【正文】 .....................29 數(shù)碼管顯示電路 ...................................................................................31 按鍵電路 .............................................................................................32 保護電路 .............................................................................................33 用穩(wěn)壓管保護 ...........................................................................33 二極管組成得過流保護電路 ...................................................34 本章小結(jié) ...............................................................................................34第四章 系統(tǒng)軟件設計 ...............................................................................35 概述 ......................................................................................................35 系統(tǒng)核心指令系統(tǒng)簡介 ......................................................................35 軟件系統(tǒng)流程介紹 ..............................................................................35 本章小結(jié) ...............................................................................................39第五章 實驗步驟及設計不足 ...................................................................40 概述 ......................................................................................................40 實驗方法 ..............................................................................................40 設計中存在的不足 ..............................................................................41 本章小結(jié) ...............................................................................................41結(jié) 論 ...........................................................................................................42參考文獻 .....................................................................................................43附錄 1..........................................................................................................45附錄 2..........................................................................................................46附錄 3..........................................................................................................47致謝 .............................................................................................................48第一章 緒論 課題背景電子設備都需要良好穩(wěn)定的電源，而外部提供的能源大多數(shù)為交流電源，電源設備擔負著把交流電源轉(zhuǎn)換為電子設備所需的各種類別直流電源的任務，轉(zhuǎn)換后的直流電源應具有良好的穩(wěn)定性，當電網(wǎng)或負載變化時，它能保持穩(wěn)定的輸出電壓，并具有較低的紋波。我們通常稱這種直流電源為穩(wěn)壓電源 [2]。但有時提供的直流電壓不符合設備要求，仍需變換，稱為DC/DC變換。常規(guī)的穩(wěn)壓電源為串聯(lián)調(diào)整線性穩(wěn)壓電源，它通常由50Hz工頻變壓器、整流器、濾波器、串聯(lián)調(diào)整線性穩(wěn)壓器組成。調(diào)整元件工作在線性放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的，調(diào)整管上損耗較大的功率，需要體積較大的散熱器，因此該種電源體積大，且效率低，通常僅為35％～60％。同時承受過載能力較差，但是它具有優(yōu)良的紋波及動態(tài)響應特性。開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術，通過控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關電源處于電源技術的核心地位，它主要分為AC/DC和DC/DC兩大類。開關電源去除了笨重的工頻變壓器，代之以幾十kHz、幾百kHz甚至數(shù)MHz的高頻變壓器。由于調(diào)整管工作在開關狀態(tài)，因而功率損耗小，效率高。目前，開關電源技術向著輕、小、薄、低噪音、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。新器件和新拓撲理論的出現(xiàn)使得開關電源日趨可靠、成熟、經(jīng)濟、適用。 電源技術研究的主要成果經(jīng)過 20 多年的不斷發(fā)展，開關電源技術有了重大進步和突破。新型功率器件的開發(fā)促進了開關電源的高頻化，功率 MOSFET 和 IGBT 可使中小型開關電源的工作頻率達到 400KHZ(AC/DC)或 1MHZ(DC/DC)；軟開關技術是高頻開關電源的實現(xiàn)又了可能，它不僅可以減少電源的體積和重量，而且提高了電源的效率，國產(chǎn) 6KHZ 通信開關電源，采用軟開關技術，效率可達 93％；控制技術的發(fā)展以及專用控制芯片的生產(chǎn)，不僅使電源電路大幅度簡化，而且使開關電源的動態(tài)性能和可靠性大大提高；有源功率因數(shù)校正技術（APFC）的開發(fā)，提高了 AC/DC 開關電源的功率因數(shù)，既治理的電網(wǎng)的諧波污染，又提高了開關電源的整體效果。在開關電源的所有應用領域內(nèi)，通信電源使增長速度最快的一部分。新型磁材料和新型變壓器的開發(fā)，新型電容器和 EMI 濾波器技術的進步，以及專用集成控制芯片的研制成功，使開關電源實現(xiàn)了小型化，并提高了 EMC 性能。微處理器監(jiān)控技術的應用，提高了電源的可靠性，也適應的市場對其智能化的要求 [1] 電源技術的發(fā)展趨勢新型半導體器件的發(fā)展使開關電源技術進步的龍頭。目前正在研究高性能的碳化硅半導體器件，一旦開發(fā)成功，對電源技術的影響將是革命性的。此外，平面變壓器，壓電變壓器及新型電容器等元件的發(fā)展，也將對電源技術的發(fā)展起到重要作用。集成化是電源技術的一個重要的發(fā)展方向。通過控制電路的集成，驅(qū)動電路的集成以及保護電路的集成，最后達到整機的集成化生產(chǎn)。集成化和模塊化減少了外部連線和焊接，提高了設備的可靠性，縮小了電源的體積，減輕了重量。高頻開關電源的發(fā)展趨勢更是向著高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化的方向發(fā)展。開關電源技術因應用需求不斷向前發(fā)展,新技術的出現(xiàn)又會使許多應用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標志著這些技術的成熟,實現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內(nèi)有 20 多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā) [5] 電源技術存在的問題隨著半導體技術和微電子技術的高速發(fā)展，集成度高、功能強大的大規(guī)模集成電路的不斷出現(xiàn)，使得電子設備的體積在不斷地縮小，重量在不斷地減輕，所以從事這方面研究和生產(chǎn)的人們對開關穩(wěn)壓電源中的開關變壓器還感到不是十分理想，他們正致力于研制出效率更高、體積更小、重量更輕的開關變壓器或者通過別的途經(jīng)取代開關變壓器，使之能夠滿足電子儀器和設備微小型化的需要，這是從事開關穩(wěn)壓電源研制的科技人員目前正在克服的一個困難。 開關穩(wěn)壓電源的效率是與開關管的變換速度成正比的，并且開關穩(wěn)壓電源中由于采用了開關變壓器以后，才能使之由一組輸入得到極性、大小各不相同的多組輸出。要進一步提高開關穩(wěn)壓電源的效率，就必須提高電源的工作頻率。但是，當頻率提高以后，對整個電路中的元器件又有了新的要求。例如，高頻電容、開關管、開關變壓器、儲能電感等都會出現(xiàn)新的問題。進一步研制適應高頻率工作的有關電路元器件，是從事開關穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第二個問題。 工作在線性狀態(tài)的線性穩(wěn)壓電源，具有穩(wěn)壓和濾波的雙重作用，因而串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源不產(chǎn)生開關干擾，且波紋電壓輸出較小。但是在開關穩(wěn)壓電源中的開關管工作在開關狀態(tài)，其交變電壓和電流會通過電路中的元件產(chǎn)生較強的尖峰干擾和諧振干擾。這些干擾就會污染市電電網(wǎng)，影響鄰近的電子儀器及設備的正常工作。隨著開關穩(wěn)壓電源電路和抑制干擾措施的不斷改進，開關穩(wěn)壓電源的這一缺點得到了一定的克服，可以達到不妨礙一般的電子儀器、家用電器的正常工作的程度。但是在一些精密電子儀器中，由于開關穩(wěn)壓電源的這一缺點，卻使它得不到使用。所以，克服開關穩(wěn)壓電源的這一缺點，進一步提高它的使用范圍，是從事開關穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第三個問題。 本文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容本文分為五章，第一章是緒論。第二章介紹核心硬件部分：整流濾波穩(wěn)壓部分。第三章介紹了外圍硬件電路：程控顯示按鍵部分。第四章介紹支持系統(tǒng)工作的軟件部分。第五章介紹了實驗方法以及設計中存在的不足。第二章 穩(wěn)壓電源整體設計在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。小功率穩(wěn)壓電源的組成可以用圖 21 表示，它是由變壓器，整流，濾波，和穩(wěn)壓電路等四個部分組成。圖 21 直流穩(wěn)壓電源組成框圖電源變壓器是將交流電網(wǎng) 220V 的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐担缓笸ㄟ^整流電路將電壓變成脈動的直流電壓。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的支流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動（一般有正負 10%左右的波動） ，負載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當電網(wǎng)電壓波動、負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。當負載要求功率較大，效率較高時，常采用開關穩(wěn)壓電源 [6]。 小功率整流電路 單相半波整流電路 單相半波整流電路是最簡單的整流電路，圖 22 是單相半波阻性負載的整流電路。 圖 22 單相半波整流電路電路中，T 為變壓器，其作用是將市電 220V 的交流電壓變成所需要的直流電壓，VD 是整流二極管，其作用是方向變化的交流電變?yōu)閱蜗嗟拿}動直流?，F(xiàn)介紹電路的基本原理。當交流電源為正半周，即上正下負時。二極管 VD 因加正向電壓而導通， V2 通過二極管 VD 加至負載電阻 RL 上，負載電壓 V0=V2 為正弦半波電壓。當交流電元為負半周，即上負下正時。二極管 VD 上加反相電壓，故 VD 不導通，若忽略二極管 VD 的反向漏電流，則負載電阻 RL 中無電流通過，負載電壓為零。由此可見，由于二極管的單向?qū)щ娮饔?，只有一個方向的電流流過負載電阻RL，因此在負載電阻 RL 上的電壓 V0是單向的脈動直流電壓，以后各周期情況和第一周期相同。 輸出直流電壓的平均值，即直流電壓 V0可按下式求出 (21)2200 )(sin1Vtd　?????整流輸出的是脈動電壓，即包含有直流成分，同時又有交流成分，其中的脈動程度一般用紋波系數(shù)來衡量，即紋波系數(shù)＝輸出電壓的交流成分有效值/輸出電壓直流成分。對于直流電源來說，紋波越小越好。為了得到教平滑的直流電壓就必須進行濾波，對于輸出在幾安一下的各種單相整流器來說，常在整流電路輸出端并聯(lián)一個一定電容量的濾波電容 C，即為容性負載。半波整流電路的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用的元器件少。但缺點是輸出的波形脈動大，直流成分比較低；變壓器有半個周期不導電，利用率低；變壓器電流含有直流成分，容易飽和。所以只能用在輸出功率較小、負載要求不高的場合。 單向全波整流電路 單向全波整流電路如圖 23 所示。變壓器 T 次級線圈具有中心抽