基于51单片机-开关稳压电源设计

分类编号TP303单元代码11395分类号码学生毕业设计(论文)标题基于51单片机的开关稳压电源设计作者杨晓燕研究所(系)能源工程学院专业贸易电气工程和自动化教师杨宏斌答复日期2015年5月23日林玉学园毕业设计(论文)诚信责任书我郑重声明，提交的毕业设计(论文)是我在导师指导下独立研究的结果。毕业设计(论文)中对已发表或未发表的成果、数据和他人观点的所有引用均已明确指出。据我所知，除了论文中引用的内容外，本文不包含任何已公开发表或由其他个人或团体撰写的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和团体在本文中已被清楚地识别出来。如果我的毕业设计(论文)和信息不真实，我愿意承担所有相关的法律责任。作者签名：一年中的月日摘要摘要电源在电视、计算机、移动通信终端等电子设备中占有重要地位。它是所有电路正常工作的基础。开关稳压电源因其体积小、重量轻、效率高、输出稳压范围宽等优点，被广泛应用于电子电气设备的各个领域。近年来，随着便携式电子产品的快速增长，其配套电源也有越来越广泛的市场。由于人们对电子产品的功能和性能的要求越来越高，以及对节能和环保的重视，高效率和高精度已经成为设计中的关键因素，这也是本次设计的主要目的。本文设计了一种基于51单片机的开关稳压电源。以中国商用电源电压为输入，经过变换、整流和滤波，得到15V的DC电压。然后以升压斩波电路为核心，用51单片机输出脉宽调制信号。通过按键调节脉宽调制占空比，使输出DC电压在30V至36V之间可调，输出最大电流可达到2A，电压调整率和负载调整率低，输出噪声纹波电压的峰峰值小，DC-DC变换器的效率可达到80%以上。整个电路采用各种保护功能实现系统的可靠性，并具有输出电压和电流的显示功能。关键词：升压电路；51微控制器；脉宽调制；DC-DC转换器V摘要基于51单片机的开关电源摘要电视、计算机和移动通信终端等电力电子设备占据着重要的地位，它是所有电路正常工作的基础。开关电源因其体积小、重量轻、效率高、输出电压范围广等优点，被应用于电子电气设备的各个领域。特别是近年来，随着便携式的快速增长，其支持能力也有了越来越广泛的市场。由于对电子产品的功能和性能要求不断提高，以及对节能和环保的重视，高效率和高精度已经成为设计的重要方面，这也是本设计的主要目的。基于51单片机开关电源的设计。以中国电网电压为输入，经过变压器、整流器和滤波得到一个DC 15V电压，然后以升压斩波电路为核心，采用51单片机输出脉宽调制，通过按比例调节脉宽调制占空比的大小，使得输出的DC电压为30V36V可以调节，输出最大电流达到2 a，电压调节率和负载调节率一样低，输出噪声线波电压峰峰值一样小，DC-DC变换装置的效率可以达到80%以上。并利用各种保护功能来实现系统的可靠性和输出电压和电流的显示能力。关键词：升压斩波器，51单片机，脉宽调制，DC-DC转换器内容内容摘要一抽象三导言11.1本设计的意义11.2国内外发展研究现状11.2.1国外发展研究现状11.2.2国内发展研究现状21.3本设计的主要内容21.4本章概述32方案论证与比较52.1主回路拓扑52.2控制方法和实施方案62.4系统总体框图62.5系统7的一般要求2.6本章总结73硬件设计93.1主电路的设计和计算93.2控制电路10的分析和计算3.3保护电路设计113.4显示电路的设计123.5效率的分析和计算133.6系统功能143.8本章概述144软件设计154.1软件设计理念154.2脉宽调制程序164.3关键计划174.4本章概述185系统模拟测试195.1系统模拟195.2多氯联苯制造205.3测试仪器205.4试验方法205.5实际测试数据215.6测试结果分析225.6.1试验数据和设计指标的比较225.6.2偏差原因225.6.3系统改进225.7本章概述23摘要25参考文献27谢谢你附录A31附录B33附加记录C41榆林学院本科毕业设计(论文)介绍1.1本设计的意义在现代科技和经济高速发展的过程中，电力电子技术也在不断创新，电力电子设备都需要电源，其供电方式一般是开关稳压电源。在开关稳压电源领域，正在进行一系列技术更新，如功率因数校正、高频电源、单片机控制电源、零电压零电流转换等。这些改进可以大大提高开关稳压电源的性能和效率，并大大拓宽其应用范围，特别是在新兴的通信领域1。1.2国内外发展和研究现状1.2.1国外发展研究现状自20世纪50年代以来，美国宇航局一直以小型化和轻量化为发展目标，并开发了第一个车载火箭开关电源。经过半个多世纪的发展，开关电源已逐渐取代传统技术制造的相控稳压电源，并广泛应用于电子设备中。随着集成电路的发展，开关电源正逐步向集成化、小型化和模块化方向发展。在过去的20年里，集成开关电源一直在两个方向发展。一是向集成开关电源控制电路发展。脉宽调制控制器集成电路于1977年首次在国外开发，美国的摩托罗拉、硅谷和优创相继出现了一系列脉宽调制芯片。随后，国外相继开发出开关频率高达1兆赫的高速脉宽调制和PFM芯片。第二个是走向中小功率开关电源的单片集成。1994年，美国电源集成公司率先开发了一种三端隔离脉宽调制型单片开关电源，称为交流/DC电源转换器。此后，先后推出了上旋开关、上旋开关-2、上旋开关-Fx、上旋开关-GX、PeakSwitch、LinkSwitch等系列产品。意法半导体公司还开发了一系列中小功率的单芯片电源，如VIPer100、VIPer100A、VIPer100B等，得到了广泛的应用。到目前为止，单片开关电源已经形成了几十个系列，达到数百种产品。自单片机开关电源发展以来，它显示出强大的生命力。开关电源作为一种极具发展前景和影响力的新产品，在世界范围内引起了电力行业的广泛关注。单片开关电源具有集成度高、性价比高、外围电路简单、性能指标最佳等特点。现在它已经成为发展中小功率开关电源、精密开关电源和开关电源模块集成电路。3榆林学院本科毕业设计(论文)1.2.2国内发展研究现状中国直到1977年才开始初步发展电力供应。它起步较晚，技术相对落后。目前，国内DC/DC模块开关电源市场主要由国外品牌占据，覆盖了中国大功率模块电源市场的大部分和中小功率模块电源市场的一半。然而，随着国内技术的不断进步和生产规模的迅速扩大，国外的中小功率模块电源正迅速被国内的DC/DC产品所取代。人们现在使用的开关电源为我国节省了大量的铜、钢和大片土地。随着时代的进步，随着开关电源转换效率的提高，能耗也降低了，从而降低了电源周围环境的温度，改善了大多数工人的工作环境。在我国，大多数邮电部门使用开关电源，这也促进了它在其他领域的广泛应用。值得指出的是，随着DC运营电源在电力系统中的应用，国家投资4000亿元用于改变城乡电网的供电项目，提高输配电质量。它已经开始用开关电源取代传统的相控电源。我国许多通信公司相继推出了这一系列产品，如中兴通讯等。目前，我国自主研发的开关电源及其制造商已达到300多家，其中10多家已形成规模。国内开关电源已经占据了相当大的市场份额，一些大公司自主开发的一系列电源产品已经得到了大众的认可。因此，它在电力市场竞争中具有相当大的优势，已有少量产品出口。目前，在我国市场上的开关电源中，功率晶体管基本上都是双极型晶体管，其开关频率可以达到几十千赫。如果是MOSFET开关电源，开关频率可以达到几百千赫该设计通过电压变换、整流和滤波获得稳定的15V DC电压，然后以升压斩波电路为核心，利用51单片机输出脉宽调制来控制开关管的通断，实现DC-DC转换。得到了适合设计要求的主电路结构，并在此基础上设计了具体的驱动电路、控制电路和保护电路。通过按键可以调节占空比，输出30V至36V的可调电压，最大输出电流可以达到2A，电压调整率和负载调整率尽可能低，DC-DC变换器的效率达到80%以上。采用过流保护、滤波保护等多种保护功能，确保系统的可靠性。根据设计要求和主电路的结构，计算电路中的参数。最后，对电路进行了仿真和测试，并针对不足之处进行了改进。1.4本章概述本章主要介绍了研究开关稳压电源的意义、国内外发展状况以及本次设计的主要内容。加深了对开关稳压电源的应用、发展方向和发展前景的理解，明确了设计的重点和难点，为设计的研究做好了准备，对设计有了更深的理解，为设计的完成打下了坚实的基础。榆林学院本科毕业设计(论文)2方案论证与比较2.1主回路拓扑为了设计开关稳压电