脉冲宽度调制型开关稳压电源的设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）

一旦电路出现过流、过压问题，保护电路会动作使开关稳压电源部分停止工作，这样就阻止了故障范围的蔓延。

4. 体积小、重量轻

稳压电源是对普通交流电整流以及滤波，接着通过稳压调整管输出，不需要很重得电源侧电压器，因此它就有重量小、体积小的优点。

5. 易于实现多路电压输出和遥控

稳压电源能够采用储能的变压器的不同匝数的二次绕组得到数值不同的输出电压，同时每个输出电压之间也不会产生干扰。与此同时，可控制调整管工作的状态，进而实现电源电路的远程遥控，满足遥控关机的目的。

2.3开关稳压电源的电源结构

开关稳压电源主要由输入整流滤波器、功率开关管及高频变压器、控制电路、输出整流滤波器、反馈电路组成。电源的基本构成如图2.1所示。

直流脉动电压交流50HZ高频矩形波电压直流电压输入整流滤波器开关管及高频变压器输出整流滤波器TuVD1LVD2C2C1VTU0AD采样单片机PWM控制器

图2—1开关稳压电源结构图

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220V交流电u首先经过整流滤波电路，变成直流电压U1，再由功率开关管VT斩波、高频变压器T降压，得到高频矩形波电压，最后通过整流滤波后获得所需要的直流输出电压U0。单片机能够产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制功率开关管的通、断状态，进而调节输出电压的高低，达到稳压的目的。

该控制部分以89C51为控制基础，对输出的电流或者电压进行采样，在和规定值进行比较去调整直流直流变换电路，单片机通过键盘规定电源输出的MAX/MIN，同时对输出地电流以及电压采样、比较，比较之后通过改变脉冲宽度来实现稳定电压，通过直流直流变换电路改变电压，电流经过单片机的检测超过规定值保护部分就会发挥作用。

2.4 设计要求

这篇论文所设计制作的开关电源，要达到步进的精度，输出电压范围0至100V，电流可以达到2A。主控芯片我们采用单片机AT89C51，用以控制D/A的输出电压值，也可以选择其它可行的方案。对于这个数控开关稳压电源，要详细画出它的电路图和各部分子电路，并解释其工作原理，另外，对于此电源的软件设计部分也要给出正确的流程图和相关的主程序及各子程序。

2.5方案的选择

2.5.1 备选设计方案

依据设计的需要，如下图：

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VTLiEUE++uBU1直流输入电压R1+U0C输Rl出电压R2-脉宽调制ua+三角波发生器比较放大VD-ut基准电源Uref-图 2.2 调制管控制的稳压电源

方案一：使用一般的设计方法来满足题目的需要，如果控制系统使用的计数器是十进制，而且电压能够通过译码来显现，输出的就是D/A之后电压得基准的调节，从而控制输出地电压。

方案二：电源控制系统的基础是AT89C51，输出的电压能够依据数字量的调节来改变。AT89C51可以对输出地经过D/A转换的电压进行采样，然后和事先的设定值比较，达到监测实际输出电压的目的。接下来还有数据的处理问题然后就是让处理后的数据显示出来，电流的控制以及预先的设定可以采用编程实现。直流电源是这个系统的中心，电源各个模块的功能实现容易，硬件部分简单明了。电源系统的核心模块式AT89C51，通过按键设置电源输出电流值，AT89C51可以显示电压规定值以及实际的电压值，它控制精度可高到1上下，D信号的有AT89C51输出，A信号则出自DA0832。运算放大器的放大以及隔离可以用来控制功率管。稳压电源的输出由于基极电压的变化而不同。AT89C51还不断地键控这个电压值，检测的电压经经过了过A/D转换进行分析，由于反馈电压的存在电压就会趋向稳定的稳定值。

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220V 交流 整流滤波 三端稳压器 电阻网络 键盘 键盘 显示 接口 数码显示 AT89C51 单片机 模拟开关 接口驱动电路

图2-3 单片机控制的稳压电源

2.5.2方案论证

1. 显示部分

方案一输出是译码显示的电压直接量化值，输入值是A/D产生的原始值结果，A/D转化的过程中可能存在量化误差同时驱动模块也存在误差，因此电源的的显示值和实际电压值是不同，这是非常有可能的。再来看看方案二，电源输出得电压值需要经过电压表来采集数据，对数据进行分析以及转化之后显示实际的电压值。假如全部的电源系统表现出不同于一般情况下的情况，好比说：产生实际输出值对比事先规定值有的数误差比较大，让我依次来进行正确的处理方式。与此同时方案二之继续使用键盘以及显示器得接口的控制器处理。这样的方法的采用步进使系统电源的的接口电路接线变得更加简单明了化简，与此同时查询的时间也相应得到了进一步缩短，这样就会使得使CPU的使用率更加提升。

2. 数控部分

方案一里面数控的部分用点中型以及小型的元件来搞定，对于我使用相对大量一些的芯片问题，这样会增加比较多的影响而且是负面的。假如说说系统滴排除得外在的干扰的实力会比较变差，系统得内部的各部分得关联型太多而且比较复杂。就方案二之中中使用AT89C51完成了全部系统的数字控制模块的的工作，这样一来8031使得全部系统功能的模块扩展扩

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