有效率高（可達(dá) 70%～90%） 、體積小（單位體積下的輸出功率僅為線性穩(wěn)壓電源的 1/4） 、重量輕（單位質(zhì)量下的輸出功率約為線性電源的 4 倍） 【1】 。目前，單片開關(guān)電源集成電路以其高集成度、高性價(jià)比、簡單的外圍電路獲得廣泛的應(yīng)用。開關(guān)電源有很多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在應(yīng)用過程中根據(jù)所用的地方采用最佳的方式！開關(guān)電源現(xiàn)在正朝著高效節(jié)能，安全環(huán)保，短、小、輕、薄的方向發(fā)展。智能電源以是電源的發(fā)展方向，智能數(shù)字電源適合于工業(yè)批量生產(chǎn)而得到了最廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的線性集成穩(wěn)壓電源，線性穩(wěn)壓電源其內(nèi)部調(diào)整管與負(fù)載相串聯(lián)其調(diào)整管工作在線性區(qū)而得名，其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)壓性能好，輸出紋波小，電路簡單，成本低但是效率一般在 45%左右。由于開關(guān)電源具有較高效率因此正被廣泛的應(yīng)用。 電源的發(fā)展趨勢 開關(guān)電源的總體發(fā)展趨勢是提高 IC 芯片的頻率，降低空載功耗，智能化數(shù)字電源及可編程開關(guān)電源將是開關(guān)電源發(fā)展的趨勢。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 6開關(guān)電源已有幾十年的發(fā)展歷史。1955 年發(fā)明的自激推挽式晶體管單變壓器直流變換器，率先實(shí)現(xiàn)了高頻轉(zhuǎn)換的控制功能。1957 年發(fā)明的自激推挽式雙變壓器，1964 年提出的無公平變壓器式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案，有力的推動來開關(guān)電源的技術(shù)的進(jìn)步。1977年脈寬調(diào)制（PWM）控制器件集成電路的問世，1994 年單片開關(guān)電源的問世，為開關(guān)電源的推廣和普及創(chuàng)造了條件。于此同時(shí)開關(guān)電源的頻率從 20KHz 提高到了幾兆赫茲。國內(nèi) 2022 年中國開關(guān)電源市場總體銷售額達(dá)到 億元，銷售額比同期增漲％ 。與傳統(tǒng)采用工頻變換技術(shù)的相控電源相比，采用大功率開關(guān)管的高頻整流電源，在技術(shù)上是一次飛躍，它不但可以方便地得到不同的電壓等級，更重要的是甩掉了體大笨重的工頻變壓器及濾波電感電容。由于采用高頻功率變換，使電源裝置顯著減小了體積和重量，而有可能和設(shè)備的主機(jī)體積相協(xié)調(diào)，并且使電性能得到進(jìn)一步提高。正因?yàn)槿绱耍?994 年我國原郵電部作出重大決策，要求通信領(lǐng)域推廣使用開關(guān)電源以取代相控電源。幾年來的實(shí)踐已經(jīng)證明，這一決策是完全正確的。目前，國內(nèi)開關(guān)電源的自主研發(fā)及生產(chǎn)廠家有 300 多家，形成規(guī)模的有十多家。國產(chǎn)開關(guān)電源已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)大的市場，一些大公司如中興通訊自主開發(fā)的電源系列產(chǎn)品獲得廣泛的認(rèn)同，在電源市場競爭中頗具優(yōu)勢，并且少量的開關(guān)電源還出口。國外許多著名的 IC 廠家都在大力的開發(fā)低功耗的開關(guān)電源芯片。如美國的 PI 公司開發(fā)的 TOP 系列的單片開關(guān)電源芯片。荷蘭 Philips 公司推出的 TEA1520 等系列的芯片等。美國早在 1992 年就制定了能源之星（Energy Star）計(jì)劃，以降低開關(guān)電源的空載能耗。歐盟委員會最新公布第 4 版電源節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)（COC） ，在 2022 年 1 月 1 日起執(zhí)行。規(guī)定要求在輸出功率為 ～50W 普通電源的空載功耗不超過 ；50～250W 普通電源空載時(shí)的功耗不超過 。新標(biāo)準(zhǔn)對 ～ 的手機(jī)電源的空載功耗規(guī)定為在 2022 年 1月 1 日～2022 年 12 月 30 日手機(jī)電源的空載功耗不能超過 ；自 2022 年 1 月 1 日之五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 7后不能超過 。從上面我們可以看到在開關(guān)電源領(lǐng)域國內(nèi)只有幾家大公司掌握作核心技術(shù)。開關(guān)電源的 IC 基本上是國外生產(chǎn)。 本文的研究內(nèi)容 本文主要研究反激式開關(guān)電源與單片機(jī)控制的數(shù)控電源，反激式開關(guān)電源主要是用來給 LED 供電。在采用 DS18b20 對 LED 燈溫度的采集進(jìn)行控制，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)由單片機(jī)給開關(guān)電源反饋信號來控制輸出電流來降低溫度。當(dāng)溫度或電流超過設(shè)定值時(shí)由一個(gè)紅色 LED 和蜂鳴器來報(bào)警。用 1602 液晶來顯示當(dāng)前電流與 LED 燈當(dāng)前的溫度。 在開關(guān)電源的制作過程中研究如何提高開關(guān)電源的效率、減少 EMI 干擾等。 照明光源的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn) 按電光源的發(fā)光機(jī)理分類：第一代光源：電阻發(fā)光如白熾燈。第二代光源：電弧和氣體發(fā)光如鈉燈。第三代光源：熒光粉發(fā)光如熒光燈。第四代光源：固態(tài)芯片發(fā)光如LED. 第一代照明光源：白熾燈 1879 年,美國愛迪生發(fā)明了具有實(shí)用價(jià)值的碳絲白熾燈,使人類從漫長的火光照明時(shí)代進(jìn)入電氣照明時(shí)代。也宣告了第一代光源白熾燈的誕生。 優(yōu)缺點(diǎn)：白熾燈顯色指數(shù)比較高，成本相對比較的低，使用安全，設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用比較的低及無污染，因此被大量的采用。但是大部分白熾燈會把消耗能量中的 90%轉(zhuǎn)化成無用的熱能，只少于 10%的能量會成為光，在白熾燈發(fā)出的光中還包含紅外、紫外等不可見光，因此它的發(fā)光效率低，能耗大，壽命短為其缺點(diǎn)。 第二代照明光源：熒光燈 20 世紀(jì) 30 年代，荷蘭科學(xué)家開發(fā)出第一支熒光燈，其具有發(fā)光效率高，壽命長，光色好等優(yōu)點(diǎn)，使得其在家居、辦公、商業(yè)照明燈領(lǐng)域逐漸取代白熾燈成為使用最廣泛。 優(yōu)缺點(diǎn)：熒光燈的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)光效率要比白熾燈高得多，在使用壽命方面也優(yōu)于白熾五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 8燈；缺點(diǎn)是熒光燈在燈管中有汞，在使用后沒有很好的回收機(jī)制導(dǎo)致污染水資源， 特別是它的頻閃效應(yīng)，容易使人眼產(chǎn)生錯(cuò)覺，應(yīng)采取措施消除頻閃效應(yīng)。 另外，熒光燈需要啟輝器和鎮(zhèn)流器，使用比較復(fù)雜。 第三代照明光源：金屬鹵化燈20 世紀(jì) 4060 年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)提高氣體放電的工作壓力表現(xiàn)出的優(yōu)異特性，又不斷地開發(fā)出高壓汞燈，高壓鈉燈，金屬鹵化物燈等高強(qiáng)度氣體放電燈,使得其在大面積泛光照明、室外照明、道路照明及商業(yè)照明等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中較有代表的為金鹵燈、鈉燈。優(yōu)缺點(diǎn)：金屬鹵化燈它綜合了汞燈、熒光燈及白熾燈的優(yōu)點(diǎn)，具有光效高、節(jié)能、顯色性好、壽命長的優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)：對原材料要求苛刻，工藝復(fù)雜，尺寸和精度要求高，技術(shù)設(shè)計(jì)有難點(diǎn)等。 第四代照明光源：LED 20 世紀(jì) 60 年代，科學(xué)家開發(fā)出第一個(gè)實(shí)用可見光 LED，隨后又相繼開發(fā)出各種單色光 LED。近年來，LED 光效不斷提升，并突破單一顏色的局限性，向白色光照明邁進(jìn)。 LED(LightEmittingDiode 中文意思為發(fā)光二極管)它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。LED 的特點(diǎn)非常明顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。在很多國家和地區(qū)被政府推廣使用。 優(yōu)缺點(diǎn)：體積小， 耗電量低 ，使用壽命長，高亮度、低熱量，環(huán)保，堅(jiān)固耐用。LED 也有以下缺點(diǎn)：散熱不理想，對人眼的傷害較大，顯色指數(shù)受溫度等環(huán)境因數(shù)影響，電源驅(qū)動技術(shù)還沒克服影響 LED 燈整體壽命。 LED 驅(qū)動電源設(shè)計(jì)要求 LED 的發(fā)光是靠載流子在發(fā)光區(qū)復(fù)合發(fā)光的，因此 LED 的發(fā)光強(qiáng)度與電流大小成正比。 LED 的伏安特性五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 在