可调式直流稳压电源的设计.docx

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可调式直流稳压电源的设计

可调式直流稳压电源的设计

摘要

随着现代科技的不断发展，各种各样的电气、电子设备已经广泛的应用于日常工作、科研、学习等各个方面。

电源作为电气、电子设备必不可少的能源供应部件，需求日益增加，而且对电源的功能、稳定性等各项指标也提出了更高的要求。

对电源的研究和开发已经成为新技术、新设备开发的重要环节，在推动科技发展中起着重要作用。

21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了电源技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。

我们已经进入了高速发展的信息时代。

本设计采用LM317三端稳压芯片做稳压器件设计直流稳压电源，通过相关知识计算出各电路中各个器件的参数，使电路性能达到设计要求中等各项指标。

并且可以通过用单片机控制调节输出电压，使其在功能上具有一定智能化。

本设计采用新型STC12C5628AD单片机,集成A/D转换器，直接采集输出电压和流入交流网侧电流信号，然后通过单片机对送来的电压、电流进行计算，并将此结果送入数码管,并显示出来。

单片机控制电路,具有设计电路简单,制作容易,操作方便,显示直观,性能可靠,功能完善等特点。

关键词：

直流稳压电源；LM317三端稳压芯片稳压电路；单片机；智能化

ThedesignofAdjustable DCpowersupply

Abstract

Withthedevelopmentofmodernscienceallkindsofelectricalandelectronicequipmenthasbeenwidelyusedindailywork,scientificresearch,learningandotheraspects.Electricalpoweris,aselectric,electronicequipment,essentialpartsoftheenergysupply,demandhasincreased,andthefunction,stabilityandallkindsofindicatorsofelectricalpoweralsoareputforwardhigherrequest.Theresearchanddevelopmentofelectricalpowerhasbecometheimportantlinkofanewtechnology,newequipmentdevelopmentandplaysanimportantroleinpromotingthedevelopmentofscienceandtechnology.

The21stcentury,therapiddevelopmentofscienceandtechnology,advancesintechnologyledtothedevelopmentofmeasurementtechnology,moderncontrolequipmentperformanceandstructureofearth-shakingchangeshavetakenplace.Wehaveenteredarapiddevelopmentoftheinformationage.ThisdesigndesignsDCPowerSupplywiththeLM317three-terminalregulatorchipregulatorcircuit,throughtherelatedknowledgecalculatedparametersofeachdeviceinthecircuit,makingthecircuitperformancemeetallkindsofindicatorsofthedesignrequirements.Andbyusingsinglechipmicrocomputercontroltoadjustoutputvoltage,makesitsintelligentonthefunction.

ThisdesignusesthenewSTC12C5628ADsinglechipmicrocomputer,integratingA/Dconverter,directlycollectsoutputvoltageandflowintoexchangenetworksidecurrentsignal,andthenthroughthesinglechipmicrocomputercalculatedthevoltage,current,andtheresultsintodigitaltube,andshowsit.Single-chipmicrocomputercontrolcircuit,whichhassimplecircuitdesign,easy-making,convenientoperation,showingintuitionally,reliableperformance,andtheperfectfunctionetc.

Keywords：

DCPowerSupply;theLM317three-terminalregulatorchipregulatorcircuit;Singlechipmicrocomputer;intelligent

第1章绪论

人类的经济活动已经进入工业经济时代，并正在转入高新技术产业迅猛发展的时期。

电源是位于市电（单相或三相）与负载之间，向负载提供优质电能的供电设备，是工业的基础。

电源技术是一种应用功率半导体器件，综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术。

随着科学技术的发展，电源技术又与现代控制理论、材料科学、电动机工程、微电子技术等许多领域密切相关。

目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科；它为现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键的作用[5]。

当代许多高新技术均与市电的电压、电流、频率、相位和波形等基本参数的变换与控制相关。

电源技术能够实现对这些参数的精确控制和高效率的处理，特别是能够实现大功率电能的频率变换，从而为多项高新技术的发展提供有力的支持。

因此，电源技术不但本身是一项高新技术，而且还是其他多项高新技术的发展基础。

电源技术及其产业的进一步发展必将为大幅度节约电能、降低材料消耗以及提高生产效率提供重要的手段，并为现代生产和生活带来深远的影响[9]。

电源如今已是非常重要的基础科技和产业，从日常生活到最尖端的科技，都离不开电源技术的参与和支持，电源技术也正是在这种环境中一步步发展起来的。

1.1电源技术的分类与应用

一般将提供电能的设备称为电源，可分为三类：

（1）把其他能量转换成电能，例如水力、火力、风力及核能发电等，一般称这种电源为一次电源（即供电电源，俗称电网或市电）。

（2）在电能传输过程中，在供电电源与负载之间对电能进行转换或稳定处理，一般称这种电源为二次电源（即对已有的电源进行控制）。

（3）平时把能量以某种形式储存起来，使用时再变成电能供给负载，典型的器件就是人们常见的各种蓄电池。

随着科学技术的发展，对电源技术的要求越来越高，规格品种越来越多，技术难度越来越大，涉及的学术领域也越来越广。

就其技术本身而言，可分为三类[10]：

（1）直流稳定电源，输入量可以是交流电或直流电，交流电可以是单相交流电或三相交流电，输出量是直流电（含稳压或稳流），包括线性控制和开关控制两种。

（2）交流稳定电源，输入量多为单相或三相交流电，输出量仍为交流电（单相或三相，当输入量为直流电时成为逆变器），含稳压、稳流、稳频、不间断供电等类型。

（3）特种电源（工业电源），例如电镀、电解、电焊、激光、高压等类型电源，输入量多为交流市电，输出量有直流、交流或脉冲形式。

电源设备广泛应用于科学研究、经济建设、国防设施及人民生活等方面，是电子设备和机电设备的基础，它与国民经济各个部门相关，在工农业生产中应用得最为广泛。

可以说，凡是涉及电子和电工技术的一切领域都要用到电源设备（或器件），它不仅提供优质电能，还对科学技术的发展产生巨大的影响，例如超小型、高效率的高频开关电源的出现，促进了航天和舰船技术的发展；不间断供电电源（UPS）的研制成功，大大提高了计算机、通信、导航、医疗等设备的可靠性；脉冲电源广泛用于电焊、电镀等行业，节省了大量电能和原材料。

从而可以看出电源技术的研究对国民经济的发展具有重大意义。

1.2电源技术

一般情况下，电源技术的主要内容包括以下几部分：

电力电子器件、功率变换电路、电源整机及系统等。

1.2.1电源技术的现状

电源技术对科学技术及工农业生产具有明显的促进作用，世界各国都很重视这一技术的发展。

我国的电源技术紧跟国际先进水平，近十年来已有长足的进步，这里仅就直流稳定电源和交流稳定电源两大类的现状做以介绍[9]。

（1）直流稳定电源，包括线性控制型和开关控制型两种方式。

线性电源的主要特点是功率器件工作在放大状态，具有稳定度高、可靠性好、成本较低等优点，但有效率低、笨重、体积较大等缺点，适用于中、小功率和对电性能指标要求比较高的场合。

例如，在科研和教学实验室、计量室作为可调电源或基准电源使用。

近十多年来，多制成集成稳压模块，其品种规格较多，便于使用，价格便宜，从而受到欢迎。

开关电源的主要特点是功率器件工作在开关状态，由于开关频率较高（几十至几百千赫），甩掉了工频变压器及低频滤波电感器，从而达到减小整机体积、重量，提高工作效率的目的。

近十年来由于功率半导体器件的迅速发展，使开关电源的应用越来越广泛。

我国在20世纪60年代开始研制，至今在开关频率和单机功率等方面都获得了较快的发展。

输入电源主要为直流和工频交流，输出多为直流，高频变换器为中间环节，有多种电路形式。

控制方式有脉宽调制式（PWM）、脉频调制式（PFM）和谐振式等。

这种电源多用于计算机、程控电话交换机、通信设备及电子仪器等。

（2）交流稳定电源，是交流稳压电源、稳频电源和不间断电源等具有交流稳定性能电源的总称。

目前主要指交流稳压电源和不间断电源两个方面，是电源技术领域中的重要分支。

由于我国交流市电电源的电压波动较大、干扰较多、有停电等情况发生，交流稳压电源和不间断电源已成为许多电子设备不可缺少的供电装置。

交流稳压电源的种类较多，主要有参数调整型、自动调压型（含补偿型）及开关型等类型，从结构上看有单一型和组合型，有工程应用型和基准源型，有的兼有稳频和稳压功能，有的还有变频调压功能。

不间断电源（UPS）有动态式（利用机械惯性）和静止式（利用电子控制）两种，一般多采用后者。

根据输出电压性质不同有直流UPS和交流UPS，后者用得较多，交流UPS又分为后备式和在线式两大类。

根据交流输入输出的相数不同，分为单相输入单相输出、三相输入单相输出和三相输入三相输出等方式。

根据输出功率的大小分为小功率、中功率和大功率三种。

UPS广泛应用于计算机、程控交换机、数据处理系统、医疗诊断仪及精密电子仪器等不能中断供电的场合。

20世纪90年代UPS在世界范围内的销售额逐年增加，1995年达到50亿美元左右，每年以14％的速率增长。

1.2.2电源技术的创新

1947年底晶体管问世