開關(guān)電源穩(wěn)壓電源設(shè)計報告

1、開關(guān)穩(wěn)壓電源摘要：本系統(tǒng)以直流電壓源為核心，msp430f149單片機為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電壓，設(shè)置步進。并可由led顯示實際輸出電壓值。本系統(tǒng)由單片機程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過d/a轉(zhuǎn)換器輸出，實現(xiàn)數(shù)字給定。實現(xiàn)數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓。單片機系統(tǒng)還兼顧對恒壓源進行實時監(jiān)控，輸出電壓經(jīng)過采樣后，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)，使電壓更加穩(wěn)定，這樣構(gòu)成穩(wěn)定的電壓源。關(guān)鍵詞：數(shù)控恒壓源 閉環(huán)控制 一.設(shè)計任務(wù)及要求1.設(shè)計任務(wù): 設(shè)計制作具有一定電壓范圍和功能的數(shù)控電源. 2.設(shè)計要求在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求：1基本要求

2、（1） 輸出電壓uo可調(diào)范圍：30v36v；（2） 最大輸出電流iomax：2a；（3） u2從15v變到21v時，電壓調(diào)整率su2%（io=2a）；（4） io從0變到2a時，負載調(diào)整率si5%（u2=18v）；（5） 輸出噪聲紋波電壓峰-峰值uopp1v（u2=18v,uo=36v,io=2a）；（6） dc-dc變換器的效率70%（u2=18v,uo=36v,io=2a）；（7） 具有過流保護功能，動作電流io（th）=2.50.2a；2發(fā)揮部分（1） 進一步提高電壓調(diào)整率，使su0.2%（io=2a）；（2） 進一步提高負載調(diào)整率，使si0.5%（u2=18v）；（3） 進一步提高效率

3、，使85%（u2=18v,uo=36v,io=2a）；（4） 排除過流故障后，電源能自動恢復(fù)為正常狀態(tài)；（5） 能對輸出電壓進行鍵盤設(shè)定和步進調(diào)整，步進值1v，同時具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。（6） 其他。 二、總體方案論證與比較方案一：采用51系列單片機作為整機的控制單元，通過改變輸入數(shù)字量來改變給定信號間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測實際輸出電壓值的大小，可以經(jīng)過adc進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機實時對電壓進行采樣，然后進行數(shù)據(jù)處理及顯示。采用軟件方法來解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電流的步進控制。方案二：采用msp430f149作為控制器，該單片機具有超低低功耗和片內(nèi)具有a

4、dc，可以很方便的數(shù)據(jù)的采集和信息處理?？紤]到現(xiàn)在對msp430f149比較熟悉，并且該單片機具有超低功耗和adc，只需要外界一個dac即可控制輸出電壓。所以我們采用方案二比較合理。本方案的基本原理框圖如下所以：測試通道恒壓輸出dc-dc變換整流濾波交流輸入輔助電源部分d/a轉(zhuǎn)換器反饋通道a/d轉(zhuǎn)換器單片機及外圍電路led顯示鍵盤二、硬件電路設(shè)計：1、穩(wěn)壓電源輸入級前端設(shè)計：首先經(jīng)過調(diào)壓器和變壓器將市電轉(zhuǎn)換一個較小的交流電壓，通過熱敏電阻和壓敏電阻防止沖擊電壓和浪涌電流。通過emi濾波后整流得到直流電作為dc-dc的輸入。1）變壓、整流、濾波把220v交流電經(jīng)變壓器引入系統(tǒng)后，先經(jīng)過調(diào)壓器和變

5、壓器，二極管整流橋整流再通過大容量電容濾波處理，整流后電壓為輸入電壓的1.21.5倍。2、dc-dc變換器的設(shè)計：1) 由于要求u2從15v變化到21v，輸出電壓是30v到36v變化，故采用升壓電壓作為主電路，考慮到對uc3525比較熟悉，故采用uc3525作為控制芯片，升壓主電路圖如下：由于電壓輸入到電路板上有輻射干擾，需加電源輸入濾波電容和退偶電容，經(jīng)驗值選擇470u的電解電容和0.1u的瓷片電容。1 開關(guān)管選擇ifr640， 各個參數(shù)均滿足電路性能及指標(biāo)要求。2 續(xù)流二極管選擇 肖特基二極管。頻率: ，頻率需要根據(jù)開關(guān)管來選擇，暫取取r=47k，c選擇102瓷片電容，3 電感參數(shù)計算：

6、r為電流紋波系數(shù)，經(jīng)驗值為0.30.5，一般取r=0.4最佳， 2) 輔助電源：考慮到題目中要求輔助電源用整流后的直流電轉(zhuǎn)換得到，并且uc3525的供電電壓范圍寬，可采用7815芯片做輔助電源，7815是一個三端穩(wěn)壓芯片，輸出電壓是15v，能提供1a的電流。輔助電源電路如下：3) 控制電路設(shè)計 芯片5、6、7號引腳是調(diào)整頻率和死區(qū)時間，1號角是電壓反饋信號，與2號角給定信號作比較產(chǎn)生開關(guān)管的控制信號。通過按鍵切換實現(xiàn)固定給定和數(shù)字給定。4) 保護電路設(shè)計方案一：通過對電流采樣與給定電流信號比較產(chǎn)生高電平，接到uc3525的10號角實現(xiàn)過流保護，當(dāng)10號角為高電平時，芯片無pwm輸出。方案二：過流保護方案二通過電流采樣放大至adc，通過算法輸出高電平使得繼電器線圈得點，常閉觸點動作實現(xiàn)過流保護。由于方案一中無pwm輸出，但是開關(guān)管兩端還有很高的電壓。綜合上述，采用單片機控制更可靠。5) 電流采樣放大電路由于采樣電