基于单片机的开关稳压电源的设计的资料.docx

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基于单片机的开关稳压电源的设计的资料

一、整流原理及相关资料：

整流就是利用整流电路把交流电变成直流电的方式。

整流整流电路是利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。

在交流电源的作用下，整流二极管周期性地导通和截止，使负载得到脉动直流电。

在电源的正半周，二极管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负载电压几乎为零。

常用的整流电路有：

（1）半波整流；

（2）全波整流；（3）桥式整流。

桥式整流又分为单相桥式整流和三相桥式整流。

二、滤波原理及相关资料：

滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。

是根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。

滤波是信号处理中的一个重要概念，分为滤波分经典滤波和现代滤波两种。

经典滤波的概念，是根据傅立叶分析和变换提出的一个工程概念。

根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。

换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。

只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。

实际上，任何一个电子系统都具有自己的频带宽度（对信号最高频率的限制），频率特性反映出了电子系统的这个基本特点。

而滤波器，则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路。

用模拟电子电路对模拟信号进行滤波，其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。

根据频率滤波时，是把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号，通过选择不同的频率成分来实现信号滤波。

1、当允许信号中较高频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做高通滤波器。

2、当允许信号中较低频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做低通滤波器。

3、当只允许信号中某个频率范围内的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做带通滤波器。

理想滤波器的行为特性通常用幅度-频率特性图描述，也叫做滤波器电路的幅频特性。

三、稳压原理及相关资料：

在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。

这种电路能提供稳定的直流电源，广为各种电子设备所采用。

直流稳压电路的结构调整元件、基准电压电路、取样电路、比较放大电路。

在输入直流电压和负载之间串联入一个三极管，用三极管的管压降代替稳压二极

管电路中的稳压电阻R。

当UI或RL变化引起输出电压UO变化时，UO的变化将反映到三极管的发射结电压UBE上，引起UCE的变化，从而调整UO，以保持输出电压的基本稳定。

根据三极管所起的作用，称为调整管。

由于调整管与负载是串联关系，所以图15-2-1称为串联型稳压电路。

它主要由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件组成。

比较放大可以是单管放大电路、差动放大电路、集成运算放大器。

调整元件可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。

取样电路取出输出电压UO的一部分和基准电压VREF比较。

稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源；按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源，等等。

如此繁多的分类方式往往让初学者摸不着头脑，不知道从哪里入手。

其实应该说这些看似繁多的分类方法之间有着一定的层次关系，只要理清了这个层次自然可以分清楚电源的种类了。

图1为典型的直流稳压器的框图。

交流输入电压e1由变压器Tp变成电压e2,经整流、滤波后向调整电路（稳压电路）输送一个不稳定的脉动的直流电压ui。

因ui或稳压电路输出电流I0的变动而引起输出电压u0变化时,调整电路使u0保持原值或者只有极小的变动。

调整电路中的调整管工作在线性放大区的称为线性电源，工作在非线性区的则称为开关电源。

线性电源分为简单稳压电路、并联稳压电路、串联稳压电路和集成化稳压电路。

　　稳压电路。

图2为简单稳压电路,由限流电阻Rs和稳压二极管Dz组成。

输出端电压　　u0=uz=ui-Rs*i=ui-（Iz+I0）Rs。

当输入电压ui或输出电流I0在一定范围内升高或降低时,具有稳压特性的Dz上的电压uz保持不变而使u0也随之稳定，Rs及Dz起调整电路作用。

这种稳压电路的工作范围受稳压管最大功耗的限制，Iz不能超过一定数值。

其关键是：

在ui、RL及u0均为给定的条件下,Rs值的选取应保证在输入脉动电压为最大值uimax时,稳定电流Iz和稳压管允许的功耗不超过规定的最大值；在输入脉动电压为最小值时,又能保证Iz不低于最小的稳定电流。

　　稳压电源的稳压性能可用输出电阻R0和稳压系数S来表征。

输出电阻R0是输出电压变化值墹u0与输出电流变化值墹I0比值的负数，即R0=－墹u0/墹I0。

稳压系数S为输出电压的相对变化量墹u0/u0与输入电压相对变化量墹ui/ui的比值

。

R0和S越小,稳压器性能越好。

对于简单的稳压电路,R0≈Rz（Rz为稳压二极管动态内阻）　

。

过稳压后输出的纹波因数r0比输入纹波因数ri要小,其比值r0/ri也等于S。

简单稳压电路的S值一般在0.01左右，性能较差，但线路简单，多用于对稳压要求不高的场合。

四、集成运放原理及相关资料：

放大器的作用：

1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。

用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。

原理：

高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。

高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。

按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。

高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输。

运算放大器（OperationalAmplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in,single-endedoutput）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。

一个理想的运算放大器必须具备下列特性：

无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。

最基本的运算放大器如图1-1。

一个运算放大器模组一般包括一个正输入端（OP_P）、一个负输入端（OP_N）和一个输出端（OP_O）。

                      图1-1

通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（invertinginputnode）连接，形成一负反馈（negativefeedback）组态。

原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。

但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈（positivefeedback），相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。

运用“虚短”、“虚断”这两个概念，在分析运放线性应用电路时，可以简化应用电路的分析过程。

运算放大器构成的运算电路均要求输入与输出之间满足一定的函数关系，因此均可应用这两条结论。

如果运放不在线性区工作，也就没有“虚短”、“虚断”的特性。

如果测量运放两输入端的电位，达到几毫伏以上，往往该运放不在线性区工作，或者已经损坏。

重要指标如下：

输入失调电压UIO

输入偏置电流IIB

输入失调电流温漂△IIO/△T

最大差模输入电压Uidmax

最大共模输入电压Uicmax

开环差模电压放大倍数Aud

差模输入电阻Rid

运放共模抑制比KCMR

开环带宽BW

转换速率SR（压摆率）

转换速率SR

单位增益带宽BWG（fT）

五、数模转换原理及相关资料：

数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。

D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。

模数转换器中一般都要用到数模转换器，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。

数模转换有两种转换方式：

并行数模转换和串行数模转换。

串行数模转换是将数字量转换成脉冲序列的数目，一个脉冲相当于数字量的一个单位，然后将每个脉冲变为单位模拟量，并将所有的单位模拟量相加，就得到与数字量成正比的模拟量输出，从而实现数字量与模拟量的转换。

随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。

由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。

这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路--模数和数模转换器。

将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D转换器或ADC,AnalogtoDigitalConverter）；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称D/A转换器或DAC,DigitaltoAnalogConverter）；A/D转换器和D/A转换器已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。

 为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，A/D与D/A转换器还要求具有较高的转换速度。

转换精度与转换速度是衡量A/D与D/A转换器的重要技术指标。

随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D和D/A转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。

本章将介绍几种常用A/D与D/A转换器的电路结构、工作原理及其应用。

转换原理：

数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的位权。

为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其位权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。

这就是组成D/A转换器的基本指导思想。

 两个相邻数码转换出的电压值是不连续的，两者的电压差由最低码位代表的位权值决定。

它是信息所能分辨的最小量，也就是我们所说的用1LSB（LeastSignificantBit）表示。

对应于最大输入数字量的最大电压输出值（绝对值），用FSR（FullScaleRange）表示。

D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。

数字量以串行或并行方式输入、存储于数码寄存器中，数字寄存器输出的各位数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为１的位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值，再由求和电路将各种权值相加，即得到数字量对应的模拟量。

数模转换就是将离散的数字量转换为连接变化的模拟量，实现该功能的电路或器件称为数模转换电路，通常称为D/A转换器或DAC（DigitalAnalogConverter）。

六、单片机最小系统原理及相关资料

要使单片机工作起来，最基本的电路的构成为

图2-3-1AT89S52最小工作系统

1、电源电路：

AT89S51单片机的工作电压范围：

4.0V—5.5V，所以通常给单片机外接5V直流电源。

连接方式为VCC（40脚）：

接电源+5V端VSS（20脚）：

接电源地端。

本设计方案采用外接12V直流电源，然后通过使用7805稳压芯片，输出5V直流电源，给单片机及其它电路供电。

电源电路如

图2-3-2电源系统

2、时钟电路：

单片机工作的时间基准，决定单片机工作速度。

时钟电路就是振荡电路，向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。

AT89S51单片机时钟频率范围：

0—33MHz。

时钟电路连接方式为

图2-3-3时钟电路

3、复位电路：

确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。

单片机接通电源时产生复位信号，完成单片机启动，确定单片机起始工作状态。

手动按键产生复位信号，完成单片机启动，确定单片机的初始状态。

通常在单片机工作出现混乱或“死机”时，使用手动复位可实现单片机“重启”。

图2-3-4时钟电路

4、EA/VP（31脚）接+5V

如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。

7、音乐芯片原理及相关资料：

KD9561、CK9561、TQ9561、CW9561、CL9561  LX9561等各种音乐芯片的资料，大同小异

发什么声音的,而不是单独的触发端,所以,达到你的目的就有点麻烦了.所谓见光发声,就是给触发端一个电平（视芯片需要或高或低）,你看这个9561,SEL1不管高/低/开路,都不可以占用,只有SEL2在低电平时不触发,那样的话,平时光敏二极管给SEL2低电平,光照时变高,但是,这样只能发机枪声,估计这不是你需要的。

COMS集成电路应用注意事项

1.每一产品使用前，需详细阅读说明书，注意其工作条件及外围电路配置、极性、参数。

以免因操作、装配不当而造成集成电路的软击穿或永久性损坏。

2.焊接时，烙铁选择须小于30W，并有良好的外壳接地。

在电路上停留时间应尽可能短，一般勿超过2秒。

3.焊接时请勿用焊油或焊膏。

如确有需要，使用后将焊油擦净。

KD9561的16中声响表：