稳压电源范文

稳压电源篇1

【关键词】单片机；直流稳压；数模转换

一、数字式可调稳压电源原理介绍

1.方案分析与选择

方案一：数控部分用单片机带动数模转换芯片提供线性稳压电压的参考电压。

优点：对于单片机，系统工作在开环状态，对数模转换的精度要求较高，设计成本低。

缺点：功耗较大，LED数码管输出显示不是系统的精确输出电压，须对它进行软件补偿。

方案二：数控部分用AVR单片机的PWM组成开关电源，再利用AVR的AD转换对输出电压进行实时转换，利用软件进行电压调整以达到稳压。

优点：硬件简单，稳压的大部分工作由软件完成，对单片机的运行速度要求很高，利用手头的ATmaga16L单片机最高8MHz工作频率很难达到速度要求。对软件要求较高，功耗小。

缺点：输出纹波电压较大，对软件的要求很高。

方案二简单的电路结构起初对设计者很吸引，但是后来了解到AVR单片机的PWM的精度用于开关电源比较勉强，而且开关电源有个通病：纹波电压大，考虑到设计目标对电源的功耗要求不是很严，同时为了保证纹波足够小也鉴于自身对于51单片机和线性电源较为熟练，故选择方案一。

2.总体设计原理

本设计采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，利用4×4键盘输入数字量，通过控制单元输出数字信号，再经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，最后经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着输出功率管的基极电压的变化，间接地改变输出电压的大小。

二、数字式可调稳压电源硬件电路设计

本系统的硬件电路设计主要围着AT89S 52单片机作为整机的控制单元用PROTEL 99SE设计软件来布线的，其中还用到了模数转换芯片DAC0832、外部存储芯片24C01、放大器芯片LM324、4×4矩阵式键盘、数码管等其他器件。总体框图考虑到各个元件的电气特性，例如元器件之间的干扰问题，接地问题，布线问题等，本系统将硬件电路设计分为数字部分和模拟部分。

（一）稳压电源数字部分电路

稳压电源数字部分电路即单片机接口电路主要包括：DAC0832数模转换电路、EEPROM接口电路、键盘接口电路、扬声器接口电路、复位电路、晶振电路及数码管显示部分电路。

1.单片机接口总电路

单片机AT89S52与器件的接口总电路如图1所示，下面将各部分电路介绍，AT89S52的P0、P2.5-P2.7接数码管输出显示部分电路，其中P0口用来输出字段码；P2.5-P2.7用来输出数码管选通位信号；P2.0、P2.2分别接外部存储芯片24C01的数据线（SDA）和时钟线（SCL）；P2.3接扬声器电路，为执行内部程序指令，EA/VPP必须接VCC。

AT89S52的P1口与数模转换芯片DAC0832相连接，用来输出数字量信号；RST为复位脚，用来输入复位信号，同时它还与P1.5-P1.7一起用作ISP下载端口；P3口用做键盘信号输入端口，XTAL1、XTAL2接晶振电路。

2.单片机电路接口电路

主要有：24C01与单片机AT89S52接口电路、4×4矩阵键盘接口电路、扬声器电路、AT89S52单片机复位电路及外部晶振电路、数码管显示部分电路。下面简单介绍一下存储芯片。

稳压电源设计中利用它存储电压输出值，实现掉电保存当前电压值的功能。它的引脚1、2、3、4、7接地；8脚接+5V；5脚与6脚分别接单片机的P2.0、P2.2的同时接5.1K上拉电阻后再接+5V（因连接总线的器件的输出端必须是集电极或漏极开路，以具备线“与”功能）。

3.数字部分电路PCB设计

本系统中，数字部分电路PCB采用Pro-tel99se软件进行设计。如图2所示：

（二）稳压电源模拟部分电路

稳压电源模拟部分电路主要包括电源部分电路，由运放LM324、达林顿管TIP127等构成的输出电压控制单元电路。另外，模拟部分电路属于高压部分，稳压管和达林顿管发热量比较大，要带散热片；同时须将它与5V低压工作的数字部分电路分开，这样可有效地防止元件的损坏，这也是系统为什么将电路设计分为数字部分和模拟部分的原因。

1.电源部分电路

在系统设计中考虑到单片机及其他器件的电源供电问题，采用一个变压器将220V交流电降压再经电桥整流，获得25V左右的平稳电压，然后用稳压管78L24、78L12、78L05进行三次稳压，分别获得24V、12V和5V的稳定电压，24V提供的是运算放大器LM324和达林顿管TIP127的工作电压，5V是AT89S52单片机和DAC0832的工作电压。图3所示。

2.输出电压控制单元电路

系统中，矩阵键盘输入数字信号经AT89S52处理后输出给DAC0832，数字信号经过数模转换后输出的是电流量，因此必须将电流量接电阻后接反馈放大电路以实现稳压输出。本设计的模拟部分利用了LM324作为放大器，采用二级放大电路，第一级为同相比例放大电路，第二级为闭环反馈放大电路。

本设计实际用到的数字式可调稳压电源模拟部分输出电压控制单元电路，其中用电位器和微调电阻作为校准电压值硬件补偿；用达林管TIP127作为调整管，由于其工作时发热量较大，须外加散热装置。

三、数字式可调稳压电源软件设计

本系统软件设计要实现的功能是：键盘对单片机输入数据，单片机对获得的数据进行处理，处理后的数据送4位共阳数码管，再送到8位数模转换芯片（DAC0832），以实现数字量对电压的控制。系统中的主程序主要完成键盘扫描、判断、处理和数码显示。

1.编程语言及输入

C语言在单片机的应用中，由于其逻辑性强，可读性好，比汇编语言灵活简练，目前越来越多的人从普遍使用汇编语言到逐渐使用C语言开发，市场上几种常见的单片机均有其C语言开发环境。因此，在本系统中，考虑到汇编语言的这些缺点，采用了C语言作为软件设计语言。

2.软件补偿编程

由于系统采用DAC0832进行模数转换线性稳定度不够好，因此系统实际输出电压值与输出显示值存在误差，必须用软件补偿的办法来消除误差。为此通过测试多组实际输出电压值与输出显示值对比，然后进行软件补偿，所以程序中调用软件补偿函数对输出电压值的补偿，从而消除误差。

四、结束语

本系统的不足之处就是不能对输出电压进行实时采样，为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，系统通过加入模数转换模块（ADC0809芯片）进行模数转换，间接用单片机实时对电压采样，然后进行数据处理及显示。这样一来使系统输出误差更小，效果更好，这也是系统将来的一种功能扩展。

单片机实现的数字式可调稳压电源由于原理简单、稳定性好、精度高、成本低、易实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。其性能优于传统的可调直流稳压电源，操作方便，非常适合一般教学和科研使用。

参考文献

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]胡桂阳.用单片机制作直流稳压可调电源[J].电子世界，2005.

稳压电源篇2

【关键词】稳压器;电源;可调

集成稳压器又叫集成稳压电路，是指输入电压或负荷发生变化时，能使输出电压保持不变的集成电路。集成稳压器的种类有多端可调式、三端可调式、三端固定式及单片开关式等。三端可调式输出集成稳压器具有精度高，输出电压可调，电压纹波小，转换效率高等特点，因而选用该器件作为稳压电路，再加上降压、整流和调整电路可较为方便的实现连续可调式直流稳压电源设计。

1.降压电路设计

各类电子装设备及实验室中使用的一般为220V交流电，所以稳压电源设计的第一步就是要将220V高电压降为低电压。为了提高电源使用的安全性和可靠性，降压部分采用降压变压器来实现。首先，根据稳压器的输入电压确定降压变压器二次绕组电压的有效值;然后根据直流稳压电源的最大输出电流，确定降压变压器二次绕组的电流和功率;再根据降压变压器二次绕组的功率，查出变压器的效率，从而确定降压变压器的额定功率P。然后根据所确定的参数，选择降压变压器。

2.整流电路设计

整流电路的作用是把经过降压的交流电转变为脉动的直流电。一般选用单相桥式整流电路。它由四个整流二极管组成，其作用是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终保持不变。在单相桥式整流电路中，整流二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管的平均电流;整流二极管的最大反向工作电压必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压。可以通过这两个参数来选择整流二极管。单相桥式整流电路中的四个二极管（Dl～D4）可选用IN4002。

3.滤波电路设计

整流后的脉动直流电幅值变化很大，不能直接使用。可利用电容的充、放电作用，在整流电路的输出端并联一个滤波电容，使输出电压波形变得平滑，脉动小。要实现较好的滤波效果，需选择容量较大的电解电容。在电容充电时，回路电阻为整流电路的内阻，其数值很小，故时间常数很小。电容放电时，回路电阻为整流电路的输出负载电阻，放电时间常数通常远大于充电的时间常数，因此滤波效果取决于放电时间。一般应使滤波电容的放电时间常数大于电容充电周期的3～5倍。对于桥式整流电路而言，电容的充电周期等于交流电网周期的一半，即C>（3～5）/2T。在滤波电路中，电容的耐压值不能小于交流有效值的1.42倍，容量与电流大小有一定比例关系。故在此选择一个2200μF的滤波电容。

4.稳压电路设计

4.1 集成稳压器选择

CW317是单片集成稳压器，它能输出1.25V～37V之间的基准电压值，最大输出电流为1.5A，最小负载电流为5mA，最大输入电压为40V，基准电压为1.25V。稳压器内部设置了过电流保护、短路保护、调整管安全区保护及稳压器芯片过热保护等电路，因此十分安全可靠。CW3l7稳压器管脚引线没有接地（公共）端，只有输入、输出和调整二个端子，采用悬浮式电路结构，输出电压连续可调，稳定度高。

4.2 基本稳压电路

由于CW3l7的输出端与调整端有1.25V固定输出电压，其输入电压可达40V，而输入输出电压差不能小于2V～3V，因此，可组成1.25V～37V输出电路。电路如图1所示。

稳压器的输出电压Uo是由电阻Rl、R2决定的。集成稳压器的内部工作电流都要流出输出端，此电流一般不小于5mA。三端稳压器的输出端与调整端之间的电压为1.25V的基准电压，要保证稳压器有10mA的输出电流，所以Rl的阻值应为120Ω。此时若Rl的下端（即调整端ADj接地，则Rl两端的1.25V电压即为稳压器的输出电压。为了使输出电压能在1.25V～37V之间连续可调，在Rl下端和ADj与地之间接一个可变电阻R2，此时输出电压Uo为R1、R2上的电压之和。

图1 1.25V～37V连续可调基本电路

Uo= URl+ UR2

其中：

URl=1.25V;UR2=（IR1+ IADj）R2=（UR1/ R1+ IADj）R2

考虑到 IADj 的电流很小可以忽略，则：

U0= URl+ UR2=URl + UR1/ R1*R2=1.25（R2/ R1+ 1）

可见，改变R2的阻值即可改变输出电压。R2取6.8kΩ的电位器，即可实现1.25V～37V连续可调的输出电压。为了保证电源空载时也有可靠的稳压性能，电阻R1的阻值可取120Ω。即最小输出电流10mA，R2取3.9kΩ的电位器。

图2 0V～30V连续可调稳压电路

4.3 0～30V连续可调稳压电路

从上面分析可知，将R2短路接地（R2=0），稳压电源输出Uo起码也有1.25V。现要求稳压电源以0V开始输出，故应将R2接到一个负电压上。VD5、C4为半波整流电容滤波，R3、VS为并联稳压电源负电压输出。通过R3、VS可使R2接到-1.25V上，在电阻R2为0时，可实现Uo输出为0V。调节R2阻值，可实现稳压电压电源输出电压在0V～30V内连续可调，最终电路如图2所示。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社， l998：221-223.

[2]熊如贵.浅析三端集成稳压器及其典型应用[J].电子制作，2007（3）：43.

[3]王晓静.三端集成稳压器及应用[J].电子测试，2009 （6）：74.

稳压电源篇3

电脑电源电压不稳的症状有系统不稳定；蓝屏；死机；卡机；运行缓慢；自动关机；自动重启等。

电脑（computer，又称计算机）是一种用于高速计算的电子计算机器，被称为“20世纪最先进的科学技术发明之一”。电脑由硬件系统和软件系统所组成，具有进行数值计算、逻辑计算和存储记忆等多项功能。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，带动了全球范围的技术进步。软件系统包括：操作系统、应用软件等。应用软件中电脑行业的管理软件，IT电脑行业的发展必备利器，电脑行业的erp软件。硬件系统包括：机箱（电源、硬盘、磁盘、内存、主板、CPU－中央处理器、CPU风扇、光驱、声卡、网卡、显卡）、显示器、UPS（不间断电源供应系统）、键盘、鼠标等等（另可配有耳机、麦克风、音箱、打印机、摄像头等）。家用电脑一般主板都有板载声卡、网卡。部分主板装有集成显卡。

（来源：文章屋网 ）

稳压电源篇4

一、开关式稳压电源的基本工作原理

开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。

调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。

对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算,即Uo=Um×T1/T式中Um —矩形脉冲最大电压值;

T —矩形脉冲周期;

T1 —矩形脉冲宽度。

从上式可以看出,当Um与T不变时,直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。

二、开关式稳压电源的原理电路

1、基本电路

开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。

2.单端反激式开关电源

单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1整流和电容C滤波后向负载输出。

单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。

单端反激式开关电源使用的开关管VT1承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。

3.单端正激式开关电源

单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。当开关管VT1导通时,VD2也导通,这时电网向负载传送能量,滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时,电感L通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。

在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2,它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件,即磁通建立和复位时间应相等,所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。由于这种电路在开关管VT1导通时,通过变压器向负载传送能量,所以输出功率范围大,可输出50-200W的功率。电路使用的变压器结构复杂,体积也较大,正因为这个原因,这种电路的实际应用较少。

4.自激式开关稳压电源

自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源,也是目前广泛使用的基本电源之一。

当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流,使VT1开始导通,其集电极电流Ic在L1中线性增长,在L2中感应出使VT1基极为正,发射极为负的正反馈电压,使VT1很快饱和。与此同时,感应电压给C1充电,随着C1充电电压的增高,VT1基极电位逐渐变低,致使VT1退出饱和区,Ic开始减小,在L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压,使VT1迅速截止,这时二极管VD1导通,高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时,L2中没有感应电压,直流供电输人电压又经R1给C1反向充电,逐渐提高VT1基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样,由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压。

自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从,也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态,具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源,亦适用于小功率电源

5.推挽式开关电源

推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管VT1和VT2,两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止,在变压器T次级统组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。

这种电路的优点是两个开关管容易驱动,主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大,一般在100-500W范围内。

6.降压式开关电源

降压式开关电源的典型电路如图七所示。当开关管VT1导通时,二极管VD1截止,输人的整流电压经VT1和L向C充电,这一电流使电感L中的储能增加。当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,经负载RL和续流二极管VD1释放电感L中存储的能量,维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。

这种电路使用元件少,它同下面介绍的另外两种电路一样,只需要利用电感、电容和二极管即可实现。

7.升压式开关电源

升压式开关电源的稳压电路如图八所示。当开关管VT1导通时,电感L储存能量。当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,该电压叠加在输人电压上,经二极管VD1向负载供电,使输出电压大于输人电压,形成升压式开关电源。

8.反转式开关电源

反转式开关电源的典型电路如图九所示。这种电路又称为升降压式开关电源。无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压,电路均能正常工作。

稳压电源篇5

关键词：S3C2440； 测试系统； 稳压电源； ARM

中图分类号：TN919-34 文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)24-0011-03

Design of Digital Stabilized Voltage Supply for Testing System Based on S3C2440

ZHANG Ran, FU Zhi-zhong, ZHANG Han-jin, ZHANG Zhong-liang

（Shanghai University of Science and Technology, Shanghai 200093, China）

Abstract： A solution of the digital stabilized voltage supply for testing systems is proposed in combination with the analysis result of the demanded power supply and the embedded control technology. The method to realize the solution is offered. The data sampling is conducted by the aid of ARM control technique. The regulation of voltage and the protection of circuit are controlled with appropriate algorithm to achieve the purpose of providing a stabilized voltage supply for testing systems. The power supply designed with the method can provide stable power for testing systems and satisfy the requirement of the chip testing. The hardware architecture and software flow chart are given in this paper.

Keywords： S3C2440; testing system; digital stabilized voltage supply； ARM

0 引 言

直流稳压电源是一种比较常见的电子设备，一直被广泛地应用在电子电路、实验教学、科学研究等诸多领域。近年来，嵌入式技术发展极为迅速，出现了以单片机、嵌入式ARM为核心的高集成度处理器，并在自动化、通信等领域得到了广泛应用。电源行业也开始采用内部集成资源丰富的嵌入式控制器来实现数字稳压电源的控制系统。数字稳压电源是用脉宽调制波(PWM)来控制MOS管等开关器件的开通和关闭，从而实现电压电流的稳定输出。数字稳压电源还具备自诊断功能，能实现过压过流保护、故障警告等。

相比之前的模拟电源，数字稳压电源大大减少了在模拟电源中常见的误差、老化、温度漂移、非线性不易补偿等诸多问题，提高了电源的灵活性和适应性。将SAMSUNG公司的嵌入式ARM处理器S3C2440芯片应用到实验室测试系统数字稳压电源的设计中，采用C语言和汇编语言，实现一种以嵌入式ARM处理器为核心，具备PID控制器以及触摸屏等功能的测试系统数字稳压电源控制系统。

1 测试系统数字稳压电源组成及工作原理

数字稳压电源由主控制器、PWM稳压电路、电压电流取样电路、PID控制器、触摸屏组成，系统原理框图如图1所示。

图1 系统原理框图本电源对输出的电压电流信号进行采样，进行PID控制，最后输出PWM驱动波形调节输出电压。输出电压提供给芯片测试平台，供其测试芯片时使用。

前端交流电源输入到整流模块，经整流滤波后输出平稳的直流电压。该直流电压直接输出至IGBT模块。高精度A/D转换器将后端输出的电压电流信号由模拟信号量变为数字量供给S3C2440进行数字PID运算，经过PID控制器运算后，由S3C2440输出PWM至IGBT，从而构成一个闭环控制系统，控制电压电流稳定输出，从而实现数字稳压电源设计，提供给芯片测试系统使用。ARM控制器通过触摸屏实现人机交互界面，在触摸屏上设置参数和显示信息。

2 硬件设计

2.1 ARM控制系统组成

鉴于PID运算和PWM波输出模块要求高，通过考查，选择SAMSUNG公司的S3C2440，这是一款32位基于ARM920T内核的CPU，拥有高达400 MHz的频率，完全能满足PID控制器运算的实时性要求；16位的定时器，可实现精度高达0.03 μs的PWM脉冲波，并且有防死区功能；24个外部中断源，完全可以满足对系统外部故障信息进行实时响应；内部嵌入LCD控制器，并拥有DMA通道，使得电压电流值能够实时显示在LCD上，还可以通过触摸屏设计一些所需的参数；多达140个通用I/O口，可以方便地扩展外部接口和设备；拥有8通道多路复用ADC，10位的数字编码，高达500 kSPS转换率，满足了测试系统所需的A/D转换精度。

2.2 PWM稳压电路设计

脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)原理是PWM调制信号对半导体功率开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一些列幅值相等而宽度不相等的脉冲，经过处理后得到稳定的直流电压输出。PWM调制信号由ARM主控制器根据设定的电压值，按一定的规则对各脉冲宽度进行调制后给出脉冲信号。PWM稳压电路如图2所示。

图2 PWM稳压电路半导体功率开关器件其开关转换速度的快慢直接影响电源的转换效率和负载能力，本系统PWM稳压电路中，驱动电路由电阻、电容、晶体管和场效应管组成，MOSFET是电压单极性金属氧化硅场效应晶体管，所需驱动功率很小，容易驱动。MOSFET的输入阻抗很高，其导通和关断就相当于输入电容充放电过程。根据所选器件的参数，计算出满足的条件，保证驱动电路提供足够大的过充电流，实现MOSFET快速、可靠的开关。

3 软件设计

采用S3C2440为核心处理器，其丰富的片上资源和优秀的运算速度，保证了系统的实时性，编写软件主要以C语言进行驱动和应用程序的开发，其大容量存储器，完全能满足系统程序的数据存储。

该测试系统中ARM处理器所要实现的主要功能和软件实现方法如下。

3.1 PWM波产生

PWM用于对电路中IGBT的驱动。根据输出采样，设定和调整定时器配置寄存器TCFGn和定时器n计数缓存寄存器TCNTBn中的值来改变输出PWM波的周期和脉冲宽度。修改TCNTBn的值可以控制PWM波的占空比增加或减少1，PWM输出占空比增加或者减少千分之一，可以达到千分之一的控制精度。

3.2 监控和保护系统

为了使数字稳压电源能够可靠、安全地为测试系统提供电压，该系统设置了监控和保护系统，主要用于过流保护和过压保护等，ARM处理器对电压和电流采用双重检测，当电压电流超出所设定的危险值范围时，声光报警，并启动保护电路。

3.3 PID控制算法

PID控制器由比例、积分、微分控制器组合，将测量的受控对象（在本系统中为电压电流值）与设定值相比较，用这个误差来调节系统的响应，以达到动态实时的控制过程。

在数字稳压电源PID控制系统中，使用比例环节控制电压电流的输出与输入误差信号成比例改变，但是这里会存在一个稳态误差，即实际值与给定值间存在的偏差，因此需要引入积分环节来消除稳态误差以提高系统精度。但由于电源系统在导通、关断时，产生积分积累，会引起电压电流超调，甚至会出现震荡。为了减小这方面的影响，设定给定一个误差值范围，当电压电流与设定工作值的误差小于这一给定值时，采用积分环节去消除系统比例环节产生的稳态误差。PID控制算法设定阈值ε，当|e(k)|>ε时，采用PD控制环节，减少超调量，使系统有较快的响应；当|e(k)|< ε时，采用PID控制，以保证电压电流精度和稳定度。在电压达到千分之一精度范围后，需要加入积分环节，以完成电源开机时迅速稳定的输出。PID算法流程图如图3所示。

PID控制算法程序采用结构体定义：

struct PID {

unsigned int SetPoint;

//设定目标 Desired Value

unsigned int Proportion;

//比例常数 Proportional Const

unsigned int Integral;

//积分常数 Integral Const

unsigned int Derivative;

//微分常数 Derivative Const

unsigned int LastError;

//Error［-1］

unsigned int PrevError;

//Error［-2］

unsigned int SumError;

//Sums of Errors

} spid;

在PID控制算法中，经过不断与给定值进行比较，动态控制电压电流输出的稳定，同时确保电压电流输出的精度。

图3 PID控制算法流程图PID控制算法程序如下：

unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )

{

unsigned int dError,Error;

Error = pp->SetPoint -NextPoint;

//偏差

pp->SumError += Error;

//积分

dError = pp->LastError -pp->PrevError;

//当前微分

pp->PrevError = pp->LastError;

pp->LastError = Error;

return (pp->Proportion * Error

//比例

+ pp->Integral * pp->SumError

//积分项

+ pp->Derivative * dError);

//微分项

}

3.4 系统程序

测试系统的整体程序流程图如图4所示。

本文所设计的测试系统数字稳压电源能够满足芯片测试所需的电源要求。图5为输出的一路电压。由图可知，所输出的电压稳定。

4 结 语

本文设计的稳压电源提供的电压稳定可靠，系统运行也非常稳定。由于可扩展的I/O非常多，可以同时为多个芯片提供各种所需的稳压电源电压值。该系统不仅能够用在实验室芯片测试工作中，而且可以通过软件编程的方法，修改一些控制程序，使所设计的稳压电源作为智能电子产品性能测试的电源电压，这样提高了设备的使用效率，有着不错的应用前景。

参 考 文 献

［1］ Samsung. S3C2440 datasheet \[EB/OL\]. \[2010-12-23\]. wenku.省略

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［3］ 杜春雷.ARM体系结构与编程［M］.北京:清华大学出版社,2003.

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作者简介: 张 冉 男，在读硕士。研究方向为检测技术与自动化装置。

稳压电源篇6

关键词：单片机；智能稳压电源；系统原理；电源设计

1前言

随着科学技术的发展，促进了通讯事业的发展，电气设备和电子设备的稳压电源性能逐渐提高，使稳压电源逐渐向低成本、小型化和高效率方面发展，确保了稳压电源的可靠性，不会受到低电磁的干扰，使稳压电源逐渐向精度低和功能简单化转变。以单片机为系统的稳压电源弥补了传统电源中存在的不足，降低了制作成本，Y构更加紧凑，符合当前社会的发展要求。

2智能稳压电源系统原理

在对智能稳压电源进行设计时，需要以开关电源为基础，将高性能的单片机作为控制核心，在组成数据中进行电路处理，充分利用监测与控制软件功能，对开关电源输出的电压和电流进行数据处理，将采样数据与给定数据进行比较分析，以此来达到对开关电源工作状况进行控制和调整的目的。同时还需要加大对开关电路输出电流大小和工作温度的控制。送入到开关中的调整电流主要是经整流、滤波变成直流电所形成的电流，需要通过调整电路的形式，对输入的方波信号进行控制，确保能够输出稳定的直流电。用户可以对输出的电压值和输出的电流值通过键盘给定稳压电源进行控制，通过对单片机系统中的用户给定数据进行比较分析的形式，结合设置的调整算法对电路开关进行控制和调整，确保输出的电压值符合给定值，需要对输出电压中的电路进行检测，如果输出的电流和工作的温度超出给定值，需要重新进行保护电路的启动。

3单片机基础下的智能稳压电源设计

3.1系统的总体设计

系统在设计过程中，主要是利用AT89C52单片机进行一路1V-9V连续可调电压输出，主要是通过外接键盘和串口通信连接的形式来输出上位机的电压值，电压值为0.01V，电压具有步近增减功能，可以运用数字来显示输出电压值。为了确保系统的正常工作，需要配备一套备用电源，备用电源主要由电压调整模块、系统供电模块、显示模块和人机交互模块共同组成。

3.2硬件设计

3.2.1AT89C52程控模块

在对硬件系统进行设计时，需要将AT89C52程控模块作为系统设计的核心，需要明确51系列单片机型号，微处理器主要是运用8K字节闪存的高性能和低电压处理器，将Flash存储器与微处理器有机结合起来，需要对Flash存储器进行反复擦写，以此来降低系统开发成本。

3.2.2电压调整模块

电压调整模块主要是指变压器次级输出的交流电，交流电会通过电容滤波和全波整流后送到调整管NMIS管中。电阻R3和R4会形成不同形式的取样电路。需要对输出端的输出电压DC0进行取样采集，运用A/D转换器的形式对输出端的实际电压值送入到单片机中，通过对单片机进行计算的形式，求出电压设定值和实际输出值两者之间的差额。运用调用PID做好单片机控制信号的输出。与DAC和ADC构成闭环控制回路，做好信号的输出控制工作，将信号控制到D/A转换器中，将其转换为模拟信号DA0。并将模拟信号与输出的电压值进行比较，来达到控制电压和调整电路的目的，确保输出端的电压能够维持在预先设定的额定范围内，达到稳压的目的。

3.2.3备用电源模块

备用电源以两节可充电锂离子电池为主，在使用过程中主要是出于体积、电源总重量和经济因素考虑。锂离子自身具有优良的性能，在实际的使用过程中主要是运用单片机来发送信号，放电过程主要是利用芯片的反向，对MOS管的通断情况进行控制。要做好锂电池充电工作，运用LC滤波后使用MOS管导电的形式进行充电。

3.3软件设计

智能电源系统的软件设计由电压输出、电压测量和电压调节等闭环结构共同组成。在进行软件设计时，需要运用模块化思想进行设计，设计内容主要包括键盘、使单片机和LCD等工作内容。在智能电源初始化过程中，需要做好8031各个口复位工作，需要从EEPROM过程中对上次关机前存入的数据进行读取，对开关电路进行控制。在初始化工作完成后，需要做好开中断工作，中断工作不会突然停止，会出现请求提示，可以利用数据采样的形式进行给定值读取，需要通过数据处理，调用报警保护子程序的形式来了解短路或过流情况。如果没有出现短路或过流情况，需要对电压控制算法进行重新设置，做好键盘和保护程序设定，将子程序作为保护报警程序中的重要组成部分。

4结语

稳压电源篇7

【关键词】串联稳压电源一体化教学操作训练激发兴趣分析过程组装训练总结讲评教学反思

一、教学对象分析

我们的教学对象均为初中毕业生,对抽象概念的理解缺乏亲身的实践经验,其思维方式仍停在具体的形象思维阶段,其原有的认知结构不具备理解抽象概念的能力。为促使学生重新组建新的认知结构,需要创建适当的情景和设计多向信息交流的教学过程。同时,这个年龄段的学生普遍对动手训练感兴趣,在教学中,教师采取理论分析与实际训练相结合的方法,即理论教学与操作训练相结合的一体化教学模式,因势利导,使学生在做中学,学中做,手脑并用,全身心地参与各种教学活动,形成新的认知结构。

二、教学过程

本着“需要产生兴趣,理论强化兴趣,运用升华兴趣”的理念,使激发兴趣贯穿于教学的始终。

1.根据供需矛盾提出问题引入新课(15分钟)

(1)需:电视机的各部分工作需直流电压;

(2)供:市电～220 v;

(3)提问:如何实现～220v12v;

答:变压、整流

(4)提问:电网电压允许±20波动,负载工作正常变化,如何保证直流供电电压的稳定?

2.新课:串联可调稳压电源(30分钟)

(1)串联可调式稳压电源组成

a.利用示波仪检测已组装好的稳压电源的各点的波形,并在黑板上画出。

b.将调压器、等效负载(灯泡)、电压表连接到电路中,演示电源电压在一定范围内变化(180v～230v)时,输出电压的稳定情况。

(2)稳压电路构成及稳压过程

①画出电路组成方框图,说明电路构成(重点);

②由方框图画出电路图,并说明各元件作用;

③分析稳压过程(难点);

用简单的串联分压原理说明稳压原,揭示稳压实质。

Usc =Usr-Uce

(不变)(变)(变)

在教师已装好的线路板上用调压器、电压表演示稳压管 BG1的作用,验证稳压实质,启发学生思考。

分析:

USCUb2Ube2Ic2Uc2Ub1Ic1Uce1USC

由学生叙述当USC时的稳压过程

3.组装训练

(1)组织形式

学生四人一组,每人一套元件,个人组装,组长负责。

(2)组装步骤

分检元件照图焊接个人检查组内互查通电检测教师考核打分。

(3)要求

①分检元件时分两步:第一,直观识别元件类型、参数;第二,用万用表检测元件性能及参数是否准确。由组长把关,分别进行。

②焊接时,对照电路图和印制电路板图,找准位置,核对元件后再上线路板。

③通电检测前,必须经教师检查后方可通电调试。

4.总结讲评

(1)根据每组在组装过程中出现的问题,结合电路图,引导学生根据故障现象分析故障点,进一步理解电路原理,学会运用所学知识解决实际问题。采用提问的方式,教师对学生的答案逐一分析。

(2)以小组为单位,每组由教师设置2个～3个故障点,由学生分析判断并排查,检查反馈学生运用知识解决实际问题的能力。

(3)每组派出代表,对本组的故障现象及排查过程进行讲解,本组同学可进行补充。使全体学生对每组的故障有全面的认识,丰富了学生的经验。

三、教学反思

1.理论讲解时,充分运用直观手段,丰富了学生的感知表象。用仪器、仪表检测,引导学生观察现象,利用学生的好奇心,激发学生的求知欲,启发学生思考,验证所讲理论。使直观法、启发式、讲授法等多种教学方法得到应用。

2.针对所讲理论进行操作训练,培养学生的动手能力以及耐心、细致、严谨的工作作风。通过教师合理的组织,使学生的动手训练与动脑分析高度的统一,真正达到讲练结合的目的,实现“一体化”的教学目标。同时,有助于培养学生的合作意识、交流意识和团结互助的品质。通过学生上台讲解,既锻炼了胆量,又可提高口语表达能力。

稳压电源篇8

论文关键词：稳压电源,干扰,抑制,设计

电源是智能大厦各种电子设备必不可少的重要组成部分。电源性能的优劣直接影响电子系统的性能指标。由于智能大厦中电子计算机、微处理器以及其它电子仪器设备普遍存在绝缘强度低、对供电电源的质量要求高、过电压耐受能力差等弱点，一般都承受不了±5 V电压波动，使得这些高灵敏的电子系统在运行时，经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动甚至造成用电设备的永久性损坏，因而造成巨大损失。

1 稳压电源的干扰方式

智能大厦稳压电源的干扰主要包括电磁干扰和射频干扰。电磁干扰的缩写是“EMI”，而“RFI”是射频干扰的缩写。长期以来，一直有过分强调开关型电源固有emi的倾向，而忽视了线性电源产生电气噪声的可能。因为开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是以非常短的时间上升和下降的，所以开关电源本身是一个射频干扰源；另一方面是由于片面的认为线性电源的各部分都工作于平滑状态，实际上，线性电源也产生开关瞬变。另外若按噪声干扰源种类来分，可分为尖峰和谐波干扰两种；若按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。

2 稳压电源中的干扰源

3.1 智能大厦开关电源中开关管工作时产生的谐波干扰

在智能大厦开关电源中，功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如反激型变换器的输入电流波形近似为三角波，而正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波，其中含有丰富的高次谐波分量。利用傅氏级数分解上述电流波形可知：近似矩形波电流高次谐波分量的振幅是以20db每十倍频的速率下降；近似三角波电流高次谐波分量的振幅是以40db每十倍频的速率下降。因此，正激型、推挽型和桥式变换器的谐波干扰比反激型变换器大些。当采用零电流和零电压开关时，这种谐波干扰将会很小。另外功率开关管在截止期间，高频变压器绕组漏感引起的电流突变，也会产生尖峰干扰。

3.2 智能大厦交流输入回路产生的干扰

无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间也会引起高频衰减振荡产生干扰。一般整流电路后面总要接比较大的平滑滤波电容，因而整流管的导通角较小，会引起很大的充电电流，使交流输入侧的交流电流发生畸变，影响了电网的供电质量。另外，平滑滤波电容的等效串联电感也有较大的影响。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，通过开关电源的输入输出线传播出去而形成干扰和干扰的再辐射；而谐波和寄生振荡的能量，通过输入输出线传播时，都会在空间产生电场和磁场。这些电磁场也会干扰附近的电子设备。

3.3 高压电源中的电噪声

高压电源也传播和辐射电气噪声。这种与电压有关的噪声，从几千伏开始出现，当电压高达几十千伏时变得更加明显。高压整流堆的“辐射”是这种噪声来源之一。这种噪声主要包含射频能量，它是因组成整流堆的许多二极管的迅速通断而产生的。第二种情况是高压电源特有的电晕。电晕是气体的电离。电晕放电激发由电路寄生参数引起的各种谐振，并经常产生杂乱的背景噪声干扰。这种干扰不是连续的，而是随温度、大气状况和电源使用方法的变化而改变。

4 智能大厦电源抑制干扰的基本方法

干扰源、传播途径和受扰设备是智能大厦电源形成电磁干扰的三要素，因而抑制智能大厦电源中电磁干扰也应该从这三个方面着手。首先应该抑制干扰源，直接消除干扰原因；其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦和辐射，切断电磁干扰的传播途径；三是提高受扰设备的抗扰能力，降低对噪声的敏感度。

(1)关电源本身就是一个电磁干扰发生源，产生电磁干扰的主要原因是电压和电流急剧变化。因此需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率(du／dt、di／dt)。通过增大开关时间，降低开关频率的办法可以减少电磁干扰，但这些办法都与开关电源体积小的特点相违背。近年来，已经研制成功的谐振式、准谐振式、PWM控制的软开关等功率变换器使功率开关在电压或电流过零时关断和开通，从而不仅降低了开关的动态损耗，也减少了电路中的动态du/dt、di/dt，抑制了电路中的电磁干扰强度。

(2)采用屏蔽技术可以有效的抑制开关电源的电磁辐射干扰。屏蔽的基本思想就是把电磁干扰波引到阻抗比波阻抗低得多的屏蔽导体表面上。在这种情况下电磁波的一部分能量被导体反射，一部分被导体吸收，只有少部分穿过屏蔽层。通常所说的电场容易被较薄的金属壁或隔板反射，甚至在塑料表面喷涂一层导体也能有效的反射电磁波。虽然屏蔽作用主要依靠反射，但是吸收作用也随频率和这种电屏蔽层的厚度增加而增加。

(3)优化电路设计结构。电路结构紧凑，元件小巧和采用印刷电路为特点的现代电源装置比老设备优越得多。在老式设备中，过长的连线起了谐振回路(或“天线”)的作用。因此增加了来自二极管(或开关管)的电磁干扰。一般来说，反向恢复特性所包围的那部分面积越小，整流过程开关瞬变产生的电磁干扰所带能量越少。因此在电路设计中，一定要考虑整流电路在满足散热条件下，尽量缩短线路，减少空间。

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