电子设计竞赛直流稳定电源设计报告Word文档格式.docx
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关键字:
键盘控制,单片机,稳压源,稳流源,DC-DC变换器
AConstantDirectCurrentElectricalSource
Abstract:
ADCsource,whichusesamicro-controlunit(MCU)AT89C52asitskernelunit,isdesignedforsupplyingconstantvoltageorconstantcurrent.Thesystemisconsistofacentercontrolunit,apowersupply,aconstantvoltagesource,aconstantcurrentsource,akeyboardinputunit,adigitaldisplayunit,andaDC-DCunit.AconstantvoltageunitiscomposedoffeedbackconstantvoltagecircuitinseriesbyintegratedchipLM317andaintegratedoperatorLM324.Aconstantcurrentsourceisimplementedbyaconstantvoltagesourceandasamplingresistor,andtheoutputofcurrentorvoltageischosenbyarelevantprogram.TheDC-DCconverterisrealizedbyadouble-tubeself-excitationoscillatingcircuit.TheoutputcanbepredefinedbyMCUkeyboard,changedinstepanddisplayedindigitalbyLED.Moreover,itcanbeprotectedfromdamageofover-heatandover-burden,andcanberesumedautomaticallyfromill-work.
Keywords:
keyboardcontrol,microchipcontroller,constantvoltagesource,constantcurrentsource,DC-DCconverter
引言--------------------------------------------------------------3
1.系统设计----------------------------------------------------3
1.1设计任务及要求---------------------------------------------3
1.2总体设计方案-----------------------------------------------4
1.2.1设计思路----------------------------------------------4
1.2.2方案论证与比较----------------------------------------4
1.2.3系统组成----------------------------------------------8
2.设计实现--------------------------------------------9
2.1单元电路设计------------------------------------------------9
2.1.1显示控制模块电路设计---------------------------------9
2.1.2电源电路设计-----------------------------------------10
2.1.3稳压电源电路设计-------------------------------------12
2.1.4稳流电源电路设计-------------------------------------12
2.1.5DC-DC变换器电路设计----------------------------------13
2.2.软件设计-------------------------------------------14
2.2.1键盘显示部分程序的设计-------------------------------14
2.2.2单片机控制A/D、D/A转换程序的设计---------------------16
2.2.3系统主程序流程图--------------------------------------17
3.系统测试-----------------------------------------------------17
3.1测试仪器--------------------------------------------------17
3.2指标测试及测量结果----------------------------------------18
3.2.1稳压电源各项指标测试--------------------------------18
3.2.2稳流电源各项指标测试--------------------------------18
3.2.3DC-DC变换器各项指标测试-----------------------------19
4.结论---------------------------------------------19
参考文献-------------------------------------------------------20
附录1元器件明细表-----------------------------------------------20
附录2程序清单---------------------------------------------------21
引言
直流稳定电源按习惯可分为化学电源,线性稳定电源和开关型稳定电源。
本设计要求完成直流稳定电源的设计和制作。
该直流稳定电源要求具有稳压源、稳流源和DC—DC转换的功能。
其中稳压源要求在输入为220V、50HZ,电压变化范围+15%~-20%条件下,输出电压在+9V~+12V范围内可调,最大输出电流为1.5A,并对电压调整率、负载调整率、纹波电压、效率等指标有一定要求,综合考虑指标与具体实现等多种因素,我们选定使用线性稳定电源来完成本设计任务。
本设计采用单片机AT89C52作为系统的控制核心,共分为七个模块:
电源模块为稳压、稳流电路提供工作电压,稳压和稳流输出具有在指定范围内可调,可预置,可步进调节,可数字显示等功能,并且稳压与稳流输出可依据需求自动转换。
DC-DC变换器可输出100V,100mA的直流电压。
此外该电路还具有过热保护和自动排除故障,自动恢复等功能
1.系统设计
1.1设计任务及要求
(1)任务
设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
(2)要求
1.基本要求
(1)稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下:
a.输出电压可调范围为+9V~+12V
b.最大输出电流为1.5A
c.电压调整率≤0.2%(输入电压220V变化范围+15%~-20%下,空载到满载)
d.负载调整率≤1%(最低输入电压下,满载)
e.纹波电压(峰-峰值)≤5mV(最低输入电压下,满载)
f.效率≥40%(输出电压9V、输入电压220V下,满载)
g.具有过流及短路保护功能
(2)稳流电源在输入电压固定为+12V的条件下:
a.输出电流:
4~20mA可调
b.负载调整率≤1%(输入电压+12V、负载电阻由200Ω~300Ω变化时,输出电流为20mA时的相对变化率)
(3)DC-DC变换器在输入电压为+9V~+12V条件下:
a.输出电压为+100V,输出电流为10mA
b.电压调整率≤1%(输入电压变化范围+9V~+12V)
c.负载调整率≤1%(输入电压+12V下,空载到满载)
d.纹波电压(峰-峰值)≤100mV(输入电压+9V下,满载)
2.发挥部分
(1)扩充功能
a.排除短路故障后,自动恢复为正常状态
b.过热保护
c.防止开、关机时产生的“过冲”
(2)提高稳压电源的技术指标
a.提高电压调整率和负载调整率
b.扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值
(3)改善DC-DC变换器
a.提高效率(在100V、100mA下)
b.提高输出电压
(4)用数字显示输出电压和输出电流
(5)特色与创新
1.2总体设计方案
1.2.1设计思路
本设计要求设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
在输入为220V、50HZ条件下,通过交直流转换电路输出稳定可调电压作为稳压源、稳流源的电源。
通过键盘预设一个电压值,经D/A转换为模拟信号送入稳压电路。
A/D读取输出的模拟电压、电流信号送给单片机处理,再将数字显示在数码管中。
稳压、稳流电路采用串联式稳压电路,选用运算放大器LM324和具有过热保护和自动排除短路故障的集成稳压器LM317作为主要元件。
该设计的特点是可对电压和电流采用步进控制,可用数字显示输出电压和电流,各项调整率的指标都很高。
1.2.2方案论证与比较
1.整流滤波电路的设计方案论证与比较
方案一:
采用单向桥式整流、电感滤波电路,如图1.2.1所示。
该电路利用电感的储能作用可以减小输出电压的纹波,忽略电感的阻值可以认为纹波电压为零。
电感滤波的特点是,整流管的导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,它的缺点是由于铁心的存在,笨重、体积大,易引起电池干扰,一般适合低电压、大电流的场合。
方案二:
采用单向桥式整流、电容滤波电路。
如图1.2.2所示.该电路简单,输出电压较高,纹波较小,缺点是输出特性较差,当整流滤波电路输出端接一负载时,负载直流电压虽负载电流增加而减小,电容C值一定,设降压后电压为V,当R为无穷大时,输出电压VL0=1.4V1,当C=0时,VL0=0.9V1。
常使用于负载电压较高,负载变动不大的场合。
因为稳压电路部分的电压调整率S≤0.2%,对输出纹波要求不高,故选方案二。
图1.2.1桥
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