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<P>数控直流稳压电源设计<BR> 摘要：随着电力电子技术的迅速发展，数控直流稳压电源应用非常广泛，其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案。其核心技术是通过单片机控制数模转换来改变其后的稳压模块的输出。该系统由整流滤波初步稳压部分、单片机控制部分、DAC和显示部分组成。该电路具有数字调节，输出精度高的特色。</P> <P> </P> <P>关键词：数控；直流稳压；单片机；电源</P> <P> </P> <P>Design of Numerical Control DC Voltage Source<BR>Student majoring in electrical engineering      <BR> Tutor      <BR>     Abstract： Along with the rapid development of the power electronic technology.Numerical control <A href="https://www.51lunwen.org/">www.51lunwen.org</A>dc voltage source is used extensively.Its direct impact on electrical equipment or control system performance.This paper introduces a single-chip microcomputer-based Intelligent Power Supply Design program.Its core technology through the MCU to control digital-to-analog converters to change the voltage regulator module subsequent output.The system consists of rectifier filter preliminary regulator of the MCU control of the DAC and display components.This circuit has digital adjustment,and the characteristics of high precision output.</P> <P>     Key words: CNC；Dc voltage；MCU；Power</P> <P><BR>前言：<BR>随着经济全球化的发展，现代社会越来越注重仪器的数字化和智能化。直流稳压电源是各种电子设备不可缺少的组成部分，广泛用于教学、科研、各种终端设备和通信设备中，其作用是把交流电转换成满足一定性能的直流电供给电子设备的其他部件使用。传统的直流电源中电压的调节方式既麻烦又对电路的性能造成影响，因此在许多数控直流稳压电源的实现方案中都使用了模数或数模转换芯片。直流稳压电源的电路形式有很多种,有串联型、开关型、集成电路、本 <A href="https://www.51lunwen.org/">论文</A> 出自 <A href="https://www.51lunwen.org/">无忧论文网</A> <A href="https://www.51lunwen.org/">www.51lunwen.org</A>提供，如果您需<A href="https://www.51lunwen.org/">代写论文</A>，可以咨询：QQ:357500023<BR>稳压管直流稳压电源等等。目前产生直流稳压电源的方法大致分为两种:一种是模拟方法，另一种是数字方法。前者的电路均采用模拟电路控制，而后者则是通过数字电路进行自动控制。<BR>数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。<BR>随着计算机、通信、工业自动化、电机电器和家用电器等行业的发展，电源—电子电路的动力源也迅猛发展。当今电源的设计潮流不仅表现在对电源更加准确的稳定度要求、更加优良的性能要求，还表现在对便携、使用寿命及节能等方面的要求。数控直流稳压电源运用单片机来实现，完全改变了传统直流稳压电源的设计，具有新颖性，独创性和先进性。它不仅能作为常规的电子产品和科研实验电源用，而且可以通过软件编程的方法使稳压电源产生连续变化的输出电压，具有较高的性价比。</P> <P>正文：<BR>一 直流稳压电源的概述<BR>1.1.1智能化<BR>目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用微处理器的。以微处理器为主体取代传统仪器仪表的常规电子线路，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化测量控制仪表”。智能仪器解决了许多传统仪表不能或不易解决的难题，同时还能简化系统电路，提高系统的可靠性，加快产品的开发速度。直流稳压电源一方面为仪器仪表提供电能量，是仪器仪表的“动力源”，另一面它本身就是仪器仪表，因此，它有可能而且应当智能化。具体地说，智能化的直流稳压电源电源应当具有以下功能特点:<BR>    ① 操作自动化。系统的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。<BR>    ② 具有自检测功能，包括自动调零、自动故障检测与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。系统能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。<BR>    ③ 具有友好的人机对话能力。智能化的直流稳压电源使用键盘代替传统直流稳压电源中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能直流稳压电源还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使系统的操作更加方便直观。<BR>    ④ 网络管理能力。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，直流稳压电源通过RS232接口实现与上位PC机通信，从而使网络技术人员可以随时监视电源设备运行状态、各项技术参数;网络技术人员可通过网络定时开关电源，实现远程开关机等功能。<BR>1.1.2数字化<BR>在传统直流稳压电源中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。<BR>1.1.3模块化<BR>电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化;其二是指电源单元的模块化。模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。大功率的电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作。<BR>1.1.4 绿色化<BR>电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC对此制定了一系列标准，如工EC555, IEC917,IECI000等。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色直流稳压电源产品奠定了基础。<BR>二 数控直流稳压电源的国内外研究现状<BR>随着科学技术的迅速发展，人们对物质需求也越来越来高，特别是一些高新技术产品。电源——作为当今人们生活中普遍存在的电子商品，从上世纪九十年代末起便迅速发展。随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。从80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。然而，早在90年代中，半导体生产商们就开发出了数控电源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处与劣势，因而无法被广泛采用。由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电源”的新产品。而如今随着直流电源技术的飞跃发展, 整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 基本实现了直流电源的无人值守。并且，在当今科技快速发展过程中，模块化是直流电源的发展趋势，并联运行是电源产品大容量化的一个有效手段，可以通过设计N+1冗余电源系统，实现容量扩展，提高电源系统的可靠性、可用性，缩短维修、维护时间，从而使企业产生更大的效益。如：扬州鼎华公司近年来结合美国Sorensen Amrel等公司的先进技术，成功开发了单机最大功率120KW智能模块电源，可以并联32台（可扩展到64台），使最大输出功率可以达到7600kW以上。智能模块电源采用电流型控制模式，集中式散热技术，实时多任务监控，具有高效、高可靠、超低辐射，维护快捷等优点，机箱结构紧凑，防腐与散热也作了多方面的加强。它的应用将会克服大功率电源的制造、运输及维修等困难。而且和传统可控硅电源相比节电20%-30%节能优势，奠定了它将是未来大功率直流电源的首选。<BR>三 数字直流稳压电源方案的探讨<BR>    方案一：此方案采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套十进制计数器完成系统的控制功能，一方面完成电压的译码显示，另一方面其输出作为EPROM 的地址输入，而由EPROM的输出经D/A变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。<BR>方案二：采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现本系统以直流电源为核心，利用51系列单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达0.1V，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电电流的变化而输出不同的电压。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理， 通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。<BR>四 数控直流稳压电源方案的比较与论证<BR>参考文献：<BR>[1]赫建国、郑燕、薛延霞. 单片机在电子电路设计中的应用[D]. 清华大学出版社,2006，114～127.<BR>[2]户川治朗（日）. 实用电源电路设计[D]. 科学出版社,2006，350～361.<BR>[3]王韬.数控直流电源的一种实现方法（J）.台州学院学报.2005.（6）.<BR>[4]吴恒玉、何玲等. 基于单片机的数控直流稳压电源的设计与实现（J）.微计算机信息,2009.<BR>[5]许艳惠. 一种智能化高精度数控直流电源的设计与实现（J）. 微计算机信息，2007.<BR>[6]张友德等.单片微型机原理、应用与实验[M]. 上海：复旦大学出版社，2006，12～180．<BR>[2]童诗白,华成英.模拟电子技术基<A href="https://www.51lunwen.org/">www.51lunwen.org</A>础[M]. 北京：高等教育出版社,2001，200～215.<BR>[7]尹建华,张惠群.微型计算机原理与接口技术[M]. 北京：高等教育出版社,2003，121～200.<BR>[8]赵文博,刘文涛.单片机程序设计[M]. 北京：人民邮电出版社,2005，25～215.<BR>[9]刘文涛,单片机语言典型应用设计[M]. 北京：人民邮电出版社,2005，18～312.<BR>[10]王增福,魏永明.新编线性直流稳压电源[M]. 北京：电子工业出版社,2004，100～421.<BR>[11] 范立南. 单片微型计算机控制系统设计[M] . 北京:人民邮电出版社,2004，28～142.<BR>[12]蔡明生. 电子设计[M] . 北京:高等教育教育出版社,2004，57～214.</P> <P> </P>