【正文】 L（ t）在 t1 時刻的最小值； iL（ t2） 為 iL（ t）在 t2 時刻的最大值；在穩(wěn)態(tài)下 iL（ t1）、 iL（ t2）由下面的算是確定： )(1tiL = 0I ( 0UUIN? ) 0U /(2Lf NIU ) （公式 ） )(2tiL = 0I +( 0UUIN? ) 0U /(2Lf NIU ) （公式 ） 式中 ， UO為輸出電壓 ， IO為輸出電流，即 iL（ t） 得平均電流， f為開關(guān)頻率，則開關(guān)周期 T=1/f= TON +TOFF。對于任意開關(guān)周期，假設(shè)在 t1≤ t≤t2 期間， IRF5210 導通（導通時間為 TON）， D 截止；在 t2≤ t≤ t3期間， D導通， IRF5210截止。 沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 I R F 52 1 0P W M 調(diào)制波+D續(xù)流二極管LR s = 2采樣電阻RL負載電阻 圖 斬波電路原理框圖 輸入電壓最大有效值的計算 ： 根據(jù)設(shè)計要求，負載允許通過的最大電流為 2021mA，輸出電壓最大值為 10V，在不考慮儲能電感的直流阻抗和濾波電容的容抗情況下，續(xù)流二極管兩端允許輸出的電壓最大有效值為 UD=+=2 2+10=14V。 C710 4C610 2C533 2C420 4C110 4+C34. 7 uF12J2反饋輸入12J4123J3D11N 41 48W110 KW310 KW4 5KR847 0R74. 7 KR 1 02KR 1 22KR910 0R422 0KR25. 1 KR12. 4 KR31. 1 MR 1 622R 1 7221 2U 2 A40 10 61 2U 2 A40 10 61 2U 2 A40 10 61 2U 2 A40 10 61 2U 2 A40 10 61 2U 2 A40 10 6V C C13Ct5V I N +15Rt6V R E F 16D I S C7I N 1I N +2C O M P9S Y N C3O S O U T4O U T A11C S S8SD10O U T B14G N D12U1S G 35 25V C C 圖 PWM調(diào)制波與 IRF5210驅(qū)動電原理圖 斬波電路與 濾波穩(wěn)流電路設(shè)計 斬波電路原理框圖如圖 所示。其占空比小于 50%。 單片機控制 DAC7512 輸出給定信號送至 SG3525 的第 2 引腳，檢測電流反饋的信號送入第 1引腳，在硬件上直接構(gòu)成 PI 閉環(huán)調(diào)節(jié)，第 10引腳的封鎖端作為輸出過流過壓保護控制端直接由單片機控制。在電路中調(diào)節(jié)電位器使輸出的頻率在 100KHZ 左右。 基于 AT89C51 的 數(shù)控直流電流源 設(shè)計 11 PWM 調(diào)制波與 MOSFET 的驅(qū)動電路設(shè)計 PWM 自動調(diào)節(jié)是由 SG3525 芯片實現(xiàn)的，其電原理圖如圖 所示。變壓器次級線圈兩端交流電的 有效值 U2，經(jīng)全波整流濾波后，能提供給 LM7818 的電壓為 ，所以變壓器的變比 k的范圍為 240 ≤ k≤ 200 即 ≤ k≤ 13. 3,最后確定 k=11,在 220V 輸入的情況下 ,LM7818 的輸入電壓為 24V。根據(jù)題目要求，輸入的電壓范圍在200～ 240V 內(nèi)變化。在電源的輸入端加了一個型號為 SH1606的單相電源濾波器，其原理為雙向射頻干擾濾波器，根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)資料，其濾波性能在全頻段都有明顯的效果， 特別是在低頻段（ 10～ 500KHZ）具有極佳的濾波效果，同時也能抑制電路中的串模、共模干擾。 基于 AT89C51 的 數(shù)控直流電流源 設(shè)計 9 輔助電源選擇 輔助電源主要是為控制部分供電的，由于電流源的主要電路有開關(guān)管在工作，嗓聲干擾大，所以為了確?？刂撇糠值姆€(wěn)定性和可靠性，采 用與主電路分離的電源電路供應。該方案具有實現(xiàn)容易、發(fā)光亮度大、驅(qū)動電路簡單等優(yōu)點，且其可靠性能也優(yōu)于 LED 的顯示。 方案一： 采用 LCD（液晶）顯示，該方案具有低壓微功耗、平板型結(jié)構(gòu)、顯示的信息量大、無電磁輻射、使用壽命長等優(yōu)點，但本系統(tǒng)要求顯示的數(shù)量小，不能發(fā)揮其顯示內(nèi)容豐富的優(yōu)點，同時占有 I/O口較多，且處在強干擾源中，可靠性較低。輸入設(shè)備采用輕觸接健來實現(xiàn)。 AT89C51 有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 三種封裝形式，以適應不同應用系統(tǒng)的需求。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效的降低開發(fā)成本。SPI 串行口。3 個 16 位可編程定時器 /計數(shù)器 。有 32個外部雙向輸入 /輸出 (I/O)端口 。兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng) 。 控制器芯片采用 Atmel 公司的 AT89S8252 CMOS 8 為單片機， AT89S8252 比普通的 51系列單片機具有更強大的功能，其片內(nèi)含 8KB 可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256字節(jié)隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 。同時 ,還要求對各種故障信息進行檢測 ,及時的發(fā)出相 應的報警信號。最終確定選用串行數(shù)據(jù)傳送方式的 ADS7841 和 DAC7512 兩款芯片轉(zhuǎn)換精度均為 12位的集成芯片 ,其量化精度能達到 1/40961/2021,完全能達到設(shè)計的精度要求。 方案比較與選擇：前者電路連接形式簡單，能滿足題中基本部分的要求，但要達到發(fā)揮部分的指標，対后級信號處理的難度非常大；后者在電路結(jié)構(gòu)較為復雜，器件較多，基于對 設(shè)計功能全面的考慮，選擇了方案二 沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 A/D 和 D/A 芯片的選擇 根 據(jù)設(shè)計要求 ,系統(tǒng)要求輸出的電壓為 20~2021mA，步進為 1mA，且要求顯示數(shù)值，因此給定量的執(zhí)行元件 —— 數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 (即 D/A)與檢測量化元件 —— 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 (即 A/D),至少需要 11 位的轉(zhuǎn)換精度。 15%；溫度增益系數(shù) 65 106/℃ ,帶寬大于 1MHZ,耐壓為直流1000V。令伺服電流增益 KI= IPD1／ IF，正向增益 K2= IPD2 ／ IF；則傳輸增益 K3= K2／ KI= IPD2／ IPD1， K3 的典型值為 1。該光分別照射在 PD PD2 上，反饋光電二極管 PD1 吸收光通量的一部分，從而產(chǎn)生控制電流 IPD1（ IPD1=），該電流用來調(diào)節(jié) IF，以補償 LED 的非線性。 圖 線性光電耦合器封裝形式和內(nèi)部結(jié)構(gòu) HCNR200 由發(fā)光二極管 LED、反饋光電二極管 PD輸出光電二極管 PD2 組成。 基于 AT89C51 的 數(shù)控直流電流源 設(shè)計 7 圖 磁補償式電流傳感器 方案二：使用線性光電耦合器，采集其電流流經(jīng)取樣電阻兩端的電壓的隔離型電流檢測方案。該隔離型傳感器與線性光電耦合器一樣具有精度較高、響應快等優(yōu)點，而且無須外接任何元件就能得到準確的檢測信號。根 據(jù)安培定律，原邊被測電流 I1 N1將產(chǎn)生的磁場 B1， 它與 I2 N2產(chǎn)生的磁場 B2進行 磁補償后保持磁平衡狀態(tài)，即 I1 N1= I2 N2， 所以能得到 I2= I1 N1 ／ N2。為了保護系統(tǒng)具有較強的抗干 擾性能和較高的可靠性，再此首先考慮使用隔離型電流監(jiān)測方案。 基于以上分析，選擇 SG3525 作為斬波電路的 PWM 調(diào)制芯片較為理想。 沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 TL494 內(nèi)有兩個誤差信號比較器，能同時實現(xiàn)電壓模式控制和電流模式控制，但在本系統(tǒng)中不能發(fā)恢這一優(yōu)勢，且沒有外部強封鎖端，不便于實現(xiàn)過壓過流保護。根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料，對比 SG352 TL494 和 UC3573 三款芯片如下： SG3525 具有很高的溫度穩(wěn)定性和較底的躁聲等級，具有欠壓保護和外部封鎖功能，能方便地實現(xiàn)過壓過流保護，能輸出兩路波形一致、相位差為 180176。 PWM 芯片的選擇 PWM 芯片根據(jù)其控制方式可分為電壓模式控制和電流模式控制兩種。為了獲得很好的濾波效果，希望斬波的頻率越高越好（至少在 100KZ 以上）。 基于 AT89C51 的 數(shù)控直流電流源 設(shè)計 5 ２ 數(shù)控直流電流源設(shè)計 構(gòu)思 開關(guān)管的選擇 根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料，對比 MOSFET 與 IGBT 兩種開關(guān)管。本數(shù)控直流電流源系統(tǒng)輸出電流穩(wěn)定，不隨負載和環(huán)境溫度變化，并具 有很高的精度，輸出電流誤差范圍177。單片機系統(tǒng)還兼顧對恒流源進行實時監(jiān)控，輸出電流經(jīng)過電流 /電壓轉(zhuǎn)變后，通過 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，實時把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，再經(jīng)單片機分析處理， 通過數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電流更加穩(wěn)定，這樣構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電流源。本系統(tǒng)以直流電流源為核心， AT89S52 單片機為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電流，設(shè)置步進等級可達 1mA，并可由數(shù)碼管顯示實際輸出電流值 和電流設(shè)定值。 因此通過 數(shù)控直流電流源的 設(shè)計對于廠商乃至我國的 數(shù)控直流電流源 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要意義。性能好的電子設(shè)備，首先離不開穩(wěn)定的電源，電源穩(wěn)定度越高，設(shè)備和外 圍條件越優(yōu)越，那么設(shè)備的壽命更長。 N Y N Y 圖 程序 設(shè)計 流程圖 開始 程序初始 化 是調(diào)節(jié)狀態(tài)？ 允許輸出？ 關(guān) PWM 波 設(shè)定電流 調(diào)節(jié)顯示電流 沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 本文的目的和意義 隨著 電子技術(shù)、 單片機 技術(shù)的快速發(fā)展，基于 單片機的 微處器的應用越來越廣泛。其輸出電流的大小通過隔離型電流傳感器轉(zhuǎn)換成對應的模擬信號，并將這一模擬量分為兩路：一路直接反饋到 PWM 集成芯片的反饋輸入端，構(gòu)成連續(xù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)；另一路經(jīng)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片變成數(shù)字信號傳送給單片機處理，作為輔助的調(diào)節(jié)反饋量，使用軟件算法來修正給定量，減小穩(wěn)態(tài)誤差。斬波電路前級的穩(wěn)壓電路，使用集成穩(wěn)壓器來降低電網(wǎng)波動對斬波電路的影響。 根據(jù)開關(guān)電源的原理，經(jīng) AC/DC/DC 變換 過程來實現(xiàn)可調(diào)穩(wěn)流的功能，主電路由整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、斬波電路和恒流電路構(gòu)成。也適用于各種有較高精度要求的場合。 本數(shù)控直流電流源系統(tǒng)的電源選用 CMOS 數(shù)字電路，實現(xiàn)了“ +”，“ — ”步進調(diào)整功能，降低給定電流與實際電流的偏差，輸出的電流穩(wěn)定，不隨負載和環(huán)境溫度變化，并具有很高的精度，輸出電流誤差范圍177。設(shè)計通過數(shù)碼顯示電路、直流電流源電路、雙時鐘可預置計數(shù)器步進控制電路、 0mA 和 3000mA 上、下限邏輯控制電路?！?— ”步進調(diào)整功能，降低給定電流與實際電流的偏差。 本文研究的主要內(nèi)容、目標與方法 直流穩(wěn)壓 電源是最常用的儀器設(shè)備，在科研及試驗中都是必不可少的。 此時， ALE引腳式編程脈沖輸入端 。 89C51 的 I/O 口 P0,P1,P2 和 P3 除具有 MCS51 相同的一些性能和通途外，在 FPEROM編程時， P0 口還可以接受代碼字節(jié)，并在程序校驗時輸出代碼字節(jié)，但在程序校驗時需要外接上拉負載電阻 。 現(xiàn)今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展，整流系統(tǒng)由于以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機控制，從而使直流電源智能化，具有遙測、遙信、遙控的三遙功能，基本實現(xiàn)了直流電源的無人值守?；诖耍藗?對數(shù)控恒定電流器件的需求越來越迫切 ，由于板載電源管理的更廣泛應用和行業(yè)能源節(jié)約和運行最優(yōu)化的關(guān)注，電源行業(yè)和半導體生產(chǎn)商們便開始共同開發(fā)這種名為“數(shù)控電源”的新產(chǎn)品。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展， 數(shù)字電路應用領(lǐng)域的擴展 ，現(xiàn)今社會，產(chǎn)品智能化、數(shù)字化已成為人們追求的一種趨勢 ，設(shè)備的性能，價格，發(fā)展空間等備受人們的關(guān)注，尤其對電子設(shè)備的精密度和穩(wěn)定度最為關(guān)注。在80 年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向到 20 世紀末更為先進的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流 /直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系