【正文】 變成脈動的直流電壓。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。 輸出直流電壓的平均值，即直流電壓 V0可按下式求出 22200 )(s in221 VttdV　V 　　 ?? ? ??? ? (21) 半波整流電路的優(yōu)點是結構簡單，使用的元器件少。 圖 23 單相全波整流電路 全波整流電路接入濾波電 容 C，其充放電過程與半波整流相同，但由于 V21 和 V22 輪流通過 VD1 和 VD2 向電容 C 充電，所以輸出電壓的脈動比半波整流時小。即： 22VVd? (34) 導通二極管的電流平均值為負載電流平均值的一半，最大值與負載電流最大值相同。 以上簡單介紹了幾種整流電路，根據(jù)其優(yōu)缺點的判斷，所以在我的設計中采用了橋式整流電路。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 6 電容濾波電路 電容濾波就是 在整流電路后面 ,用大量的電解電容與負載并聯(lián)例如以橋式電路為例 ,整流濾波電路如圖 25 所示 : 圖 25 電容濾波電路 電容濾波電路簡單，制作方便。采用這種濾波電路可以進一步降低輸出電壓的脈動系數(shù)。 圖 27 電感濾波電路 當整流后的脈動電流增大時，電感 L 將產(chǎn)生反電勢－ L(di/dt)，阻止電流增大；相反，當電流減小時，電感 L 將阻止電流減小，從而使負載電流脈動成分大大降低，達到 濾波的目的。 在大功率輸出的電源穩(wěn)壓電路中，由于輸出電流較大，為了減少功率損耗，一般不用電阻做濾波器件，經(jīng)常使用的是 LC 元件構成的π型濾波電路。下面就穩(wěn)壓電路作一下介紹。下面簡單介紹下質量指標。當 iU 保持不變時，輸出電壓增量 OU? 與輸出電流增量 OI? 之比稱為等效內(nèi)阻： OOO IUR ???? （ iU ＝額定值） （ 26） 上式中， OR 為正值，由于電流增加（增量為正）時其兩端電壓受內(nèi)阻影響要下降（增量為負），故上式中加了個“－”號，使得 OR 為正值。 穩(wěn)壓管基本應用電路 硅穩(wěn)壓管也稱為齊納二極管，其伏安特性如圖所示。小功率穩(wěn)壓管的工作電流大致幾毫安至幾十毫安，大功率的穩(wěn)壓管可到幾安培到十幾安培。如果 iV 和 LR 都變化，則 ZI 將綜合二者的變化加以調(diào)整，只要 ZI 的變化在它的允許的工作范圍之內(nèi)，就能保證起到較好的穩(wěn)壓作用。所以必須具有執(zhí)行元件和反饋支路。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 11 圖 213 串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路框圖 取樣電路和基準電壓相比較，并把比較后的誤差信號送放大器，增強反饋控制效果，因為取樣得來得是電壓信號，所以這種電壓源實際上是一個以電壓為調(diào)節(jié)對象得自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)模式如圖 所示。其優(yōu)點是，輸出電壓范圍不受調(diào)整元件本身耐壓的限制而且各項技術指標可以做的很高。晶體管 VT 做調(diào)整元件， VD 做基準電壓源，它給晶體管發(fā)射結提供一個固定的偏壓使其能正常工作。 該電路存在兩個問題：其一，該電路是用輸出電壓的變化部分直接去控制調(diào)整管的基極，故控制作用小，穩(wěn)壓性能較差；其二，輸出電壓固定不可調(diào)。 R R2 與 LR并聯(lián)組成分壓器，起到取出輸出電壓的作用，叫做取樣電路。因為放大器的作用，很小的輸出電壓的變化，反應到調(diào)整管 1ceU 上 就有比較大的變化，大大提高了調(diào)整管的靈敏度，提高的輸出電壓的穩(wěn)定性。本次畢設題目是高精度程控穩(wěn)壓電源，硬件核心就是以上介紹的三個部分。因為設計的電路比較簡單，且直流要求較強，所以 選用π型 RC 濾波電路。保護電路是保護硬件部分安全的，確保硬件不會因電流過大而毀掉。 8051 單片機 AT89C51 是 一種 帶 4K 字 節(jié) 閃爍 可編 程可 擦除 只讀 存儲 器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） 的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。 D/A 和 A/D 芯片 在設計中，需要將數(shù)字量轉換成模擬量來控制穩(wěn)壓電路的輸出，同時，也需要將模擬量轉變成數(shù)字量來反饋輸出的狀態(tài)，送單片機處理，進行控制。嚴格講精度與分辨率并不完全河南工業(yè)職業(yè)技術學院 16 一致，只要位數(shù)相同，分辨率則相同，但相同位數(shù)的不同轉換器精度會有所不同。 根據(jù) A/D 轉換器的原理可將 A/D 轉換器分為兩大類。 本次設計所使用的芯片是 MAX197，它是美國美信公司生產(chǎn)的多量程、12 位數(shù)據(jù)采集（ ADC） ,芯片工作電壓僅為 5 伏；即接收高于電源電壓的模擬信號，又可以接收低于地電位的模擬信號；芯片有 8 個獨立的模擬輸入通道；對輸入的模擬信號提供了四個可編程輸入量程； 10? 伏， 5? 伏，0 到＋ 5 伏， 0 到＋ 10 伏，四個量程將有效的動態(tài)輸入范圍增加 到 14 位；為 4~20毫安信號和由 12? 伏或 15? 供電的傳感器到單 5伏系統(tǒng)提供了靈活的接口；變換器的耐壓容限達到了 ? 伏、該模 /數(shù)轉換器具有 5MHZ帶寬， 100K SPS 的吞吐率，由軟件控制選擇內(nèi) /外部時鐘，由軟件控制內(nèi) /外部啟動采集， 8＋ 4 并行數(shù)據(jù)接口，內(nèi)部 伏或外供參考電壓。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 17 本次設計采用 ATC8051，用其 P0 口作為數(shù)據(jù)的輸入輸出口，在 D/A轉換階段用于輸出 D/A 轉換的數(shù)據(jù)，在 A/D 轉換階段，用于接收 MAX197的輸出數(shù)據(jù)。通過地址的不同來控制對哪一個芯片進行操作。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。當時鐘頻率選用 6MHz 時， C 取 22uF，R 取 1K? 。 MCS51單片機內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。 最常見的是七段碼 LED 數(shù)碼顯示器，有共陰極和共陽極兩種連接法，如圖 33 所示，它有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種，本電路采用動態(tài)顯示方式。 獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一個輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。按鍵直接與 8031 的 I/O 口線相接， 通過讀 I/O 口，判定各 I/O 口線的電平狀態(tài)，即可識別出按下的按鍵。 在第一次檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一段延時 10ms 的子程序后再確認該案件抖動時否認保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正有按鍵按下，從而消除了抖動的影響。其二，過電壓保護，這是為了防止穩(wěn)壓電源出現(xiàn)異常時輸出過大電壓而損壞伏在。 圖 31 穩(wěn)壓管保護電路 此時，限制穩(wěn)壓管得最大輸出電流為 OI ＝（ DU beU ） /R.。 在畢設的電路設計中，取第二種方案，使用過流保護方式，來保護調(diào)整管不會被燒掉。在該指令系統(tǒng)中有單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令三種不同長度的指令，指令長度不同，指令格式也不同。該指令系統(tǒng)具有 7 種尋址方式：寄存器尋址方式；直接尋址方式；寄存器間接尋址方式；立即尋址方式；基址寄存器加變址寄存器間接尋址方式；位尋址方式；相對尋址方式等等。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 22 主程序流程如圖 41 所示： 圖 41 主流程圖 系統(tǒng)初始化時，屏蔽中斷，設置好 MAX197 的程序控制字，采用查詢方式查詢 0INT 端，來判斷 A/D 轉換是否完成。 D/A 程序包括了調(diào)用碼制轉換，調(diào)用數(shù)據(jù)調(diào)整（即除法程序）及輸出。首先輸出地址 信息，通過 MAX197 的片選端選定芯片，分兩次通過 P0口接收數(shù)據(jù)，存到特定單元 顯示程序，采用動態(tài)顯示的方法，由串口輸出段選碼和位選碼，并調(diào)用延時，顯示一段時間，然后換下一位顯示。循環(huán)此步驟，直到被除數(shù)的所有位都處河南工業(yè)職業(yè)技術學院 24 理完為止，一般商的字長為 n， 則需要循環(huán) n 次這種除法上商前，先比較被除數(shù)與除數(shù)，根據(jù)比較結果決定上商 1 或 0，并且只有在商為 1 時，才執(zhí)行減法，所以稱之為比較法。流程如圖 43 所示： 之后，判斷結果是否理想，來決定下一步是返 回還是繼續(xù)進行 D/A 變換，繼續(xù)調(diào)整輸出電壓。在 D/A和 A/D 數(shù)據(jù)處理時采用了除法子程序，處理時間比較長。 該系統(tǒng)由硬件和軟件部分組成，在查閱并學習現(xiàn)有的模塊電路之后，選合適的電路進行組合。運放 LM324的正端接 D/A 輸出的基準電壓，負端接反饋電壓，單片機控制基準電壓的輸出，同時根據(jù)反饋電壓來調(diào)整基準電壓的大小。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 27 參考文獻 1 黃珍貴 .基于 D/A 轉換器的程控電源設計 .沈陽工業(yè)學院學報 , 12～ 16 2 周加超 .直流穩(wěn)壓電源的演變過程 .科技情報開發(fā)與經(jīng)濟 , 25～ 27 3 賀洪江 .一種高精度數(shù)控直流電源的設計 .河北建筑科技學院學報 , ,33～ 39 4 程曉玲 ,數(shù)字給定式 穩(wěn)壓電源的設計 ,天津輕工業(yè)學院學報 , 45～ 46 5 程杰寶 ,實用高效率直流穩(wěn)壓電源 .實用電子制作 ,25～ 26 6 陳希 .可網(wǎng)絡化管理的高精度多路數(shù)控直流電源 .浙江師范大學學報 , ,23～ 26 7 樊俊峰 .新型分布式直流電源系統(tǒng)（碩士學位論文） .河海大學 , ,5～ 11 8 朱艷萍 .軟開關高功率因數(shù)“綠色 ” 開關電源研究（碩士學位論文） . 燕山大學 ,31～ 34 9 張毅剛，彭喜元，姜守達 . 新編 MCS51 單片機 應用設計 . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 20xx， 25~26,29~50,53~67,203~213,322~376 10 周志敏，周紀海 . 開關電源實用技術設計與應用 .人民郵電出版社，20xx， 1～ 16 11 康華光 ,陳大欽 ,電子技術基礎模擬部分 .高等教育出版社 ,1999，443467 12 曲學基，王增福，曲敬凱 .穩(wěn)定電源基本原理與工藝設計，電子工業(yè)出版社， 20xx， 142～ 200 13 何希才，張名莉 .新型穩(wěn)壓電源及應用實例，電子工業(yè)出版社， ，1～ 54 14 段九州 .電源電路實 用設計手冊，遼寧科學技術出版社， ， 1～ 41河南工業(yè)職業(yè)技術學院 28 附錄 1 MAX508 引腳圖如圖： 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 29 附錄 2 整體電路圖： 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 30 附錄 3 LM324 引腳圖： MAX197 引腳圖： 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 31 致謝 在我的畢業(yè)論文將要完成的時候，想要說的感謝很多。 韓 老師一絲不茍的作風 ，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人， 使我 終生受益無 窮 。在此我表示衷心的感謝！ 最后，我要感謝我的母校 ,感謝她這三年來的培育 !