基于單片機系統(tǒng)的步進直流穩(wěn)壓電源

1、52電子測試1設計思路系統(tǒng)由開關調整管、控制電路、采樣電路、比較放大組成開關電源電路，用STC89C52RC單片機系統(tǒng)作為電源數字化的核心，實現輸出電壓，電流的液晶顯示。本設計將開關電源與單片機控制結合起來，克服了傳統(tǒng)的模擬電路難以實現電壓控制的問題，實現開關電源的數字化.總體框圖如圖1圖1整體框圖2關鍵模塊設計與參數計算2.1整流濾波部分采用橋式整流濾波電路，二極管承受的最大反向電壓為，故選擇二極管最高反向工作電壓為.考慮到電容充電時

2、的瞬時電流較大，一般選擇二極管最大整流電流為因此選擇和選用整流硅橋.從濾波效果看，濾波電容C容量取大些好，但太大將使電源體積增大，成本提高，故通常按下式選擇濾波電容的容量RC=式中T為交流電壓的周期，T=（150）s=0.2s，電容承受的最大峰值電壓為，考慮到交流電源電壓的波動，濾波電容器的電壓常取(1.5~2).通常都選用電解電容?，F選擇RS607整流硅橋，2200uF電容濾波。2.2DC~DC轉換DCDC主回路拓撲如圖2，控制電路是

3、控制開關管的截止與飽和時間來實現調整輸出電壓Uo的，可用一個續(xù)流二極管串連一個保護電阻來實現.調整管常用復合管以得到很大的放大倍基于單片機的步進直流穩(wěn)壓電源任雨竹（西安外事學院，710077）摘要：將單片機控制系統(tǒng)應用于開關穩(wěn)壓電源的方法和原理，實現了開關電源的數控調節(jié)，在寬輸出電壓下實現了1V步進調節(jié)，并分析了穩(wěn)壓工作原理、電壓調節(jié)方法和中斷保護的過程。具有體積小，功率大，性價比高的特點。解決儀器儀表的供電問題。關鍵詞：單片機；數控；

4、開關電源SinglechipstepperDCregulatedpowersupplybasedonRenYuzhu（XianExternalaffairsInstitute710077）Abstract：Theprinciplemethodofthesinglechipcontrolsystemusedinswitchingpowersupplyrealizestheswitchingpowerregulatinawideoutput

5、voltagetoachievethe1Vstepadjustmentanalyzedthewkingprinciplevoltageadjustmentmethodinterruptprotection.Hastheadvantagesofsmallvolumebigpowerhighcostperfmance.Tosolvetheproblemofpowersupplyinstrument.Keywds：singlechip；num

6、ericalcontrol；switchingpowersupply數，從而可得到大的輸出電流和小的輸出電阻，提高效率.采用單片機系統(tǒng)控制繼電器來實現對輸出電壓的設定及其顯示.圖3原理圖2.2.1開關管開關電源中輸入電壓UIN總是大于輸出電壓UO，PNP管最易實現其達到飽和狀態(tài)，因此選作開關管，但是目前的單晶體管很難達到高頻大功率大電流的要求，本設計將三個晶體管適當的連接成復合管，可以提高電流放大倍數，進而得到較大的調整能力.2SA67

7、1(3A50V25W.)C32740(400倍)滿足2A，36V的設計要求.2.2.2控制電路在開關管導通的情況下，設穩(wěn)定的輸出電壓為U0由DZ和T2發(fā)射極電阻RE構成的電路中，設DZ穩(wěn)壓值是UZ，則T2發(fā)射極電阻RE上的電位為假設A點電位為VA=U1=35V故D2反向截止，R4沒有作用，T2的基極電位由R5，R6分壓得.因為這時T2導通，基極電位比發(fā)射極電位高0.7V，即由此解出53電子測試ELECTRONICTEST電子科技第10期

8、2013年5月要想得到任意所需要的穩(wěn)定電壓，由式可知，可通過改變電阻R5、R6或者選取不同穩(wěn)壓值UZ的穩(wěn)壓管D來實現.當PN結線性工作范圍僅有左右時，如果以正向導通時的0.7V作為標準，則在0.6V左右時，已經可能截止，則當輸出電壓UZ達到16.5V時，由于DZ穩(wěn)壓值為UZ不變，則比16V多出來的0.5V電壓全部加在了T2管的發(fā)射極上，由VE2=10.3V得VE2=10.30.5=10.8V，由分壓關系得T2基極電位為這時T2管發(fā)射結正

9、向電壓為由UBE2=VB2VE2=11.3510.8=0.55V0.7V所以T2管截止，而開關管T1的發(fā)射結沒有了正向導通所需要的0.7V電壓而截止，這時相當于開關斷開，續(xù)流二極管DZ開始導通，A點電位VA=0.7V，因而二極管D2導通，R4相當于接地，此時，由電阻R4R5、R6對輸出電壓UO分壓，可得基極電位VB2為所以，VBE2=VB2=7.7310.8=3V0.7V顯然二極管D2導通，更進一步保證了在續(xù)流二極管D導通期間開關管T2

10、和T1的關斷.2.2.3單片機控制及顯示本系統(tǒng)以單片機為核心，通過鍵盤輸入設定，可實現30~36V范圍內1V步進的輸出電壓.電源的輸出電壓經AD轉換輸入單片機，通過計算可得到輸出端電流，同時在RT12864M中文點陣液晶屏顯上顯示當前的輸出電壓Uo和電流Io.程序流程圖如圖4。圖4流程圖2.2.4系統(tǒng)效率為提高DCDC部分的效率，選用大功率高頻晶體管2SA671和兩個放大系數高的晶體三極管C32740并聯組成部分接成射極輸出的形式，再接

11、上一個NPN型三極管2N3904引入一個負反饋，以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的.三個晶體管組成的復合管消耗的功率大，為提高其效率，故給大功率管2SA671加上一個散熱片，以風冷的方式降低溫度，提高輸出電流，保證電路的帶負載能力.3系統(tǒng)測試3.1測試儀器雙蹤示波器：V—21220MHZ型自耦變壓器：數字萬用表：DT9205型滑線變阻器：040Ω直流穩(wěn)壓電源：HH1732C2型.3.2測試方法1）輸出電壓：用Uo表示，可以同時測量Uo和Iomax

12、測試方法是：輸出端接負載電路RL，輸入端接220V的交流電壓，數字電壓表的測量值即為Uo.調整RL使其逐漸減小，直到Uo的值下降5%，此時流經負載RL的電流即為最大電流.（記下Iomax后迅速增大RL，以減小穩(wěn)壓電源的功耗）2）紋波電壓：疊加在輸出電壓Vo上的交流分量，一般為mV級.可將其放大后，用示波器觀測其峰峰值Vopp，也可以用交流電壓表測量其有效值ΔV.3）穩(wěn)壓系數SV：在負載電流Io和環(huán)境溫度T不變的情況下，輸入電壓的相對變化

13、引起輸出電壓的相對變化，即穩(wěn)壓系數測試方法：先調節(jié)自耦變壓器使輸入電壓增加10%，即Vi=242V，測量此時對應的輸出電壓Vo1；再調節(jié)自耦變壓器使輸入電壓減小10%，即Vi=198V，測量這時的輸出電壓Vo2再測Vi=220V時對應的輸出電壓Vo，則穩(wěn)壓系數=4）負載調整率SI：改變U2的大小，用數字萬用表測量輸出電壓Uo5）電壓調整率SU：改變IO的大小，測量輸出電壓Uo6）DCDC變換器效率h=POPIN，其中PO＝UOIO，PI

14、N＝UINIINa)測試數據1）開關管頻率=40KHZ（實測）2）最大輸出電流Umax=2.031A3）輸出噪聲紋波電壓峰峰值UOPP=80mV4）輸出電壓及電壓調整率測量參數如表1.4測試結果分析4.1設計比較4.2系統(tǒng)偏差分析1)由于開關管發(fā)熱而消耗一定的功率.2)由于人工分析與判斷測量而產生的誤差.3)紋波電壓不是正弦波，所以用有效值衡量存在一定誤差.4.3系統(tǒng)改進方法1）減小開關管耗費的功率.2）采用高效的集成芯片.3）多次測量

15、以減小其系統(tǒng)誤差.參考文獻[1]《電子電路原理分析與仿真》許自圖編著.電子工業(yè)出版社2006年10月[2]《C程序設計》譚浩強.北京：清華大學出版社，2002[3]《電子設計指南》孫肖子，鄧建國等.高等教育出版社.2006年[4]《實用電子線路與調試》陳梓城等.中國電力出版社.2006年6月[5]《無線電元器件精匯》《無線電》雜志社.人民郵電出版社2006年8月[6]《實用單元電路及其應用》黃繼昌，張海貴等，人民郵電出版社2001年7月