智能开关电源设计文档格式.docx

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STC89C52单片机通过ADC0804芯片对输出电压进行采样，与设定值进行比较，将处理的信号传输给电源模块，改变电源模块的内部输出电压值，从而实现本设计输出稳定可调的电压。

关键词：

STC89C52单片机ADC0804PFM脉冲频率信号Buck电路

Abstract

ThedesignmicrocontrollersystembySTC89C52,adoptstheBuckseriesBuckcircuit,APFMpulsefrequencysignalisusedtocontroltwosa1085triodeswitch,A/DchipADC0804,12864LCDdisplayandkeyboardinput,designandproductionofanoutputvoltageof5v-24vadjustableswitchingpowersupplysystem.MicrocontrolleroutputofsquarewavetocontroltheBuckcircuit,throughthevoltagefeedbackcontrolloop,theoutputvoltageregulatedtotherequiredvoltagevalue.STC89C52single-chipmicrocomputerbyADC0804chipoutputvoltagesampling,comparedwiththesetvalue,willdealwiththesignaltransmissiontothepowersupplymodule,changetheinternaloutputvoltagevalueofpowersupplymodule,soastorealizethedesignofadjustableoutputstablevoltage.

Keywords：

STC89C52CMADC0804PFMsignalBuckcircuit

目录

1、绪论 1

1.1引言 1

1.2开关电源简介 1

2、开关电源DC/DC电路设计思路 3

2.1工作原理 3

2.1.1脉冲频率调制优点 3

2.2开关电源常见的拓扑结构简介 3

2.2.1降压斩波电路（BuckChopper） 3

2.2.2升压斩波电路（BoostChopper） 4

2.2.3升降压斩波电路（Boost-BuckChopper） 4

2.3开关电源DC/DC设计思路 4

2.3.1DC/DC基本设计方案 4

2.4DC/DC电路实现 5

2.5系统供电部分设计 6

2.5.1整流滤波电路设计 7

2.5.2浪涌电流电压抑制电路设计 7

3、控制系统的设计思路 9

3.1控制系统的基本设计方案 9

3.2单片机模块的设计 10

3.2.1STC89C52性能简介 10

3.2.2最小系统设计 10

3.2.3时钟电路设计 11

3.3A/D模块设计 11

3.3.1芯片介绍 11

3.3.2芯片参数 12

3.3.3各个引脚名称及作用 12

3.3.4转换原理 13

3.4接口电路的设计 14

3.4.1按键接口电路设计 14

3.4.2显示接口电路设计 14

4、程序设计 16

4.1主程序流程图的设计 16

4.2键盘扫描程序设计 17

4.3A/D程序设计 18

5、仿真结果及分析 19

5.1Proteus仿真软件 19

5.2设计仿真 19

5.2.1仿真实验一 19

5.2.2仿真实验二 20

5.3仿真分析 21

参考文献 22

致谢 23

附录 23

附录一：

系统整体原理图 24

附录二：

系统仿真图 26

附录三：

程序代码 27

主程序：

27

键盘扫描子程序 34

LCD12864驱动程序 35

西安思源学院本科毕业论文（设计）

智能开关电源设计

1、绪论

1.1引言

随着电子技术迅速的发展，数字电路应用领域逐步拓展，如今人们使用产品的数字化、智能化已成为人们追求的一种趋势，设备的价格、性能、稳定性等备受人们的关注，尤其是对电子设备的在使用过程中的稳定度和精密度最为关心。

想要得到性能良好的电子设备，肯定离不开稳定且可靠的电源，想要得到寿命更长设备，就需要开关电源的稳定性提高。

基于此，高稳定性、高精度的开关电源需求也越来越迫切。

众所周知，生活中离不开电源，并且在实际应用中对电压高低、通电时间、电流大小等有着不同的要求，如今大家生活中所使用的直流电源输出的精度和稳定性都不是很高；

在输出电压的改变上，传统的开关电源大多数都是采用指针式或者是数码管来显示电压和电流，使用滑动电阻改变电阻值进而调整出所需要的电压值及电流值。

因滑动电阻的阻值特性为非线性，如想要得到理想的输出值，在调节时需要花费一些时间，因此使用起来非常的不方便。

所以，开关电源不只是需要具备较好的输出质量，而且还需要具有一定的智能化和多功能，给生活带来不同程度的便捷与高效。

1.2开关电源简介

开关电源是运用电力电子技术，通过控制三极管的打开和关闭的时间比，达到稳定输出电压的一种电源，本毕业设计的开关电源是运用脉冲频率调制PFM（Pulsefrequencymodulation）控制三极管的打开和关闭的构成，就开关电源与线性电源相比而言，两者的成本虽然都随着输出功率的逐步增加而增长，但是两者成本的增长速率各不相同。

线性电源成本在某输出功率点上，反而高于开关电源，这点称为成本反转点,随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间[1]。

2、开关电源DC/DC电路设计思路

2.1工作原理

脉冲频率调制的英文全称为Pulsefrequencymodulation，缩写为PFM，脉冲频率调制是一种脉冲调制技术，调制信号的频率随着输入信号幅值的变化而变化，但其占空比不变,由于调制信号通常为频率变化的方波信号，因此，PFM也叫做方波FM[2]。

2.1.1脉冲频率调制优点

脉冲频率调制相比较脉冲宽度调制主要优点在于效率：

①在脉冲频率和脉冲宽度调制的外围电路一样的基础上，脉冲频率调制的峰值效率与脉冲宽度调制的峰值效率相当，但是在峰值效率以前，脉冲频率调制的效率远远高于脉冲宽度调制的效率，这就是脉冲频率调制的主要优势。

②由于脉冲宽度调制电路中有放大器的影响，所以回路增益及其响应速度受到了限制，但脉冲频率调制的电路中没有放大器，所以它具有有较快的响应速度。

2.2开关电源常见的拓扑结构简介

2.2.1降压斩波电路（BuckChopper）

三极管V受到PFM波的控制，处于导通和截止的两个状态，再经过电感和电容的滤波，在R负载上得到稳定的直流输出电压。

该电路属于降压型电路，所以能够达到论文要求的输出电压5-24V。

如图2-1所示：

图2-1降压斩波电路

2.2.2升压斩波电路（BoostChopper）

升压斩波电路原理与降压斩波电路原理相类似，但是这个电路是升压型电路。

在三极管导通时电感储能，截止时电感能量输出。

只有在电感绕制合理时，才能达到论题要求的5-25V输出电压。

如图2-2所示：

图2-2升降压电路

2.2.3升降压斩波电路（Boost-BuckChopper）

实际上此电路是在降压斩波电路后接入了一个储能电感，用电感的储能来实现电能的输出，但是此电路控制复杂。

如图2-3所示：

图2-3升降压电路

2.3开关电源DC/DC设计思路

2.3.1DC/DC基本设计方案

本毕业设计由电源、STC89C52单片机控制等几部分构成，如硬件系统框图2-4所示：

输入

滤波

DC/DC

变换

输出

电

阻

控制IC

控制脉冲

电压反馈

二极管

微机调节信号

给定

电压采样

-

图2-4硬件系统框图

2.4DC/DC电路实现

Q2与Q3组成无稳态振荡器（astablemultivibrator）。

Q2的导通时间由R7、R5和Q4的集电极电压决定。

Q4起放大作用，信号由Q4放大后控制Q2的导通时间。

Q2导通Q3截止，Q2截止Q3导通。

Q3截止时，Q1导通，通过Q3的截止时间控制Q1的导通时间。

Q1导通时间越长，输出电压越高。

Q1输出的电压经L1和C1滤波变成稳定的直流电源输出。

D3为增强二极管，防止L1在Q1截止时产生的高反压击穿Q1。

D1为泄流二极管，防止L1产生的感应电流损坏Q1。

D2为振荡器和放大取样电路提供相对稳定一点的工作电压。

R12与R13是Q4的基极偏置电路，R9与R10是输出电源的取样电路。

如图2-5所示：

图2-5DC-DC回路原理图

2.5系统供电部分设计

220V交流50HZ的市电经变压器降至18V交流电，经过整流二极管整流和滤波作为DC-DC部分的输入24V直流电，24V直流电经7805降压稳压，给STC89C52单片机等提供工作电源。

如图2-6所示：

图2-6工作电源

2.5.1整流滤波电路设计

本毕业设计采用四只整流二极管组成的整流电路将交流电转化为直流电。

运用电感器、电容器及共模滤波器对输出的电压进行进一步的处理。

如图2-7所示：

图2-7桥式整理滤波电路

2.5.2浪涌电流电压抑制电路设计

电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的操作过电压，这种瞬时过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），是一种瞬变干扰，浪涌电压大大地超过稳态电源电压，当它袭击到用电设备上时，往往造成误操作和设备的损坏，可能使整个系统停顿、通信中止[3]。

由上所述浪涌电流及电压对开关电源及用电设备的破坏性，必须在开关电源的设计中考虑到浪涌电流及电压对开关电源及用电设备影响，从而增加有效的防护措施，设计出能够对浪涌电流及电压有效抑制的电路，对开关电源本身及用电设备进行保护。

本毕业设计中运用氧化锌（ZnO）压敏电阻器，该电阻在实际应用中通常并联在被保护设备的输入端，抑制浪涌电压。

运用NTC热敏电阻器，NTC热敏电阻器在电路中通常串联