AC-DC多路直流电压输出电源设计毕业论文.doc

摘 要直流电源应用非常广泛, 其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能, 目前, 市场上各直流电源的基本环节大致相同,都包括交流电源、交流变压器、整流电路、滤波稳压电路等。直流电源应用非常广泛, 其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。本设计AC-DC多路直流电压输出电源设计，不仅在稳定性可靠性上引入桥式整流、电容滤波，同时增加多路输出改善以往单路输出转换效率低的问题。并且还引入单片机AT89S52控制,使其在功能上具有一定智能化。在硬件方面，除了变压器外，还将使用LED数码管来进行显示。目前，电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展所不可缺少的。 关键词：变压器,桥式整流，电容滤波，数码管,稳压电源ABSTRACTThe rapid development of electronic technology, the DC power is widely used, have a direct impact on the electrical equipment or the control system performance, at present, the DC power supply on the market in virtually the same as the basic aspects, including the exchange of power, AC adapter, converter, filter regulator circuit. DC power is widely used, have a direct impact on the electrical equipment or the control system performance. DC power supply electronic technology is one of the commonly used equipment, widely used in teaching, research and other fields. In this design the power of AC-DC multiplexer direct current output voltage is not only import the Bridge rectifier and capacitor filter but also it add multiplexer of output enhance the simple output diversion efficiency , and import the AT89S52 control of its functions on a certain intelligence. In terms of hardware, in addition to transformers, will be used to control LED digital display. At present, the power source develop in small part, the featherweight and the high efficiencys characteristic is widely applied in by the electronic accounting machine as the leading each kind of terminal device, the communication facility and so on nearly all electronic installation, the electronic information industry can not lake of it in today development.Keywords: transformers, Bridge rectifier, capacitor filter, LED,power supply 目录第1章 引言11.1课题背景11.2 AC-DC电源设计的要求1第2章 直流稳压电源的原理及使用22.1直流稳压电源原理22.2变压器原理及应用22.2.1变压器的原理22.2.2本设计对变压器的要求32.3 AC-DC变换概述4第3章 整流 滤波及稳压方面的原理及使用53.1整流方面分类及概述53.1.1半波整流电路53.1.2全波整流电路63.1.3桥式整流电路83.2滤波方面分类及概述93.2.1电容滤波93.2.2电感滤波113.3稳压电路方面分类及概述123.3.1线性串联型稳压电源123.3.2三端集成稳压器143.4直流电源输出信号测试电路16第4章 总体方案设计214.1初期实现部分原理图214.2最终定型原理图224.3后端显示部分原理23第5章 方案具体实现245.1整流部分245.2滤波部分255.3稳压部分275.4控制电路部分285.5本设计最终实物电路板32第6章 总结33参考文献34致 谢35英文资料原文36中文译文38第1章 引言1.1课题背景随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。而电源是电子设备的动力心脏,任何电子设备都离不开可靠的电源,它们对电源的要求也越来越高。电源是电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性,而且电子设备的故障60%来自电源,因此作为电子设备的基础元件,电源受到越来越多的重视。并且电源的使用效率 同样受到人们越来越多的重视，当一个普通的220V交流电转变成一路5V10V的直流电时会有很大程度上的损耗，如使电压转换过程中的损耗合理的利用使损失最小成为人们研究的一个方向，现代电子设备使用的电源大致有线性稳压电源和开关稳压电源两大类。随着现代科学技术的发展,人们对如何提高电源的转换效率,增强对电网的适应性,缩小体积,减轻重量进入了深入的研究。人们对电源的需求也越来越高。七十年代,便应用于电视机的接收,现在已经广泛用于彩电,录像机,计算机,通讯设备,医疗器械,气象等行业。1.2 AC-DC电源设计的要求基本要求： （1）输入电压：220V （2）输入电源频率：50Hz5Hz （3）总输出功率：10W （4）效率：50% (额定条件下测试)（5）纹波：10mV（6）稳压精度：5% （7）输出电压：5V，12V（有效值） （8）输出交流频率：50Hz5Hz（9）过流保护：输出2A （10）效率：70%第2章 直流稳压电源的原理及使用2.1直流稳压电源原理3各种电器设备内部均是由不同种类的电子电路组成，电子电路正常工作需要直流电源，为电器设备提供直流电的设备称为直流稳压电源。直流稳压电源可以将200V的交流输入电压转变成稳定不变的直流电压，直流稳压电源的组成框图如图1.1所示。图2-1 直流稳压电源框图电源变压器：将220V的交流电变成整流所需要的电压。整流：将交流电压变换成脉动的直流，有半波和全波。滤波：将脉动直流滤除纹波，变成纹波小的电压，常见的有C，L，型，通常选C滤波。稳压：将滤波电路输出电压经稳压后，输出较稳定的电压。2.2变压器2.2.1变压器的原理2变压器是利用线圈互感特性构成的一种元器件，几乎在所有的电子产品中都要用到。它原理简单，但根据不同的使用场合（不同的用途），变压器的绕制工艺会有所不同。变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等。它是由一个初级线圈（线圈圈数N1）及一个次级线圈（线圈圈数N2）环绕著一个核心。常用的铁心形状一般有E型和C型。E1E2N 1N 2图2-2 变压器的原理简体图E1是初级电压，次级电压E2是：E2 = E1（N2/N1）上图是变压器的原理简体图，当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通1，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通2，2的方向与1相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，1也增加，并且1增加部分正好补充了被2所抵消的那部分磁通，以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。2.2.2本设计对变压器的要求本设计要求变压从220V到25V左右，所以根据变压器设计公式 (2-1)输入220V/50Hz, 输出25V，磁饱和Bs=1.2韦，可以计算出初级和次级的匝数。N=220/(4.44501.20.020.02)=2064,得出N1=2064,再根据 (2-2)可以计算出次级匝数N2=N1(U2/U1)=2064(25/220)=234。2.3 AC-DC变换概述4AC/DC变换是将交流变换为直流,其功率流向可以是双向的,功率流由电源流向负载的称为整流,功率流由负载返回电源的称为有源逆变。AC/DC变换器输入为50/60HZ的交流电,因必须经整流、滤波,因此体积相对较大的滤波电容是必不可少的,同时因遇到安全标准(如UL、CCEE等)以及EMC等的限制(如IEC、FCC、CSA),交流输入端必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制了AC/DC电源体积的小型化。另外,由于内部的高频、高压、大电流开关动作,使得解决EMC电磁兼容问题的难度加大,也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求,由于同样的原因,高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大,限制了AC/DC变换器模块化的进程。AC/DC变换安电路的接线方式可分为：半波电路、全波电路。按电源的相数可分为：单相、三相、多相,按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限6。Vo(DC)其简单框图如图1-5所示:Vi(AC)整流滤 波EMI滤波器高频变压器控制驱 动取样放大比 较变换器整流滤 波图2-5AC/DC变换器原理第3章 整流 滤波及稳压方面的原理及使用3.1整流方面分类及概述5整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。3.1.1半波整流电路如图3-1，是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ，组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压E2，D 再把交流电变换为脉动直流电。220vE2D 1N4001Rfz图3-1半波整流电路变压器砍级电压E2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图3-2（a）所示。在0K时间内，E2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，E2通过它加在负载电阻Rfz上，在2 时间内，E2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在2时间内，重复0 时间的过程，而在34时间内，又重复2时间的过程这样反复下去，交流电的负半周就被削掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图3-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。图3-2半波整流波形这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以牺牲一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。3.1.2全波整流电路510如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图3-3 是全波整流电路的电原理图。全波整流电路的工作原理，可用图3-4 所示的波形图说明。在0间内，E2a 对Dl为正向电压，D1 导通，在Rfz 上得到上正下负的电压；E2b 对D2为反向电压，D2 不导通，见图3-4（b）。在-2时间内，E2b 对D2为正向电压，D2导通，在Rfz 上得到的仍然是上正下负的电压；E2a 对D1为反向电压，D1 不导通，见图3-4（C）。图3-3全波整流电路(D) 图3-4全波整流电路波形如此反复，由于两个整流元件D1、D2轮流导电，结果负载电阻Rfz 上在正、负两个半周作用期间，都有同一方向的电流通过，如图3-4（b）所示的那样，因此称为全波整流，全波整流不仅利用了正半周，而且还巧妙地利用了负半周，从而大大地提高了整流效率（Usc0.9E2，比半波整流时大一倍）。图3-3所示的全波整滤电路，需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头，这给制作上带来很多的麻烦。另外，这种电路中，每只整流二极管承受的最大反向电压，是变压器次级电压最大值的两倍，因此需用能承受较高电压的二极管。3.1.3桥式整流电路5桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成桥式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。图3-5桥式整流电路桥式整流电路的工作原理如下：E2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成E2、Dl、Rfz 、D3通电回路，在Rfz 上形成上正下负的半波整洗电压，E2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成E2、D2、Rfz 、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。3-7桥式整流电路波形图 如此重复下去，结果在Rfz 上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图3-6中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半！如图3-7在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为（3-1）流过负载的平均电流为（3-2）流过过二极管的平均电流为 （3-3）二极管所承受的最大反向电压（3-4）3.2滤波方面分类及概述53.2.1电容滤波若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2 ，是正弦形。所以，在t1到t2时刻，二极管导电，充电，vC=vL按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，vC=vL按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。需要指出的是，当放电时间常数RLC增加时，t1点要右移， t2点要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线3；反之，RLC减少时，导通角增加。显然，当L很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好，见滤波曲线中的2。反之，当L很大，即IL很小时，尽管C较小, RLC仍很大,电容滤波的效果也很好,见滤波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合图3-11 单桥式整流电容滤波示意图电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法：一种是用锯齿波近似表示，即（3-5）另一种是在RLC=(35)T/ 2的条件下，近似认为VL=VO=1.2V2。（或者，电容滤波要获得较好的效果，工程上也通常应满足wRLC610。）3.2.2电感滤波（一）电感滤波电路工作原理在大电流的情况下，由于负载电阻RL很小。若采用电容滤波电路，则电容容量势必很大，而且整流二极管的冲击电流也非常大，在此情况下应采用电感滤波。如下图所示，由于电感线圈的电感量要足够大，所以一般需要采用有铁心的线圈。图3-15电感滤波电路工作原理图3-11单桥式整流电感滤波电路图3-16电感滤波电路和波形图（二）与电容滤波相比,电感滤波有以下特点：1.电感滤波的外特性和脉动特性好。其外特性和脉动特性如图3-10所示.UL随L的增大下降不多,基本上是平坦的（下降是L的直流电阻引起的）;S随L的增大而减小。2电感滤波电路整流二极管的导通角 =。3电感滤波输出电压较电容滤波为低。故一般电感滤波适用于输出电压不高,输出电流较大及负载变化较大的场合。3.3稳压电路方面分类及概述24交流电经过整流可以变成直流电，但是它的电压是不稳定的：供电电压的变化或用电电流的变化，都能引起电源电压的波动。要获得稳定不变的直流电源，还必须再增加稳压电路。3.3.1线性串联型稳压电源 236稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不能连续调节。线性串联型稳压电源工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集成电路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。线性串联型稳压电源的缺点是损耗较大、效率低。线性串联型稳压电路的工作原理线性串联型稳压电源的工作原理可以用图3-18说明。图3-18 串联稳压电源示意图 显然，VO =VI- VR，当VI增加时，R受控制而增加，使VR增加，从而在一定程度上抵消了VI增加对输出电压的影响。若负载电流IL增加，R受控制而减小，使VR减小，从而在一定程度上抵消了因IL增加（或VI减小）对输出电压的影响。在实际电路中，可变电阻R是用一个三极管来替代的，控制基极电位，从而就控制了三极管的管压降VCE，VCE相当于VR。要想输出电压稳定，必须按电压负反馈电路的模式来构成串联型稳压电路。典型的串联型稳压电路如图3-19所示，它由调整管、放大环节、比较环节、基准电压源几个部分组成。图3-19 串联型稳压电路方框图根据图3-19，分两种情况来加以讨论。1输入电压变化，负载电流保持不变 。输入电压VI的增加，必然会使输出电压VO有所增加，输出电压经过取样电路取出一部分信号VF与基准源电压VREF比较，获得误差信号V。误差信号经放大后，用VO1去控制调整管的管压降VCE增加，从而抵消输入电压增加的影响。2负载电流变化，输入电压保持不变 。负载电流IL的增加，必然会使输入电压VI有所减小，输出电压VO必然有所下降，经过取样电路取出一部分信号VF与基准电压源VREF比较，获得的误差信号V。经放大后使VO1增加，从而使调整管的管压降VCE下降，从而抵消因IL增加使输入电压减小的影响。3输出电压调节范围的计算 。根据图2-15可知其中n为取样系数，所以， （3-20）（3-21）调节R2显然可以改变输出电压。3.3.2三端集成稳压器（一）概述将线性串联稳压电源和各种保护电路集成在一起就得到了集成稳压器。早期的集成稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个外引线：输入端、输出端和公共端。它的电路符号如图3-16所示，外形如图3-17所示。 要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器,它们三个电极的位置是不同的，要查手册确定。 图3-20集成稳压器符号 图3-21外形图三端可调式集成稳压器图3-22三端可调式集成稳压器原理图（二）应用电路三端固定输出集成稳压器的典型应用电路如图3-18所示, 三端可调输出集成稳压器的典型应用电路如图3-19所示。7800VoVi132C1C20.33uF0.1uF图3-23 三端固定输出稳压器应用电路317VoVi132C1C20.33uF0.1uFR1240欧Rp图3-24 三端可调输出稳压器应用电路可调输出三端集成稳压器的内部，在输出端和公共端之间是1.25V的参考源，因此输出电压可通过电位器调节。 (3-23)（四）利用三端集成稳压器组成恒流源三端集成稳压器可做恒流源使用，电路如图3-20和图3-21所示。图3-25 稳压器作恒流源(a)小电流恒流源 (b)大电流恒流源图3-26 可调稳压器作恒流源电路3.4直流电源输出信号测试电路6利用A/D转换芯片将模拟的电压输出信号采样输出转化成数字值，显示在数码管上。A/D转换器图3-28A/D转换器0804一、A/D转换基本原理四个步骤：采样、保持、量化、编码。 模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C上的电压保持不变，为保持过程。在保持过程中，采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出。图3-29A/D转换原理图 （一）取样定理将一个时间上连续变化的模拟量转换成时间上离散的模拟量称为采样。图3-30取样定理取样定理：设取样脉冲s(t)的频率为fS，输入模拟信号x(t)的最高频率分量的频率为fmax，必须满足fs 2fmax，y(t)才可以正确的反映输入信号(从而能不失真地恢复原模拟信号)。通常取fs （2.53）fmax 。 由于A/D转换需要一定的时间，在每次采样以后，需要把采样电压保持一段时间。图3-31采样及波形s(t)有效期间，开关管VT导通，uI向C充电，u0 (=uc)跟随uI的变化而变化；s(t)无效期间，开关管VT截止，u0 (=uc)保持不变，直到下次采样。（由于集成运放A具有很高的输入阻抗，在保持阶段，电容C上所存电荷不易泄放。） （二）量化和编码 数字量最小单位所对应的最小量值叫做量化单位。将采样保持电路的输出电压归化为量化单位的整数倍的过程叫做量化。用二进制代码来表示各个量化电平的过程，叫做编码。一个n位二进制数只能表示2n个量化电平，量化过程中不可避免会产生误差，这种误差称为量化误差。量化级分得越多（n越大），量化误差越小。 图3-32 划分量化电平的两种方法（a）量化误差大（b）量化误差小二、采样-保持电路 图3-33 采样-保持电路t0时刻S闭合，CH被迅速充电，电路处于采样阶段。由于两个放大器的增益都为1，因此这一阶段uo跟随ui变化，即uoui。t1时刻采样阶段结束，S断开，电路处于保持阶段。若A2的输入阻抗为无穷大，S为理想开关，则CH没有放电回路，两端保持充电时的最终电压值不变，从而保证电路输出端的电压uo维持不变。三、A/D转换器的主要技术指标（1）分辨率A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高。例如，输入模拟电压的变化范围为05V，输出8位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V 20mV；而输出12位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V 1.22mV。（2）相对精度在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。（3）转换速度转换速度是指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到转换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。第4章 总体方案设计本设计的主要目的是使标准的220V的交流电通过一系列电子元器件的转换作用后转变成多路低压的直流电源，其转换方式主要是由变压器，整流元器件，滤波元器件，稳压器件，A/D转换器，单片机AT89S52及LED数码管来实现。下面将要详细叙述本设计的总体方案实现过程。4.1初期实现部分原理图 图4-1 初期原理图在本设计中采用220V/50Hz变压器可将220V交流电转变为15V直流电并且通过桥式整流，再通过1000uF的电解电容滤波，然后通过整流芯片7805、7812、7912等实现输出+5V、+12V、-12V的真流电压输出。 然而输入端电容为1000uF的电解电容，输出端电容为1uF电解电容通过在电路板上搭接所测出来的输入端两端电压仅有2V4V极为不稳定并且纹小较为明显，未能达到理想要求后经反复调试查阅资料修改为符合要求的电路。4.2最终定型原理图 图4-2最终定型原理图由于初期原理图仅在大体方向上符合要求，后经不断的调试、完善做成如上图符合要求的电路。在7805之前串接一个100欧左右的电阻（起分压的作用）并且在所有的输入输出电容上并联一个0.1uF电容后除掉纹波的效果较为明显经过反复调试、测量依然未达到理想效果，通过阅资料需在7805 1872 7912的两端分别接入二极管4001后基本达到理想的要求，所加入的二极管起到了防止自激的作用。4.3后端显示部分原理图4-3后端显示部分原理图ADC0804是8位全MOS 中速A/D转换器、它是逐次逼近式A/D转换器，片内有三态数据输出锁存器，可以和单片机直接接口。单通道输入，转换时间大约为100us。ADC0804转换时序是：当CS0许可进行A/D转换。WR由低到高时，A/D开始转换，一次转换一共需要6673个时钟周期。CS与WR同时有效时启动A/D转换，转换结束产生INTR信号（低电平有效），可供查询或者中断信号。在CS和RD的控制下可以读取数据结果。 第5章 方案具体实现5.1整流部分5.1.1桥式整流电路在本设计中的应用图5-1 桥式整流电路当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。因此，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。5.1.2整流部分在本设计中的使用如下图5-2所示，220V的交流电从左端输入，通过线圈初次极匝数之比为2064：234的变压器的变压作用变压成25V左右的较小电压。由于电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，当变压器为正半周时，将在电解电容上形成上正下负的半波整洗电压，当变压器为负半周时，将在电解电容上形成上正下负的另外半波的整流电压，如此重复下去，结果在电解电容上便得到全波整流电压。然后再利用电解电容的滤波作用和其充放电特性将交流变成比较稳定的直流电压。 图5-2 变压整流部分5.2滤波部分5.2.1电容滤波在本设计中的应用图5-3 在桥式电路中的电容滤波电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2 ，是正弦形。图5-4滤波后波形 应用在本设计中是因为电容滤波电路简单，负载直流电压VL较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。5.2.2滤波部分在本设计中的使用由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，电容具有平波的作用；与负载串联的电感，当电源供给的电流增加（由电源电压增加引起）时，它把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感也有平波作用。在整流电路中，经二极管整流后的波形是脉动电流，其中既有直流成份，也有交流成份。必须经滤波后，将交流成份去除，得到较纯的直流电流。图5-5滤波部分5.3稳压部分8图5-6是由7805，7812和7912组成的正，负输出稳定的稳压器。本设计要求经过变压滤波后电压为+5V和12V,在7805，7812和7912的输出端输出电压不稳定需加入输端0.1uF和1uF滤波电容,滤除纹波，保持输出端电压稳定。图5-6 7805和7912的接入方式在本设计中所应用的原理图及实物如下图图5-7 7805和7912电路中接入示意图 图5-8 7805实物图 图5-9 7812实物图 图5-10 7912实物图5.4控制电路部分在本设计中，控制电路由AT89S52来实现。 5.4.1主要性能 9与MCS-51单片机产品兼容8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒看、门狗定时器双、数据指针、掉电标识符 。 5.4.2功能特性描述 19AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 图5-11 AT89S52引脚图5.4.2 单片机AT89S52 C语言源程序79#include code unsigned char seg7code10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/显示段码sbit int1=P33; /定义管脚功能sbit cs=P32; sbit wr=P36; sbit rd=P37; void Delay(unsigned int tc) /显示延时程序while( tc != 0 )unsigned int i; for(i=0; i100; i+); tc-;unsigned char adc0804( void )/读AD0804子程序 unsigned char addata,i; rd=1;wr=1;int1=1; /读ADC0804前准备P1=0xff; /P1全部置一准备cs=0;wr=0;wr=1; /启动ADC0804开始测电压while(int1=1); /查询等待A/D转换完毕产生的INT（低电平有效）信号rd=0; /开始读转换后数据i=i; i=i; /无意义语句，用于延时等待ADC0804读数完毕addata=P1;/读出的数据赋与addaterd=1;cs=1;/读数完毕return(addata);/返回最后读出的数据unsigned int datpro(void)/ADC0804读出的数据处理 unsigned char x; unsigned int dianyah,dianyal; /用于存储读出数据的高字节和低字节unsigned int dianya=0; /存储最后处理完的结果 注意数据类型for(x=0;x4; /右移四位 取出高四位dianyal=dianya&0x0f; /屏蔽高四位 取出低四位dianya=dianyal*20+dianyah*320; /最后的结果是一个四位数，便于显示return(dianya);/返回最后处理结果void Led() unsigned int date; date=datpro(); /调用数据处理最后结果 P2=P2&0xef; P0=seg7codedate/1000|0x80; /输出个位数和小数点 Delay(8); P2=P2|0xf0; P2=P2&0xdf; P0=seg7codedate%1000/100; /输出小数点后第一位Delay(8); P2=P2|0xf0; P2=P2&0xbf; P0=seg7codedate%100/10; /输出小数点后第二位Delay(8); P2=P2|0xf0; P2=P2&0x7f; P0=seg7codedate%10; /输出小数点后第三位 Delay(8); P2=P2|0xf0;main() while(1) Led( ); /只需调用显示函数 5.5本设计最终实物电路板本设计电路板大约调试了一周才调试通过，这个过程中最棘手的问题就是控制电路部分的显示部分，对单片机调通后始终不能正常显示，后经多方查资料及老师指点才发现在焊接时出了一点小问题。其次在电容的选择上也经过了很多的尝试，理论和实现出来是有一定差距的，在这方面感触很深。图5-1 实物电路板图第6章 总 结本文介绍有中采用硬件电路和单片机的编程控制,实现了一端25V稳定电压输出5V和12V电压输出的多路直流稳压电源。最大输出电流为2.5A。在最大电流输出时,电压稳定度小于0.01V,控制步进为0.1V,0.5V,1V,显示值与输出电压值的误差不超过10mv。电源是电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性,而且电子设备的故障60%来自电源,因此作为电子设备的基础元件,电源受到越来越多的重视。本课题属于正向设计,侧重于理论和功能实现,掌握仿真分析的方法,即研究问题的产生过程并解释相关问题,在此基础上用自己设计的电路来实现它,通过仿真形式,达到一定的技术指标,从而验证算法的正确性。在这篇论文中,笔者主要做了以下的研究工作:(1)研究了直流稳压电源的发展历程(2)通过分析一个实例对AC-DC变换器的基本原理进行了研究(3)拟定整体结构框图和整体电路图(3)研究整流，滤波与稳压的基本原理(4)结合算法设计主电路和控制单元电路参数,通过分析,达到了以下技术指标：输入交流: 220V,输出直流: 5V和 12V纹波电压: 10mv效率: 60%参考文献 1李朝清 单片机原理及接口技术（第3版） 北京航空航天大学出版社，2005 2刘光牿.饶妮妮. 模拟电路基础.电子科技大学出版社,2005.3康华光. 电子技术基础高等教育出版社，1999.4王远. 模拟电子技术.机械工业出版社,1994.5电子技术应用实验室. 电子技术应用实验教程 .电子科技大学出版社,2006.6阎石. 数字电子技术基础.高等教育出版社,2006.7谭浩强.C程序设计.清华大学出版社 ,19998王卫平.电子产品制造技术.清华大学出版社,20059张义和 陈敌北.例说8051.人民邮电出版社,200610胡翔俊电路分析.高等教育出版社,200111New Releases Data Book Volume V,Maxim,1996.12The Programmable Gate Array Data Book,Xilinx,Inc,1992.13U.TietzeCh.Schenk,Halbleiter-Schaltungstechnik,Zehnte Auflage,Springer-Verlag,Berlin.1993.致 谢毕业论文即将完成，从当初的一无所知到现在完成论文，这期间我学到了许多专业之外的知识。在此我要衷心感谢毕业设计指导教师邱伟老师以及罗凯老师在本人毕业设计期间给予的悉心指导和关心。你们深厚的专业理论知识和严谨求实、勤奋敬业的工作作风给我留下了深刻的印象，将使我受益终身。感谢在我的学习生涯中对我辛勤培育的每一位老师，没有你们的辛勤付出，就没有我今天的一切。我还要感谢身边所有给予过我帮助的朋友及同学，没有你们我不会如此顺利地完成毕业设计。感谢生我养我的父母，给予我足够的精神和物质方面的支持，让我顺利地完成了大学四年的学业。马上就要走向工作岗位之际，回首四年感慨良多，我真的想发自内心的说在这四年里是我人生中走到现在收获最多的一段时间，有幸得遇良师益有，我觉得使我体会最深的是学会了如何去学习，我要在未来的工作中继续保持下去。最后，还要感谢论文评阅专家组的老师，谢谢你们在百忙之中抽出时间来批阅我的论文并肯定本次研究工作的价值DC switching power supply protection technology DC switching regulator used in high-power switching devices more expensive prices, the control circuit is more complicated, and, switching regulators are generally supported by the large number of highly integrated devices installed electronic systems. Transistors and integrated device, tolerance, the ability of poor thermal shock. Thus switching regulators should take into account the protection of their own regulator and load security. Many of the types of protection circuit here on polarity protection, procedural protection, over-current protection, over-voltage protection, under-voltage protection and thermal protection circuits. Usually use several ways to protect the combination of a complete system of protection. DC switching regulator input are generally not regulated DC power supply. The operation will be mistakes or accidents to its polarity wrong, will be damaged switching power supply. Pola