【正文】 第 3 頁 共 4 頁 桂林航天工業(yè)學院論文開關(guān)穩(wěn)壓電源Commencement regulated power supply專 業(yè)：通信技術(shù)學 生：葉天新指導教師：蔣志勇 副教授桂林航天工業(yè)學院電子工程系二零壹三年五月桂林航天工業(yè)學院電子工程系畢 業(yè) 設 計 任 務 書裝 訂 線專業(yè)：通信技術(shù) 　 　　　年級：2010041202 姓名葉天新學號35指導教師（簽名）蔣志勇畢業(yè)設計題目開關(guān)穩(wěn)壓電源任務下達日期2013年4月1日設計提交期限2013 年6 月10日設計主要內(nèi)容設計并制作如圖1所示的開關(guān)穩(wěn)壓電源。DCDC變換器IINU2=18V DC+UoRLIO+本題只針對今年參加電子設計競賽做本題并獲獎同學主要技術(shù)參數(shù)指標在電阻負載條件下，使電源滿足以下要求：1．基本要求:（1） 輸出電壓UO可調(diào)范圍：20V～30V，最大輸出電流IOmax：。（2） U2從15V變到25V時，電壓調(diào)整率SU≤5%（IO=）（3） ，負載調(diào)整率SI≤5%（U2=18V）（4） 輸出噪聲紋波電壓峰峰值UOPP≤（U2=20V,UO=30V,IO=）（5） DCDC變換器的效率≥50%（U2=20V,UO=30V,IO=）2．發(fā)揮部分：（1）具有過流保護功能，動作電流IO（th）=177。，當排除過流故障后，電源能自動恢復為正常狀態(tài)。（2）能對輸出電壓進行鍵盤設定和步進調(diào)整，步進值小于等于1V，同時具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。（3）盡量提高變換器的效率。成果提交形式完成硬件及軟件設計，并編寫設計說明書一份及制作實物一套設計進度安排20101到29完成相關(guān)資料的復習與查閱；20130到10查閱相關(guān)資料完成實物的制作；20111到21完成實物的調(diào)試以及修改、以便達到相應的要求；20122到02根據(jù)實物以及相關(guān)資料完成論文的撰寫；20103到10完成答辯相關(guān)資料的準備，完成本次設計。 教研室意見 簽名： 200 年 月 日 系主任意見簽名： 200 年 月 日桂林航天工業(yè)學院電子工程系畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告裝 訂 線姓名葉天新學號201004120235指導教師蔣志勇畢業(yè)設計題目開工穩(wěn)壓電源同組設計目的意義 開關(guān)電源是一種比較新型的電源，它具有效率高，重量輕，可升、降壓，輸出功率大等優(yōu)點，在很多領(lǐng)域逐步取代了線性穩(wěn)壓電源和晶閘管相控電源。在航天、潛艇、軍用等方面得到了廣泛的使用以及發(fā)展。因此，對開關(guān)電源的研究學習是我們新一代的方向，同時我們還可以：；；。方案論證（1）方案一： 做兩級的非隔離型的DC/DC變換，采用Boost升壓變壓器可實現(xiàn)電壓的升高，采用Buck降壓變壓器可實現(xiàn)電壓的降低，采用先升壓后降壓的模式，以STC89C52為控制核心。 （2）方案二： 直接做升降壓的Buck—Boost非隔離型的DC/DC變換，以MSP430單片機為控制中心；單片機產(chǎn)生的PWM直接控制開關(guān)管。（3）方案三： 使用電容式開關(guān)電源它們能使輸入電壓升高或降低，也可以用于產(chǎn)生負電壓。由于電路是開關(guān)工作的，電荷泵結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定的輸出紋波和EMI(電磁干擾)并且?guī)ж撦d的能力較差。 通過對上述三種方案的論證和比較，很容易看出，采用方案一，電路比較簡單，軟件設計也相對簡單，輸出精度高、易于制作、開關(guān)工作效率高故采用了方案一。時間安排20101到29完成相關(guān)資料的復習與查閱；20130到10查閱相關(guān)資料完成實物的制作；20111到21完成實物的調(diào)試以及修改、以便達到相應的要求；20122到02根據(jù)實物以及相關(guān)資料完成論文的撰寫；20103到10完成答辯相關(guān)資料的準備，完成本次設計。 指導教師意見 簽字： 年 月 日 審核小組意見 組長簽字： 年 月 日 桂林航天工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 共 4 頁摘要開關(guān)電源是一種比較新型的電源。它具有效率高，重量輕，可升、降壓，輸出功率大等優(yōu)點。但是由于電路工作在開關(guān)狀態(tài)，所以噪聲比較大。本系統(tǒng)以89C52為核心，電壓可預置，步進電壓為1V，輸出電壓范圍為20V到30V可調(diào)，輸出電流為0—，可顯示預置電壓，顯示輸出電壓，輸出電流。該系統(tǒng)主要由最小單片機系統(tǒng)，開關(guān)電源DCDC模塊電路，A/D信號采集以及D/A控制輸出和過流保護部分、顯示部分等組成。系統(tǒng)通過鍵盤預置電壓值送給D/A控制電路形成閉環(huán)反饋回路，采樣電壓間接推算出電流并顯示當電路的輸出電流過大時控制電路會自動切斷輸出電壓、蜂鳴器進行報警從而形成保護，當電流恢復正常時電路自動回復功能。本系統(tǒng)具有調(diào)整速度快，精度高，電壓調(diào)整率低，負載調(diào)整率低，效率高，無需另加輔助電源板，輸出紋波小及過流保護等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：STC89C5LM257LM258DC/DC變換、 ABSTRACTSwitching power supply is a parative new type of power supply. It has high efficiency, light weight, can rise, the blood pressure, output power etc. But because the circuit work in the switch state, so the noise is bigger.This system with 80 c52 as the core, voltage can be preset, stepping voltage for 1 v, output voltage range of 20 v to 30 v adjustable, output current is A, it can display preset voltage, shows that the output voltage and the output current. The system is mainly posed of single chip microputer system minimum, switching power supply DC DC module circuit and A/D signal acquisition and D/A control output and overcurrent protection part, display section, etc. System through the keyboard preset voltage value to D/A control circuit form closedloop feedback circuit, sampling voltage indirectly calculated current and display when circuit output current too big when control circuit will automatically cut off the output voltage, buzzer to alarm and formation protection, when current are back to normal that the circuit auto reply function. This system has the adjusting speed, accuracy, high voltage adjustment rate is low, negative ?KEY WORDS：“STC89C52”、“LM2576”、“LM2587”、“DC/DC conversion”、目 錄第一章 穩(wěn)壓電源設計闡述 1 技術(shù)指標 1 開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介 1 問題總結(jié) 2第二章 方案論證 3 單片機控制模塊 3 電源控制核心模塊 3 顯示模塊 6 鍵盤輸入模塊 6 系統(tǒng)各模塊的最終方案 6第三章 總體設計及模塊簡介 7 STC89C52的介紹 7 LM2576簡介 9 LM2587簡介 10 LCD12864的簡介 11 TLV5638的簡介 13第四章 硬件電路設計 14 單片機最小系統(tǒng) 14 主控電路設計 15 升壓電路設計 16 降壓電路設計 16 過流保護電路設計 17 按鍵電路顯示電路 18第五章 軟件設計 19 主程序流程圖 19 過流保護程序流程圖 20 AD0832模數(shù)轉(zhuǎn)換程序流程圖 21 TLV5638數(shù)模轉(zhuǎn)換程序流程圖 21第六章 繪制PCB、實物制作與調(diào)試 22 Altium designer 09繪制原理圖軟件簡介 22 利用Altium designer 09繪制原理圖 23 硬件電路的制作 23 調(diào)試 23 實驗數(shù)據(jù) 24參考文獻 25致 謝 26附錄一 電路原理圖 27附錄二 程序清單 29 桂林航天工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 第 47 頁 共 43 頁第1章 穩(wěn)壓電源設計闡述本次畢業(yè)設計，主要是完成開關(guān)穩(wěn)壓電源的設計，實現(xiàn)整機的供電系統(tǒng)，在電阻負載條件下，實現(xiàn)本次設計的技術(shù)指標，使電源滿足相應的要求。 技術(shù)指標根據(jù)本次設計技術(shù)指標，電源首先應該滿足設計的基本要求，在能力范圍內(nèi)，完成發(fā)揮部分的設計?；疽螅?）輸出電壓UO可調(diào)范圍：20V～30V，最大輸出電流IOmax：。（2）U2從15V變到25V時，電壓調(diào)整率SU≤5%（IO=）（3），負載調(diào)整率SI≤5%（U2=18V）（4）輸出噪聲紋波電壓峰峰值UOPP≤（U2=20V,UO=30V,IO=）（5）DCDC變換器的效率≥50%（U2=20V,UO=30V,IO=）發(fā)揮部分：（1）具有過流保護功能，動作電流IO（th）=177。，當排除過流故障后，電源能自動恢復為正常狀態(tài)。（2）能對輸出電壓進行鍵盤設定和步進調(diào)整，步進值小于等于1V，同時具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。（3）盡量提高變換器的效率。 開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)，常把穩(wěn)壓電源分成兩類：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源是一種比較新型的電源。開關(guān)穩(wěn)壓電源(以下簡稱開關(guān)電源)問世后，在很多領(lǐng)域逐步取代了線性穩(wěn)壓電源和晶閘管相控電源。早期出現(xiàn)的是串聯(lián)型開關(guān)電源，其主電路拓撲與線性電源相仿，但功率晶體管工作于開關(guān)狀態(tài)。隨著脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)的發(fā)展，PWM開關(guān)電源問世，它的特點是用20kHz的載波進行脈沖寬度調(diào)制，電源的效率可達65%~70%，而線性電源的效率只有30~40。因此，用工作頻率為20 kHz的PWM開關(guān)電源替代線性電源，可大幅度節(jié)約能源，從而引起了人們的廣泛關(guān)注，在電源技術(shù)發(fā)展史上被譽為20kHz革命。隨著超大規(guī)模集成芯片尺寸的不斷減小，電源的尺寸與微處理器相比要大得多，而航天、潛艇、軍用開關(guān)電源以及用電池的便攜式電子設備(如手提計算機、移動電話等)更需要小型化、輕量化的電源。因此，對開關(guān)電源提出了小型輕量要求，包括磁性元件和電容的體積重量也要小。此外，還要求開關(guān)電源效率要更高、性能更好、可靠性更高等。這一切高新要求便促進了開關(guān)電源的不斷發(fā)展和進步。 問題總結(jié)根據(jù)本次畢業(yè)設計的指標要求，以及開關(guān)穩(wěn)壓電源具有效率高，重量輕，可升、降壓，輸出功率大等優(yōu)點，利用開關(guān)穩(wěn)壓電源技術(shù)可以很輕松的完成本設計，并能輕松達到要求。第二章 方案論證本題要設計并制作一個開關(guān)穩(wěn)壓電源，要求輸出電壓U0可調(diào)其范圍為：20V—30V,最大輸出電流為I0max=。根據(jù)對題目的要求以及對基本要求和發(fā)揮部分的理解，將對本次設計進行方案的論證以及選擇，以達到一個較好的設計成果。 單片機控制模塊方案一：采用51芯片AT89C51作為主控制臺，通過行列式鍵盤直接接入51芯片并使用液晶顯示器控制輸入頻率與幅度。采用XR2206信號發(fā)生器，可以產(chǎn)生三個頻率完全相同的信號，為正弦波、方波和三角波。其中方波信號被送至分頻電路分頻?？梢赃_到題目所要求的10Hz～1MHz的范圍，但精確度會隨著頻率的增大而難以控制，失真度也會隨之增大。當改變幅度時，很難達到題目所要求的范圍。 方案二：采用89C2051開發(fā)制造產(chǎn)品,因為2051看起來體積比較小,，所以89C2051的程序不能直接移植到51上。由于2051是精簡型，所以P口變得很少，這樣一來可利用資源比較緊張，只能做一些簡單的產(chǎn)品。因此，對于本設計來說是不想適應的。 方案三：采用SCT89C52作為主控芯片，該單片機是51單片機中增強型單