基于mcu的数控直流稳压电源设计

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1、基于MCU的数控直流稳压电源设计摘要：本项目设计制作一个输出电压范围（6~12V）可调节和输出电流范围（0~500mA）可调节的数控直流稳压电源。直流稳压电源通常是由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。其中难点在第四部分，本项目设计制作的是一个串联型线性稳压电路，主要包括基准电压电路，调整管，比较放大，取样电路四个单元模块。本项目将基准电压设计成一个数控基准电压，则稳压电路就可以构成一个数控的稳压电源。此基准电压通过单片机的A/D转换实现，通过差动放大电路与取样电压进行比较放大，输出电压通过调整管得到稳定，并通过单片机的D/A转换

2、将采样电压，采样电流转换成输出电压电流并用数码管显示出来。本项目制作的数控直流稳压电源具有结构简单、调节方便、输出电压稳定性强、纹波电压小等优点。关键字：数控直流稳压电源；基准电压；取样电路；单片机一、设计任务与要求1、设计任务设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源，其原理框图如图1所示。图1数控电源原理框图2、基本要求（1）输出直流电压调节范围+6V～+12V。（2）最大输出电流为500mA。（3）按键设定输出电压值，分辨率为0.1V。（4）显示稳压电源实际输出电压值，要求精度为±（0.5％读数＋2个字）。（5）实时采样并显示输

3、出电流，显示分辨率为1mA，要求精度为±（2%读数+2个字）。（6）电压调整率≤0.2%（输入电压变化范围－10%～＋10%下，空载到满载）。（7）电流调整率≤1%（最低输入电压下，满载）。（8）纹波电压（峰-峰值）≤10mV（最低输入电压下，满载）。（9）具有过流保护功能；动作电流不大于600mA。（动作电流为输出电压下降5%时，对应的输出电流值）（10）要求一路单电源供电。二、基本工作原理一个直流稳压电源通常是由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分构成，前三部分电路的作用及工作原理较为简单。稳压电路较常用的串联型线性稳压电路具有结构

4、简单、调节方便、输出电压稳定性强、纹波电压小等优点，其原理图如图2所示。输入电压为整流滤波电路的输出电压。稳压电路的输出电压为：Uz图3采用差动放大电路的稳压电路由上式可知输出电压与基准电压为线性关系，当改变Uz的大小，则输出电压也将发生变化。如果此基准电压是一个数控基准电压，则此稳压电路就可以构成一个数控的稳压电源。数控基准电压源的原理框图如图3所示。图4数控基准电压源原三、单元电路设计参考（1）稳压电路串联型稳压电路参见图2，其中调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的保证，它的选用主要考虑其极限参数ICM，U（BR）CEO和PCM。调整

5、管极限参数的确定，必须考虑到输入电压UI由于电网电压波动而产生的变化，以及输出电压的调节和负载电流的变化所产生的影响。由图可知，调整管的发射极电流IE等于采样电阻R1中电流和负载电流IL之和，即IE=IR1+IL，调整管的管压降UCE等于输入电压UI与输出电压UO之差，即UCE=UI-UO。显然，当负载电流最大时，流过调整管发射极的电流最大，即IEmax=IR1+Ilmax。通常，R1电阻上电流可以忽略，且IEmax≈ICmax，所以调整管集电极最大电流为：ICmax≈IEmax（2）当电网电压最高，即输入电压最高同时输出电压最低时，调整管承受的管

6、压降最大，即UCEmax=UImax-UOmin（3）当晶体管的集电极电流最大，且调整管承受的管压降最大时，调整管的功率最大，即Pcmax=ICmaxUCEmax（4）由以上几式即可确定调整管的极限参数。实际选用时，还要考虑留一定的余量。（5）电路设计的参数计算：图中输出电压关系为：UoMax=12VUomin=6VUR=0.7+0.5Ω×600mA=1VUImin=Uomax+UCEmin+UR=12+1.5+1=14.5V取UI=17VUImin=17×1-10%=15.3VUImax=17×1+10%=18.7VR2=0.7(V)600(mA

7、)=1.167Ω取1.2ΩR3=Uzmin-UBE11.3(mA)=44Ω取43ΩR1=UImin-Uomax-UBE-UR(+1)mA=15.3-12-1.4-11.67=539Ω取560Ω放大倍数为6倍，取R4=1.8kΩR5=430Ω采样电阻取值：要满足最大采样电压不超过2.4V避免烧坏单片机ADC0口所以取值：R6=5.6kΩR7=1KΩf=12πRC=50Hz额定电流下（500mA）负载是R=12（V)500mA=24ΩC=133μF取100μF具体电阻视实验室提供的大小进行调整！四、稳压电源主要性能指标直流电源的技术指标分为两种：一种是

8、特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括