YABO88 毕业论文-可编程直流稳压电源的设计与实现.doc

日期:2021-02-21 01:13:23 浏览量: 155

毕业论文-可编程直流电源的设计与实现毕业论文,可编程直流电源的设计,设计和实现CZILI在各种电子实验中,电源是最基本的需求。设计高精度的可调输出电源不仅可以满足不同电子实验的要求,还可以满足在同一实验中使用不同电压值进行测试的要求。本文设计了一种高精度可编程电源。电源的功能通过硬件和软件实现。硬件包括支持微控制器工作的变压器,整流器电路,滤波电路,稳压电路,反馈电路,保护电路,程序控制电路,显示电路以及复位和时钟电路。 220V主电源电压通过变压器流入系统,经过整流和滤波后变为近似的直流电压,然后在稳压部分稳定后获得稳定的DC输出。稳压部分采用达林顿管作为调节管,运算放大器作为反馈采样后的放大电路。放大电路用于提高调节管的灵敏度和电压稳定性。在软件方面,使用单片机语言编程来控制程序控制部分,即:单片机,D / A和A / D部分。该部分的作用是控制稳压电路部分的输出和参考电压的调节,同时实现高精度的输出,并控制数字管显示输出电压。整个电路的设计是在综合考虑每个模块的现有电路的基础上,选择最佳电路来达到设计目标。直流稳压电源;整改过滤程序控制; D / A; A / D抽象了各种电子实验,电源的最基本需求。设计具有高精度,可调输出的电源既可以满足不同的电子实验,又可以使用不同的电压值进行相同的实验,引入了高精度的距离控制稳定压力机电源。双方的电源执行软件。硬件包括变压器,换向电路,滤波电路,稳压电路,反馈电路,保护电路,距离控制电路,显示电路单片幸运时钟电路。 Citygives电击电压互感器系统,经过滤波后变成类似的直流电压鸭脖娱乐官网 ,再被稳稳地压紧部分压紧后获得稳定的直流输出。稳压部分从达力发电机运回反馈采样放大电路后,利用放大电路的智能度调节管的电压稳定性。软件方面,使用单片机语言编距,控制控制部分,即:单片机,功能是根据基准电压电路部分进行调节,进行高精度的控制数字显示管输出电压。全电路考虑每个已有电路,选择最佳电路执行设计指标换向过滤器;可编程控制; 1. 1主题后退1. 1. 1供电技术研究的主要成果1. 1. 2供电技术的发展趋势1. 1. k0] 1. 3供电技术的问题1. 2本文的结构和本章的第二章。稳压电源的总体设计2. 1小功率整流器2. 1. 1单相半波整流器2. 1. 2单向全波整流器功率2. 1. 3桥式整流器功率2. 2滤波器功率2. 2. 1电容器滤波器功率2. 2. 2电感滤波器2. 3稳压10 2. 3. 1稳压电路的指11 2. 3. 2稳压管11 2. 3. 3的基本应用串联反馈晶体管稳压电源13 2. 4本章的第19章第3章外围电路设置的硬件部分19 3. 1程序控制部分19 3. 1. 1 8051单片机20 3. 1. 2 21 3. 1. 3单片机外围电路介绍..... ....错误〜未定义的书签。

29 3. 2数字管显示电压28 3. 3按钮电源29 3. 4保护电源29 3. 4. 1使用稳压管保护30 3. 4. 2二极管过电流保护电路31 3. 5本章31第4章系统软件设计32 4. 1 32 4. 2系统核心命令系统简单32 4. 3软件系统流程介绍32 4. 4本章36第5章实验程序和设计差异36 5. 1 36 5. 2实验方36 5. 3设计上的差异37 5. 4本章38参考文本39附录40附录41附录43第一章简介1. 1主题背景电子设备需要良好且稳定的电源,并且大多数外部提供的能量都是交流电源。电源设备负责将交流电转换为电子设备所需的各种直流电。后者的直流电源应具有良好的稳定性。当电网或负载发生变化时,它可以保持稳定的输出电压并具有较低的纹波[2]。我们通常将此直流电源称为稳压电源。但是有时提供的DC电压不能满足设备要求,仍然需要转换,这称为DC / DC转换。传统的稳压电源是串联稳压线性稳压电源,通常由50Hz的电源变压器,整流器,滤波器和串联稳压线性稳压器组成。调节元件在线性放大区域中工作,并且电流是连续的。调节管消耗大量功率,并且需要更大的散热器。因此,这种电源体积大,效率低,通常只有35、60,。

同时,承受过载的能力很差,但具有出色的纹波和动态响应特性。开关电源是一种使用现代电力电子技术通过控制开关晶体管的开/关时间比来保持稳定输出电压的电源。开关电源是电源技术的核心,它主要分为两类:AC / DC和DC / DC。开关电源去除了笨重的电源变压器,并用数十kHz,数百kHz甚至几MHz的高频变压器代替了它。由于调节管在开关状态下工作,因此功率损耗小且效率高。目前,开关电源技术正朝着轻巧,小巧,薄薄,低噪声,高可靠性和抗干扰的方向发展。新设备和新拓扑理论的出现使开关电源变得越来越可靠,成熟,经济和适用。 1. 1. 1电源技术研究的主要成果经过20多年的不断发展,开关电源技术取得了重大的进步和突破。新功率器件的发展促进了开关电源的高频化。功率MOSFET和IGBT可使中小型开关电源的工作频率达到400KHZ(AC / DC)或1MHZ(DC / DC);软开关技术是高频开关电源再次​​实现电源是可能的。它不仅可以减小电源的体积和重量,而且可以提高电源的效率。国产6KHZ通信开关电源采用软开关技术,效率可达到93。控制技术的发展和专用控制芯片的生产,不仅大大简化了电源电路,而且大大提高了电源的动态性能和可靠性。开关电源;有源功率因数校正技术(APFC)的发展提高了AC / DC开关电源的功率因数,这不仅是电网的管理谐波污染提高了开关电源的整体效果。

在开关电源的所有应用领域中,通信电源是增长最快的部分。新磁性材料和新变压器的开发,新电容器和EMI滤波器技术的发展以及专用集成控制芯片的成功开发使开关电源小型化并改善了EMC性能。微处理器监控技术[1]的应用提高了电源的可靠性,并且也适应了市场对其智能的要求1. 1. 2源技术的发展趋势新型半导体器件的发展使开关电源成为可能供应技术进步的领导者。当前,正在研究高性能碳化硅半导体器件。一旦成功开发,对电源技术的影响将是革命性的。此外,诸如平面变压器,压电变压器和新型电容器之类的组件的开发也将在电源技术的发展中发挥重要作用。集成化是电源技术的重要发展方向。通过控制电路的集成,驱动电路的集成和保护电路的集成,最终实现了整机的集成生产。集成和模块化减少了外部布线和焊接,提高了设备​​可靠性,减小了电源尺寸,并减轻了重量。高频开关电源的发展趋势是朝着高频化,模块化真人游戏 ,数字化和绿色化的方向发展。开关电源技术由于应用需求而继续发展。新技术的出现也将更新许多应用产品。打开更多更新的应用程序区域。高频,模块化,数字化和绿色化的开关电源的实现将标志着这些技术的成熟,并实现高效功耗和高质量功耗的结合。

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近年来,随着通信产业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源仅国内市场需求就达20亿元,吸引了大量的科学与国内外技术人员进行开发研究。开关电源替代线性电源和相控电源是一个普遍的趋势。因此,也需要数十亿产值的电力驱动电源系统的国内市场已经开始并且将很快发展。还有其他许多以开关电源技术为核心的特殊电源。 [5]工业电源正在等待人们的发展。 1. 1. 3电源技术中的问题随着半导体技术和微电子技术,集成度的飞速发展,高速,强大的大规模集成电路的不断出现导致电子设备的体积持续缩小,并且重量不断减少。因此,从事该领域的研究和生产的人们仍然觉得开关电源中的开关变压器不是很理想。他们正在努力开发效率更高,尺寸更小,重量更轻的开关变压器,或者通过其他方式替代开关变压器,以便满足电子仪器和设备的小型化需求。开发开关电源的科学技术人员目前正在克服一个困难。开关电源的效率与开关管的转换速度成正比,并且开关变压器可用于开关电源,以从一个输入获得具有不同极性和大小的多组输出。为了进一步提高开关电源的效率,有必要提高电源的工作频率。

但是,当频率增加时,对整个电路中的组件有新的要求。例如,高频电容器,开关管抢庄牛牛 ,开关变压器,储能电感器等都会出现新问题。进一步研究和开发适用于高频工作的相关电路组件是从事开关稳压电源开发的科学技术人员要解决的第二个问题。在线性状态下工作的线性稳定电源具有稳定和滤波的双重功能。因此,串联线性稳压电源不会产生开关干扰,并且纹波电压输出很小。但是,开关稳压电源中的开关管在开关状态下工作,其交流电压和电流会通过电路中的组件产生强烈的尖峰干扰和振动干扰。这些干扰将污染主电网,并影响附近电子仪器和设备的正常运行。随着开关稳压电源电路的不断改进和干扰抑制措施的发展,在一定程度上克服了开关稳压电源的这一缺点,其程度不妨碍一般电子仪器和家用电器的正常运行。 。但是,在某些精密电子仪器中,由于开关电源的这一缺点,不能使用它。因此,克服开关稳定电源的这一缺点并进一步扩大其应用范围是从事开关稳定电源的技术人员要解决的第三个问题。 1. 2本文的结构和主要内容本文分为五章,第一章为绪论。第二章介绍了核心硬件部分:整流器,滤波器和调节器部分。第三章介绍外围硬件电路:程序控制的显示按钮部分。第4章介绍了支持系统工作的软件部分。

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第5章介绍了实验方法和设计中的不足。第2章稳压电源的总体设计在电子电路中,通常需要稳定电压的DC电源。低功率稳定电源-1的组成表示它由四个部分组成:变压器,整流器,滤波器和稳定电路。 2-1直流稳压电源的组成框图电源变压器将交流电网220V的电压转换为所需的电压值,然后通过整流电路将其转换为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压也包含较大的纹波,因此必须通过滤波电路将其滤除以获得平滑的支路电压。但是,该电压也会随着电网电压的波动(通常存在正负10%的波动),负载和温度的变化而变化。因此,在整流和滤波电路之后,还需要稳压器电路。稳压电路的功能是在电网电压波动,负载和温度变化时保持输出直流电压的稳定性。 [6]当负载需要高功率和高效率时,经常使用开关电源。 2. 1低功率整流器电路2. 1. 1单相半波整流器电路单相半波整流器电路是最简单的整流器电路,图2-2是单相半波整流器电路图。相半波阻性负载2-2在单相半波整流电路中,T为变压器,其作用是将市电220V的交流电压转换为所需的直流电压,VD为整流二极管其功能是将交流电的方向更改为单相脉动直流电。现在介绍电路的基本原理。

当交流电源为正半个周期时,即为正负。通过施加正向电压来接通二极管VD,并且通过二极管VD将V添加到负载电阻RL。负载电压V = V是正弦半波电压。 02当交流电元件为负半个周期时,即,当上升和下降为正时。反向电压施加到二极管VDog真人厅 ,因此VD导通。如果忽略二极管VD的反向泄漏电流,则没有电流流过负载电阻RL。因此可见负载电压。由于二极管的单向传导效应,只有一个方向。电流流过负载电阻RL,因此负载电阻RL上的电压V是单向脉动DC电压,随后每个周期的情况相同作为第一周期0。可以通过以下公式获得输出DC电压的平均值,即DC电压V。整流后的输出是脉动电压,既包含直流分量又包含交流分量。脉动的程度通常由纹波系数来衡量,即纹波系数,输出电压的交流分量的有效值/输出电压的直流分量的有效值。对于直流电源,纹波越小越好。为了获得平滑的直流电压,必须对其进行滤波。对于输出小于几安培的各种单相整流器,具有一定电容的滤波电容器C通常并联连接在整流器电路的输出端,这是电容性负载。半波整流电路的优点是结构简单,元件少。但是缺点是输出波形脉动,直流分量相对较低;变压器半周期不导通,利用率低。变压器电流包含一个直流分量,该分量很容易饱和。

因此,它只能在输出功率低和负载要求低的场合使用。 2. 1. 2单向全波整流电路单向全波整流电路如图2-3所示。 o180C变压器T的次级线圈具有一个中心抽头,即获得振幅和相位差相等的电压V21和V22。当未连接滤波电容器时,当变压器T的次级线圈的交流电压为正(1)和负(2)))时,VD1由正电压打开,而VD2由正电压关闭。因此,电流iD1通过VD1流经负载RL。周期的另一半,即,向上(1)为负,向下(2)为正,VD2由正电压导通,电流iD2通过VD2)流过负载RL,在一个周期中,负载电流i0 = iD1 + iD2是单向脉动电流,负载电压是双半波,因此平均直流输出电压是单相半波整流电路的两倍,即V0,0. 9V2图2-3单相全波整流电路已连接全波整流电路滤波电容器C的充电和放电过程与半波整流的过程相同,但是由于V21和V2 2个电容器C依次通过VD1和VD2充电,输出电压为。脉动小于半波整流。 2. 1. 3桥式整流电路桥式整流电路如图2-4所示。工作原理如下:在V2的正半周期内,VD1和VD4接通。当VD2和VD3关闭时,在RL上建立一个正负脉冲电压。如果忽略了二极管的管压降和变压器的内阻,则V0 = V2。

在V2的负周期中,二极管VD2和VD3导通,而VD1,VD4截止。负载RL仍会增加和降低负脉动电压。如果忽略了二极管管的压降和变压器的内阻,则V0 = V2。可以看出,在正负周期中都有电流流过负载电阻RL,并且流过负载电阻的电流方向相同,因此输出电压的DC分量增加,纹波分量增加减少。桥式整流电路的电压可以如下估算。整流器元件仍然被认为是理想的。在纯电阻负载条件下,电压的顺时针值为:(2- 2) V,2Vsin,t0,,t,2,O2负载直流电压的平均值为(2- 3) V,0. 9VO2图2-4二极管关闭时机电毕业论文:程控直流稳压电源设计与实现,桥式整流电路每个二极管的反向电压相同,为V2(3- 4) Vd,2V2。二极管电流的平均值为负载电流的平均值最大值与负载电流的最大值相同总的来说,桥式整流电路的特性是:与半波整流电路相比,在相同的V2和RL,输出直流电压加倍;脉动度降低;对称电流流经变压器的正负一半,被充分利用,没有单向磁化的问题,因此得到了广泛的应用。但是,它需要4个整流二极管,电路会稍微复杂一些。简单介绍了几种整流电路。基于它们的优缺点,在我的设计中使用了桥式整流电路。

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一方面,它可以充分利用电能。另一方面,由于现有的整流桥集成组件,因此设计也更加方便。 2. 2滤波电路交流电在整流器电路之后转换为脉动直流电,其中包含大量交流电分量。为了使设备能够使用纯直流电,还必须使用滤波电路来滤除脉动电压中的交流分量。滤波器电路通常由电抗性元件组成,例如与负载电阻并联连接电容器C,或与负载串联连接电感器L,或由电容器和电感组成的复合滤波器电路。 2. 2. 1电容器滤波器电路电容器滤波器位于整流器电路的后面,它使用大量与负载并联的电解电容器。例如,在电桥电路中,整流滤波电路如图2-5所示:电容器C起到滤波作用。分析了负载RL和空载RL两种情况下滤波器电路的工作原理。空载,即RL打开时,电路接通时电容器C上的初始电压设置为零。打开电源后,C通过整流器和变压器的次级进行充电。由于导通的二极管的内阻和变压器的次级功率较小,因此充电时间常数较小,充电电流较大。只要合理选择元件参数,就不会发生晶体管过热或烧毁的现象。当V2达到最大值时,Vc基本上达到最大值。此后,V2开始减小,并且由于V2的绝对值小于Vc,因此导通的二极管处于反向偏置截止状态。之后,输出电压将保持在Vc不变。

当V2的负半周期达到Vc时,出现2V2,因为Vc不变,所以晶体管不导通。图2-5电容器滤波电路当有负载RL时,将RL设置为固定值。当打开电源并在C上有一个近似峰值电压时,电压波形如图所示。在t〜t的时间间隔内,输入电压V2> Vc,VD1,VD2导通,电容器C被充电,并且随着充电过程14Vc上升。在t之后,V2根据正弦定律减小。当Vc> V时,整流管VD1,VD222处于反向偏置并停止导通。充电后的电容器开始使负载电阻R放电,即暂时替换电源L为负载供电。电容器C的放电电压呈指数下降。在时刻t机电毕业论文:程控直流稳压电源设计与实现,V上升到Vc。在t,323凤凰彩票平台 ,V2> Vc之后,电容器从放电变为充电,并且VD3和VD4导通以形成用于向负载和电容器供电的路径。 t之后,V