程控直流稳压电源设计

分类：参考文献    更新时间：04-18    来源：网络

 本次的程控直流稳压电源的设计是根据电源技术的发展方向采用STC89C51为控制核心，由整流部分，滤波部分，稳压部分，A/D转换部分，D/A转换部分，按键部分以及显示部分共同组成一个程控电源的设计方案。主要实现了0~12V电压的稳定输出，对电压进行0V，5V的初始值设定，通过“+”按键和“-”按键对电压进行0.1V电压值的步进调节，通过LED数码管显示屏对设定的电压值进行实时显示等功能。为了保护电路板不受损坏和让整个设计看起来更加美观，根据本次设计的特点，以及所焊接电路板的尺寸大小，还设计了一个满足设计要求的外壳。为了有效的屏蔽高频辐射以及电磁干扰信号本次设计的外壳使用的是钣金材料。

 

智能化的电源是通过电流来进行控制的，它具有体积小，可进行数字控制输出，可以实时显示输出值，散热性能好，基本上没有辐射等优点。智能化电源的出现给我们带来了极大的方便。 

本次毕业设计的选题是根据我们之前学过的电工技术，电子技术，单片机原理与应用及C51单片机编程技术，加上了解学习的与电源技术相关的知识来选的。

在现代生产生活中，电源技术几乎是不可或缺的。直流稳压电源技术广泛的应用在教学，科研，生活的各个方面。我们平时所使用的电源大部分是在36V以下，因此本次设计所涉及的电源输出值是0到12V。 

直流稳压电源质量的好坏将会直接影响到教学的质量，科研成果的准确性，生活的便捷，生产的效率。传统的直流稳压电源存在着很多的问题，这些问题大致的可以分为：体积过于庞大，精度太低，抗干扰性能弱，可靠程度不高，不易于操作，功能比较单一，电路的设计太过复杂不利于后期的维护等几个方面。然而基于STC89C51单片机控制的程控直流稳压电源通过按键进行控制电压的输出值，经过放大电路的放大，可以精确稳定的输出所需电压，操作简单方便，体积小方便运输存放，很好的弥补了传统电源的不足。

研究意义

基本上所有的电子设备当中都会有电源电路。我们平时所接触的计算机，充电宝，手机，计算器等等电子设备都需要有一个电源电路来支持它们的工作。可以这么说，电源电路为电子设备的运行提供了基础，一旦电源电路损坏或者缺失，很多电子设备将无法正常运行，一般的情况下，电子设备所需的电能是稳定的直流电能，因此要求电源电路可以向电子设备提供稳定的持续的可以满足电子设备运行的直流电能。所以直流稳压电源技术是电源技术中最为重要的一部分。

现代的电子设备对于电源电路的精度上的要求越来越高，对电源电路的需求量越拉越大，因此发展精度高，稳定性能好，可程控的直流稳压电源具有非常高的意义。

国内外研究现状

   开关电源技术的快速进步，促使半导体器件得到大力发展。目前，科学家们正在研制一种新型材料作为半导体材料，这种材料叫做碳化硅，假如这种材料能够研制出来，对于电源技术的研发将会迈出重要的一步。在未来几年，集成化电源将成为电源发展的主流趋势，这种集成化是将所有的控制、驱动以及保护电路集中在一块电路板上，在以后的生产过程中可以实现完全整机化生产，这样大大提高了生产效率。集成化电源将会很大程度的减少外围连接电路，不但省去了很多的焊接过程，同时还可以增强设备的稳定性，减小电源设备的大小，也是整个电源重量变得更轻便。

目前，市场上对于电源的需求日益增多，促使电源技术不断的快速发展。当一旦有新的技术流入，产品的更新换代将会变得司空见惯，产品的应用范围将得到进一步拓展。这几年来手机制作进入了飞速发展时期，手机中的供电电源也不断发展，因此开关电源的需求量不断的增大。通过调查可知，仅仅在国内的电源需求量就可以达到20多亿，这么大的蛋糕吸引了无数的外国友人不远万里来到中国投资，同时引进大批的国外精英。开关电源的优势明显，在未来，一些线控电源和相控电源被取代将会成为必然。

随着半导体技术进步和微电子的快速应用，越来越多的具有高集成度、强大功能的高度集成电路进入市场，这样促使电子产品逐渐向小体积化、轻重量化发展，不过以目前的技术水平，开关电源功能还完全达不到工程人员所预期的目标，不过他们仍在不断开拓创新，相信不久的将来，开关电源将会变得更高效化，更小，重量更加轻便。除此之外，我们还可以使用其他的途径来产生与开关电源一样的功能，以至于可以供各种电子设备和迷你型设备的使用，这些也是目前参与电源设计的难点。

开关电源中开关的开路和闭路转换的快慢将会直接影响到开关电源的运行的快与慢。在开关电源中可以得到很多组单片机发出的信号，然后可以经过一系列的处理进行不同信号的输出。想短时间内让开关电源工作的更多，那就得先将电源的工作效率提高上来。不过，一旦提高了电源的工作频率，那对电路中用到电子元件的要求也势必会增加。比如像用到的开关变压器，高频电容，电感等等，对于这些元器件的要求都会升高。因此，那些从事稳压电源研究工作的科学家们，对能够适应高频率工作环境的电子元件还需要进一步的探究。

线形稳压电源是在线性环境下正常工作的，这种电源不但可以稳压，还可以进行滤波作用，这样便可以实现双重作用。不过在所有的开关电源进行电压输出的时候，都会产生一些干扰电路的信号，这信号的干扰如果得不到及时处理会影响市电的正常供电，与此同时也会影响到其他的电子设备的正常使用。慢慢随着技术的进步，开关稳压电源的抗干扰能力在不断得到完善，相信不不久的将来，这种缺点一定会被克服的。这种问题一旦被克服，周围其他的电子器件将再也不会受到影响。对于在一些精密的仪器中，由于开关稳压电源的这种缺点，在使用中往往会遇到很多障碍，因此，为了避免这种问题，还需要研究开关稳压电源的研究人员做出进一步研究。

主要研究内容方法

1 研究内容

本课题研究的主要内容是基于STC89C51设计出的程控直流稳压电源可以稳定输出0V-12V的电压，通过0V按键和5V按键设置电压初始值，通过“-”按键和“+”按键进行电压的增减，每次的步进值为0.1V，并且电压值可以通过LED数码管显示屏精确地显示出来。

本文各章节具体内容安排如下：

第一章为绪论部分，主要介绍了程控直流稳压电源的研究背景和研究意义，和它在国内外研究现状以及发展趋势。

第二章为核心硬件部分，本章节主要介绍了直流稳压源的变压部分，整流电路，滤波电路以及稳压电路。

第三章为主要介绍了外围硬件电路，主要介绍了硬件部分所需元器件的选型，外围硬件电路的各个部分包括时钟电路，复位电路，显示电路以及按键电路等。

第四章为软件设计部分，主要介绍了软件设计流程以及各功能软件设计。

第五章为机械部分，主要介绍了程控直流稳压电源的外壳设计，包括外壳设计的尺寸，开孔，立体图，二维设计图以及面板介绍等。

第六章为实验部分，主要介绍了试验方法以及实验数据。

2研究方法

1、根据课题要求查阅相关文献，认清本课题的要求以及主要内容确立最终的选择方案。

2、根据程控直流稳压电源的设计原理，画出本课题的系统框图。

3、选用STC89C51单片机进行程序控制，选择数模转换以及模数转换的讯片。

4、设计整流，滤波，稳压电路，利用电路图绘制软件绘制电路。

5、选用LED显示管实现显示功能，确定键盘电路和保护电路。

6、系统软件设计，画出主流程序控制图。

7、根据电路图焊接电路板并进行调试。

8、根据设计的电路装置设计外壳，画出立体图。

 

稳压电源整体设计

小功率的直流稳压电源可以为电子设备提供所需的电压。变压部分，整流部分，滤波部分以及稳压部分共同构成了一个非常完整的直流稳压电源电路如图2-1所示[10]。我们平时所接入的市电是220V的交流电因此需要在直流稳压电源电路中加入一个220V变12V的变压器。因为我们需要的是直流电压，所以需要设计一个整流电路将变压后的交流电压转变为直流电压。因为此刻的得到的直流电压是脉动的直流电压，所以需要添加一个滤波电路将电压变成一个平滑的直流电压。

变压器：我们所需要的电压值是12V因此需要单相绕组变压器将市电进行变压。

整流电路：此部分的主要功能是将变压后的交流电压转变为不稳定的直流电压。

滤波电路：此部分的功能是将不稳定的电压转换为稳定的直流电压。

稳压电路：此部分的功能是尽可能最大程度地不受电网波动的影响，保证电源电路中的电压持续稳定地输出