【正文】 下公式求出：UR1=2πE≈ （21）整流二極管D1承受的最大反向峰值電壓為：UD1=22 E≈ （22）由于半波整流電路只利用電源的正半周，電源的利用效率非常低，所以半波整流電路僅在高電壓、小電流等少數(shù)情況下使用，一般電源電路中很少使用。 全波整流電路電路圖 全波整流電路波形圖在0～π期間B1次級(jí)上端為正下端為負(fù)，D1正向?qū)ǎ娫措妷杭拥絉1上，R1兩端的電壓上端為正下端為負(fù)，（b）所示，；在π～2π期間B1次級(jí)上端為負(fù)下端為正，D2正向?qū)?，電源電壓加到R1上，R1兩端的電壓還是上端為正下端為負(fù)，（c）所示。這種整流電路使用普通的變壓器，但是比全波整流多用了兩個(gè)整流二極管。 橋式整流電路原理分析圖1 橋式整流電路原理分析圖2設(shè)B1次級(jí)電壓為E，理想狀態(tài)下負(fù)載R1兩端的電壓可用下面的公式求出： UR1=22πE≈ （25）整流二極管D1和D2承受的反向峰值電壓為：UD1=2 E≈ （26）橋式整流電路每個(gè)整流二極管上流過的電流是負(fù)載電流的一半，與全波整流相同。（3）流過每個(gè)二極管的負(fù)載電流僅為半波整流的一半。 方案一：電容濾波電路 ，電容濾波電路是利用電容的充放電原理達(dá)到濾波的作用。（b）所示。 電感濾波電路圖電容濾波結(jié)構(gòu)簡單。R1和C2越大濾波效果越好，但R1過大又會(huì)造成壓降過大，減小了輸出電壓。由于大容量濾波電容的廣泛使用，克服了濾波效果稍差的缺點(diǎn)，廣泛用于各類電源電路。通過對(duì)比，我們選擇采用電容濾波方案。雖然采用分立元件會(huì)使硬件電路的設(shè)計(jì)任務(wù)加重，使電路的故障率有所提高，但是采用分立元件可以按自己的要求設(shè)計(jì)電路，并可以對(duì)系統(tǒng)的容量進(jìn)行充分的冗余，而且采用分立元件最大的優(yōu)點(diǎn)在于最小輸出電壓可以從0V開始。硬件反饋速度極快，幾乎不會(huì)產(chǎn)生紋波，電壓調(diào)整率好，但是硬件反饋有一個(gè)致命的缺點(diǎn)：容易引起系統(tǒng)震蕩，設(shè)計(jì)時(shí)需要防止系統(tǒng)的震蕩。 輸出帶載方式直流線性穩(wěn)壓電源的輸出方式分為兩種：并聯(lián)輸出和串聯(lián)輸出。此電路必須接在整流濾波電路之后，上端為正下端為負(fù)。對(duì)瞬時(shí)變化的適應(yīng)性較好。適用于要求不高的小型電子設(shè)備上。當(dāng)輸出電壓遠(yuǎn)大于T1發(fā)射結(jié)電壓時(shí)，可以忽略（UT1）BE，則UO≈UD1。每一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)I/O口，采用此方案利于軟件進(jìn)行編程，每一次輸入都是確定的按鍵的響應(yīng)，速度相對(duì)矩陣鍵盤較快，實(shí)現(xiàn)方式較方便，但是這樣的連接方式會(huì)浪費(fèi)大量的I/O口。 輸出顯示方式論證方案一：采用數(shù)碼管顯示。綜上考慮，友好的人機(jī)界面以及更加豐富的信息顯示可以為使用者提供很大的方便，因此輸出顯示方案采用液晶顯示。原理如下： 簡易限流電路電路正常工作吋，負(fù)載電流小，流過電阻R產(chǎn)生的壓降不足以使三極管Q1導(dǎo)通，由于Q1工作在截止時(shí)發(fā)射極電流為零，電容器C1處于未充電狀態(tài)，因此晶體管Q2也處于截止?fàn)顟B(tài)。這種方法是將一個(gè)采集串聯(lián)在負(fù)載回路的一個(gè)小電阻或者是用霍爾元件上的電壓信號(hào)，將此電壓信號(hào)與設(shè)定的限流值對(duì)應(yīng)的參考電平進(jìn)行比較，當(dāng)采集到的電壓信號(hào)大于參考值時(shí)就采取動(dòng)作，限制MOSFET的門極電壓，使電壓降低，電流不會(huì)繼續(xù)上升。 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)思路如下：交流220V電能經(jīng)過變壓器降壓后轉(zhuǎn)換為低壓交流電，交流低壓電經(jīng)過整流得到有脈動(dòng)的直流電，對(duì)此直流電進(jìn)行濾波處理，得到平滑的直流電能，然后進(jìn)入電壓調(diào)整電路；單片機(jī)將鍵盤輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理得到數(shù)字化數(shù)據(jù)，經(jīng)內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)化成模擬參考電平信號(hào)，同時(shí)采樣電路將輸出電壓電流采集的結(jié)果與參考電平利用運(yùn)放進(jìn)行比較，用運(yùn)放的輸出去控制MOS功率管的門極電壓的大小來調(diào)整輸出電壓的大小，當(dāng)采樣電路的采集電壓與參考電壓一致時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓；同時(shí)采樣電路的信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以后送給單片機(jī)，單片機(jī)通過液晶將設(shè)定的電壓電流與實(shí)際的電壓電流等信息顯示出來，系統(tǒng)的保護(hù)主要分為三大部分：上電保護(hù)、掉電保護(hù)、過流保護(hù)，上電保護(hù)防止上電瞬間電壓過沖，掉電保護(hù)防止失電時(shí)電壓失控，過流保護(hù)防止出現(xiàn)負(fù)載電流超過預(yù)設(shè)值而發(fā)生燒毀負(fù)載的情況。本次設(shè)計(jì)的輸出電壓最大值為15V，最大輸出電流為1A，當(dāng)電網(wǎng)的電壓下降10％時(shí)，變壓器次級(jí)輸出的電壓應(yīng)能保證后續(xù)電路正常工作，那么變壓器B次級(jí)輸出電壓UBOMIN應(yīng)該是：UBOMIN＝（ΔUD＋UDS＋UOMAX）/ （31）UBOMIN＝（2V＋2V＋15V）/＝19V/＝則變壓器B次級(jí)額定電壓為：UBO＝UBOMIN/ （32）UBO＝＝當(dāng)電網(wǎng)電壓上升10％時(shí)，變壓器B的輸出功率最大。由于四個(gè)整流管D1～D4參數(shù)相同，所以只需要計(jì)算其中一個(gè)的參數(shù)。根據(jù)第二章濾波電容選擇條件公式可知濾波電容的電容量為C=3~5T2/R （37）一般系數(shù)取5，由于市電頻率是50Hz，R為負(fù)載電阻。在最不利的情況下，市電上升10％，同時(shí)負(fù)載斷路，整流濾波后的出電壓全部加到調(diào)整管T上，這時(shí)調(diào)整管T的漏極－柵極反向擊穿電壓為：UDSS＝UBOMAX＝考慮到留有一定余量，可取UDSS為25V。該管參數(shù)為：PDM＝42W，ID＝15A，UDSS≥50V，完全可以滿足要求。正反饋電路多應(yīng)用在電子振蕩電路上，而負(fù)反饋電路則多應(yīng)用在各種高低頻放大電路上，因應(yīng)用較廣，負(fù)反饋可以使放大電路的閉環(huán)增益減小，但是放大電路的許多性能指標(biāo)得到了改善，如提高了電路增益的穩(wěn)定性、減小了非線性失真，抑制了干擾和噪聲、擴(kuò)展了通頻帶，串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻提高，并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻下降，電壓負(fù)反饋降低了輸出電阻，電流負(fù)反饋使輸出電阻增加。 電壓負(fù)反饋電路 電壓負(fù)反饋電路MSP430F169內(nèi)部有雙通道12位D/A轉(zhuǎn)換器，分別由芯片的5腳和6腳輸出，12位的D/A輸入最大的數(shù)字量為4095，輸出電壓等于基準(zhǔn)源電壓，那么當(dāng)D/，每個(gè)LSB就是：，若電源需要達(dá)到0～15V的調(diào)節(jié)范圍輸出，實(shí)際需要0～（因?yàn)殡娮枵`差和運(yùn)放失調(diào)電壓會(huì)產(chǎn)生偏離15V）的調(diào)節(jié)范圍，那我們就把此電源看做是一個(gè)電壓放大器，增益是：G = ，則需要我們通過配置運(yùn)放的外部電阻就能滿足系統(tǒng)需要。也就是可以把電路理解為一個(gè)將 。 電流的A/D采集是通過同向放大器U5輸出經(jīng)過R37和C30構(gòu)成的RC濾波再送給MCU的A/D輸入端4腳的，也實(shí)現(xiàn)比較合理的匹配。另外MSP430F161x系列支持?jǐn)U展RAM地址以滿足應(yīng)用程序和堆棧的要求。 復(fù)位電路MSP430F169單片機(jī)的58腳是復(fù)位輸入引腳，低電平觸發(fā)。 參考電壓MSP430 單片機(jī)的 A/D、D/A模塊是一個(gè)12位精度的模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，它具有高速度、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，單片機(jī)有內(nèi)置電壓參考源，但是為了減少單片機(jī)電源對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的影響，提高轉(zhuǎn)換穩(wěn)定度與精度，一般采用外置的參考電壓源，本設(shè)計(jì)采用TI公司的可調(diào)節(jié)精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431作為系統(tǒng)的電壓參考源。12V，而輸出范圍是1V~15V，如果內(nèi)部供電與主電路采用同一個(gè)變壓器的話將不能夠滿足運(yùn)放的供電要求，因此內(nèi)部供電與輸出供電需要隔離開來。LCD顯示器采用12864液晶顯示器，可顯示四行48個(gè)字符，內(nèi)置中文字庫，可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型及圖形，并具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。 上電保護(hù)在上電時(shí)，運(yùn)放和MCU都還未正常供電時(shí)，整個(gè)電路狀態(tài)非常不確定，這是很容易輸出一個(gè)短暫的高壓脈沖出來，對(duì)負(fù)載可是個(gè)不小的沖擊，因此需要加入光耦U4構(gòu)成的調(diào)整管Ib電流開關(guān)電路，調(diào)整管關(guān)斷，輸出電壓為0V，MCU復(fù)位前I/O口是高阻狀態(tài)，光耦沒有驅(qū)動(dòng)電流，輸出電壓也為0V，MCU復(fù)位后，進(jìn)入正常工作后檢測來自91腳正常的交流電過零脈沖后才拉低光耦使能調(diào)整管的Ib電流，打開輸出。可以實(shí)現(xiàn)電壓/電流的設(shè)定與測量、上電掉電的智能保護(hù)、鍵盤程控、LCD液晶顯示等功能。 各個(gè)功能模塊的測試單片機(jī)的最小系統(tǒng)板經(jīng)測試正常，單片機(jī)能夠正常工作?？傊?，控制核心單片機(jī)最小系統(tǒng)正常工作。鍵盤電路及12864顯示電路，經(jīng)測試44鍵盤的16個(gè)按鍵，在每個(gè)按鍵按下之后，都能正常顯示，而且每當(dāng)按鍵按下之后，用萬用表測試電平正常。整體電路模塊，經(jīng)測試各個(gè)模塊（調(diào)整電路，限流保護(hù)電路，基準(zhǔn)電壓電路，采樣電路，前級(jí)直流供電電路）正常工作。 各個(gè)模塊進(jìn)行聯(lián)調(diào)及分析將整個(gè)系統(tǒng)連接好固定在相同的測試環(huán)境下，通過鍵盤輸入電壓設(shè)定值和電流限定值，在可接受時(shí)間范圍之內(nèi)，線性電源能夠輸出目標(biāo)電壓值（其誤差大約在2%之內(nèi)）。 開機(jī)畫面圖 ， ， ， 設(shè)定輸出10V， 設(shè)定輸出15V， 電流比對(duì)：采用10Ω，50W的功率電阻。本文主要介紹了該數(shù)控線性穩(wěn)壓電源的變壓整流模塊、調(diào)整主電路模塊、反饋電路模塊、單片機(jī)控制模塊、液晶屏顯和鍵盤輸入模塊等電路模塊，并且本文還簡單的介紹了各個(gè)功能模塊的核心器件，比如整流模塊中的整流二極管1N4001，調(diào)整管IRFU020，基準(zhǔn)電路中的TL431，單片機(jī)MSP430F169，鍵盤模塊HD7279，以及12864液晶的等。因此，此次設(shè)計(jì)有待完善的地方還有很多。特別是，我進(jìn)入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的兩年多，讓我的人生有了不同的軌跡。并且傅老師的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給了我很大的啟發(fā)，他的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)，將一直是我工作學(xué)習(xí)中的榜樣。在論文的寫作過程中我也學(xué)到了做任何事情都要以正確的態(tài)度去對(duì)待，要擺正自己的心態(tài)，做學(xué)問要一絲不茍，不要忽視工作學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的任何問題和偏差，要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治鲞@些問題和偏差，要通過合理的途徑去解決，并且在做事情的過程中要有耐心和毅力，熟話說行百里者半九十，要想成功就不能朝三暮四半途而廢。再次感謝在大學(xué)四年傳授給我知識(shí)以及給我?guī)椭凸膭?lì)的老師們、同學(xué)們和朋友們，謝謝你們！衷心的祝各位身體健康，工作順利，事業(yè)有成，家庭幸福美滿！參考文獻(xiàn)1. 謝興紅、林凡強(qiáng)、吳雄英，MSP430單片機(jī)基礎(chǔ)與實(shí)踐，北京航空航天大學(xué)出版社，20082. 馬場清太郎，運(yùn)算放大器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)，科學(xué)技術(shù)出版社，20043. 鈴木雅臣，晶體管電路設(shè)計(jì)，科學(xué)技術(shù)出版社，20044. 童詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社，20065. 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社，20076. 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