【正文】 基于單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案隨著新型電力電子器件和適于更高開(kāi)關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn)，傳統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，由于功率器件性能的限制使開(kāi)關(guān)電源性能的影響減至最小，新型的電源電路拓?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(shù)，可使功率開(kāi)關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài)，為了提高開(kāi)關(guān)電源工作效率，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源，十分必要?！　追N數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案比較　　　　方案 1 : 采用模擬的分立元件，利用純硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，通過(guò)電源變壓器、整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓電源穩(wěn)定輸出177。5 V、 177。12 V、177。15 V并能可調(diào)輸出 0~ 30 V電壓，見(jiàn)圖 1所示。但由于模擬分立元件的分散性較大，各電阻電容之間的影響較大，因此所設(shè)計(jì)的指標(biāo)不高、不符合設(shè)計(jì)要求、且使用的器件較多、連接復(fù)雜、靈活性差、功耗也大，同時(shí)焊點(diǎn)和線(xiàn)路較多，使成品的穩(wěn)定性和精度受到影響。 圖 1 方案 1電路原理　　方案 2 : 此方案采用傳統(tǒng)的調(diào)整管方案，主要特點(diǎn)在于使用一套雙計(jì)數(shù)器完成系統(tǒng)的控制功能，其中二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)過(guò) D /A 變換后去控制誤差放大的基準(zhǔn)電壓，以控制輸出步進(jìn)。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器通過(guò)譯碼后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示輸出電壓值，為了使系統(tǒng)工作正常，必須保證雙計(jì)數(shù)器同步工作。 圖 2 方案 2電路原理　　方案 3 : 此方案不同于方案 1之處在于使用一套十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一方面完成電壓的譯碼顯示，另一方面其輸出作為 EPROM的地址輸入，而由 EPROM 的輸出經(jīng) D /A變換后控制誤差放大同步的問(wèn)題，但由于控制數(shù)據(jù)燒錄在 EPROM中，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性降低。 圖 3 方案 3電路原理　　方案 4 : 此方案采用 51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，從而使開(kāi)關(guān)控制電源輸出電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，經(jīng)過(guò) ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。利用單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò) D /A 轉(zhuǎn)換器( DA0830)輸出模擬量，再經(jīng)開(kāi)關(guān)電源控制電路，使得輸出電壓達(dá)到穩(wěn)壓的目的。單片機(jī)系統(tǒng)還兼顧對(duì)恒壓源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，輸出電壓經(jīng)過(guò)電流 /電壓轉(zhuǎn)變后,通過(guò) A /D轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量,經(jīng)單片機(jī)分析處理，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電壓源。而且采用PWM 控制的開(kāi)關(guān)電源，該電源具有高集成度、高性?xún)r(jià)比、最簡(jiǎn)外圍電路、最佳性能指標(biāo)、能構(gòu)成高效率無(wú)工頻變壓器的隔離式開(kāi)關(guān)電源等優(yōu)點(diǎn)。而且在成本上與同等功率的線(xiàn)性穩(wěn)壓電源相當(dāng)，而電源效率顯著提高，體積和重量則大為減小。 圖 4 方案 4電路原理　　 方案的比較與論證　　( 1)輸出模塊　　方案 1：采用線(xiàn)性調(diào)壓電源，以改變其基準(zhǔn)電壓的方式使輸出不僅增加 /減少，這樣不能不考慮整流濾波后的紋波對(duì)輸出地影響，此輸出只能是用萬(wàn)用表量出。而方案 方案 3中使用運(yùn)算放大器做前級(jí)的運(yùn)算放大器，由于運(yùn)算放大器具有很大的電源電壓抑制比，可以減少輸出端的紋波電壓。在方案 1中，為抑制紋波而在線(xiàn)性調(diào)壓電源輸出端并聯(lián)的大電容降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，這樣輸出的電壓難以跟蹤快變的輸入，方案 4中的輸出電壓波形與 D /A 變換輸出波形相同，不僅可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成波形的量化數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生多種波形輸出，使系統(tǒng)有一定驅(qū)動(dòng)能力的信號(hào)源?！　? 2)數(shù)控模塊　　方案 1利用純硬件來(lái)控制電壓的輸出，其中最基本的電路原理分析，需要計(jì)算負(fù)載的大小，穩(wěn)壓管的選擇有關(guān)，方案 方案 3中采用中、小規(guī)模器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片很多，造成電路內(nèi)部接口信號(hào)繁瑣，中間相互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差，如方案 1中的雙計(jì)數(shù)器一旦出現(xiàn)計(jì)數(shù)不同步時(shí)，會(huì)導(dǎo)致顯示電壓與輸出電壓不一致。在方案 4 中采用AT89C51單片機(jī)完成整個(gè)數(shù)控部分的功能，同時(shí),AT89C51作為一個(gè)智能化的可編程器件，便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。 圖 5 方案 5數(shù)控模塊　　( 3)控制模塊　　在該系統(tǒng)中，采用具有 D /A轉(zhuǎn)換功能的 PWM 調(diào)節(jié)電路、斬波電路、闊流器和可調(diào)穩(wěn)壓管 ( LM317)去控制輸出參考電壓，在利用 A /D轉(zhuǎn)換采樣，使輸出更準(zhǔn)確，且紋波小，電流亦可擴(kuò)展，容易保護(hù)電路?！　? 4)顯示模塊　　方案 方案 3中的顯示輸出地對(duì)電壓的量化值直接進(jìn)行譯碼顯示輸出，顯示值為 D /A變換的輸入量，由于 D /A變換與功率驅(qū)動(dòng)電路引入的誤差，顯示值與電源實(shí)際輸出值之間可能出現(xiàn)較大偏差。方案4中采用 A /D轉(zhuǎn)換電路，通過(guò)對(duì)輸出電壓的采樣，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的分析處理，通過(guò)數(shù)據(jù)的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，這樣使得顯示值與實(shí)際輸出之間的偏差減為最小。方案 4采用 4位數(shù)字電壓表直接對(duì)輸出電壓采樣并顯示輸出實(shí)際電壓值，一旦系統(tǒng)工作異常，出現(xiàn)預(yù)制值與輸出值偏差過(guò)大，用戶(hù)可以根據(jù)該信息予以處理，還采用了鍵盤(pán) /顯示器的查詢(xún)時(shí)間，提高了CPU的利用率。　　結(jié)束語(yǔ)　　如前所述，雖然方案 3比前兩者有許多優(yōu)點(diǎn)，但方案 方案 2對(duì)于完成設(shè)計(jì)要求并非不可行，而且在某些方面還具有優(yōu)勢(shì)，之所以采用方案 4 ，一個(gè)很重要的考慮是系統(tǒng)使用了單片機(jī)，使得進(jìn)一步的功能擴(kuò)展較為方便。數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 【【【【摘要摘要摘要摘要】】】】本本本本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)以直流電壓源為核心以直流電壓源為核心以直流電壓源為核心以直流電壓源為核心，，STC89C52RC單片機(jī)為主控制器單片機(jī)為主控制器單片機(jī)為主控制器單片機(jī)為主控制器，，單片機(jī)系統(tǒng)是數(shù)控電源的核心單片機(jī)系統(tǒng)是數(shù)控電源的核心單片機(jī)系統(tǒng)是數(shù)控電源的核心單片機(jī)系統(tǒng)是數(shù)控電源的核心。它通過(guò)軟它通過(guò)軟它通過(guò)軟它通過(guò)軟件的運(yùn)行來(lái)控制整個(gè)儀器的工作件的運(yùn)行來(lái)控制整個(gè)儀器的工作件的運(yùn)行來(lái)控制整個(gè)儀器的工作件的運(yùn)行來(lái)控制整個(gè)儀器的工作，，從而完成設(shè)定的功從而完成設(shè)定的功從而完成設(shè)定的功從而完成設(shè)定的功能能能能。通過(guò)通過(guò)通過(guò)通過(guò)數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電壓鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電壓鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電壓鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電壓，，輸出電壓范圍為輸出電壓范圍為輸出電壓范圍為輸出電壓范圍為0000————，，最大電流為最大電流為最大電流為最大電流為303030300000mA，，并可由液晶屏并可由液晶屏并可由液晶屏并可由液晶屏LCD1602顯顯顯顯示實(shí)際輸出電壓值示實(shí)際輸出電壓值示實(shí)際輸出電壓值示實(shí)際輸出電壓值。本本本本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)由單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，，經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（（（（DAC0832））））輸出模擬量輸出模擬量輸出模擬量輸出模擬量，，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器LM324隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大,最后輸出各種設(shè)備所需要的電壓最后輸出各種設(shè)備所需要的電壓最后輸出各種設(shè)備所需要的電壓最后輸出各種設(shè)備所需要的電壓。實(shí)際測(cè)試實(shí)際測(cè)試實(shí)際測(cè)試實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明結(jié)果表明結(jié)果表明結(jié)果表明，，本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒壓源的領(lǐng)域壓源的領(lǐng)域壓源的領(lǐng)域壓源的領(lǐng)域。 【【【【關(guān)鍵字關(guān)鍵字關(guān)鍵字關(guān)鍵字】】】】直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源；；；；單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)；；；；數(shù)控?cái)?shù)控?cái)?shù)控?cái)?shù)控；；；；DAC0832 電源技術(shù)特別是穩(wěn)壓電源技術(shù)在工程技術(shù)方面使用性很強(qiáng)，在各個(gè)行業(yè)里得到了廣泛的應(yīng)用。直流穩(wěn)壓電源的電路形式有很多種,有串聯(lián)型、開(kāi)關(guān)型、集成電路、穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源等等。目前使用的直流穩(wěn)壓電源大部分是線(xiàn)性電源，利用分立元件組成，體積大，效率低，可靠性差，操作使用不便，自我保護(hù)功能不完善，故障率高（長(zhǎng)期工作在大電流和大電壓下,電子元器件很容易損壞）但在直流穩(wěn)壓電源中，通過(guò)整流、濾波電路所獲得的直流電源的電壓往往是不穩(wěn)定的[1]。當(dāng)在外在電壓波動(dòng)或負(fù)載電流變化的時(shí)侯也會(huì)使輸出電壓有所改變。供給電子設(shè)備的電壓源的不穩(wěn)定,會(huì)使設(shè)備產(chǎn)生很多問(wèn)題。所以，設(shè)計(jì)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的直流穩(wěn)壓電源，才能滿(mǎn)足各種電子線(xiàn)路的要求。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來(lái)的，系統(tǒng)的一些電力電子理論基礎(chǔ)在那期間剛剛建立。這些理論的研究為其后來(lái)電源的發(fā)展提供了一個(gè)較好的基礎(chǔ)。在以后的電力電子發(fā)展中，數(shù)控電源技術(shù)的發(fā)展得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。不過(guò)其產(chǎn)品存在數(shù)控程度要求達(dá)不到、分辨率不夠高、功率密度低、可靠性比較差等缺點(diǎn)。因此穩(wěn)壓電源以后主要的主要發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷的進(jìn)行改善。單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類(lèi)型