1、 机电毕业论文：程控直流稳压电源设计与实现 摘 要 在各种电子实验中，电源是最基本的需要。设计出一种高精度的可调输出的 电源不但能满足不同电子实验的要求，而且能满足在同一实验中需要使用不同的 电压值来测试的要求。 本文设计了一种高精度程控稳压电源。该电源的功能由硬件和软件两方面来 实现。硬件方面包括变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、反馈电路、保护 电路、程控电路、显示电路以及支持单片机运行的复位和时钟电路。市电 220V 电 压通过变压器流入系统，经过整流、滤波后变成近似的直流电压，再经过稳压部 分稳压后获得稳定的直流输出。稳压部分由达林顿管作为调整管，由运放作为反 馈取样之后的放大电路，
2、利用放大电路来提高调整管的反应灵敏度电压稳定性。 软件方面，使用单片机语言编程，控制程控部分，即：单片机，D/A、A/D 部分。 该部分作用是控制稳压电路部分的基准电压的输出与调整，同时实现高精度的输 出，并且控制数码管显示输出电压。 整个电路的设计就是在综合考虑各个模块现有的电路的基础上，选择最佳电 路来实现设计目标的。 关键词 直流稳定电源；整流；滤波；程控；D/A；A/D 目 录 第一章第一章 绪论 .1 1.1 课题背景 1 1.1.1 电源技术研究的主要成果 .1 1.1.2 电源技术的发展趋势 .2 1.1.3 电源技术存在的问题 .2 1.2 本文的结构和主要内容 .3 第二章第
3、二章 稳压电源整体设计 .3 2.1 小功率整流电路 .4 2.1.1 单相半波整流电路 .4 2.1.2 单向全波整流电路 5 2.1.3 桥式整流电路 .5 2.2 滤波电路 7 2.2.1 电容滤波电路 .7 2.2.2 电感滤波器 9 2.3 稳压电路 11 2.3.1 稳压电路的指标 11 2.3.2 稳压管基本应用电路 .12 2.3.3 串联反馈型晶体管稳压电路 .13 2.4 本章小结 .19 第三章第三章 硬件部分外围电路设计 .19 3.1 程控部分简介 19 3.1.1 8051 单片机简介.20 3.1.2 D/A 和 A/D 芯片简介 .21 3.1.3 单片机外围电
4、路简介 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.2 数码管显示电路 .28 3.3 按键电路.29 3.4 保护电路.29 3.4.1 用稳压管保护 .30 3.4.2 二极管组成得过流保护电路 .31 3.5 本章小结 .31 第四章第四章 系统软件设计 .32 4.1 概述 32 4.2 系统核心指令系统简介 32 4.3 软件系统流程介绍 32 4.4 本章小结 .36 第五章第五章 实验步骤及设计不足 .36 5.1 概述 36 5.2 实验方法 36 5.3 设计中存在的不足 37 5.4 本章小结 .37 结结 论论 .38 参考文献参考文献 .39 附录附录 1 40 附录附录
5、2 41 附录附录 3 42 致谢致谢 . 错误!未定义书签。 第一章 绪论 1.1 课题背景 电子设备都需要良好稳定的电源，而外部提供的能源大多数为交流电源，电源设 备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流电源的任务，转换后的直流 电源应具有良好的稳定性，当电网或负载变化时，它能保持稳定的输出电压，并具有 较低的纹波。我们通常称这种直流电源为稳压电源 2。但有时提供的直流电压不符合 设备要求，仍需变换，称为DC/DC变换。常规的稳压电源为串联调整线性稳压电源， 它通常由50Hz工频变压器、整流器、滤波器、串联调整线性稳压器组成。调整元件工 作在线性放大区，流过的电流是连续的，调整管
6、上损耗较大的功率，需要体积较大的 散热器，因此该种电源体积大，且效率低，通常仅为3560。同时承受过载能力 较差，但是它具有优良的纹波及动态响应特性。 开关电源是利用现代电力电子技术，通过控制开关晶体管开通和关断的时间比 率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源处于电源技术的核心地位，它主要分为 AC/DC和DC/DC两大类。开关电源去除了笨重的工频变压器，代之以几十kHz、几百 kHz甚至数MHz的高频变压器。由于调整管工作在开关状态，因而功率损耗小，效率 高。 目前，开关电源技术向着轻、小、薄、低噪音、高可靠、抗干扰的方向发展。新 器件和新拓扑理论的出现使得开关电源日趋可靠、成熟、经济、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，开关电源技术有了重大进步和突破。新型功率器件的 开发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的实现又了可 能，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高了电源的效率，国产 6KHZ 通信
