1、(畢業(yè)論文)AC-DC多路直流電壓輸出電源設(shè)計 摘 要直流電源應(yīng)用非常廣泛, 其好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能, 目前, 市場上各直流電源的基本環(huán)節(jié)大致相同,都包括交流電源、交流變壓器、整流電路、濾波穩(wěn)壓電路等。直流電源應(yīng)用非常廣泛, 其好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。本設(shè)計AC-DC多路直流電壓輸出電源設(shè)計，不僅在穩(wěn)定性可靠性上引入橋式整流、電容濾波，同時增加多路輸出改善以往單路輸出轉(zhuǎn)換效率低的問題。并且還引入單片機AT89S52控制,使其在功能上具有一定智能化。在硬件方面，除了變壓器外，還將使用LE

2、D數(shù)碼管來進行顯示。目前電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用于以電子計算機為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的。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 i

3、n 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

4、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 th

5、e 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 elec

6、tronic 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 目錄第

7、1章 引言11.1課題背景11.2 AC-DC電源設(shè)計的要求1第2章 直流穩(wěn)壓電源的原理及使用22.1直流穩(wěn)壓電源原理22.2變壓器原理及應(yīng)用2的原理2對變壓器的要求32.3 AC-DC變換概述4第3章 整流 濾波及穩(wěn)壓方面的原理及使用53.1整流方面分類及概述5流電路5流電路6流電路83.2濾波方面分類及概述9波9波113.3穩(wěn)壓電路方面分類及概述12聯(lián)型穩(wěn)壓電源12成穩(wěn)壓器143.4直流電源輸出信號測試電路16第4章 總體方案設(shè)計214.1初期實現(xiàn)部分原理圖214.2最終定型原理圖224.3后端顯示部分原理23第5章 方案具體實現(xiàn)245.1整流部分245.2濾波部分255.3穩(wěn)壓部分275

8、.4控制電路部分285.5本設(shè)計最終實物電路板32第6章 總結(jié)33參考文獻34致 謝35英文資料原文36中文譯文38第1章 引言1.1課題背景隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,電子設(shè)備的種類也越來越多,電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切。而電源是電子設(shè)備的動力心臟,任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源,它們對電源的要求也越來越高。電源是電子設(shè)備的心臟部分,其質(zhì)量的好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性,而且電子設(shè)備的故障60%來自電源,因此作為電子設(shè)備的基礎(chǔ)元件,電源受到越來越多的重視。現(xiàn)代電子設(shè)備使用的電源大致有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩大類。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對如何

9、提高電源的轉(zhuǎn)換效率,增強對電網(wǎng)的適應(yīng)性,縮小體積,減輕重量進入了深入的研究。人們對電源的需求也越來越高。七十年代,便應(yīng)用于電視機的接收,現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于彩電,錄像機,計算機,通訊設(shè)備,醫(yī)療器械,氣象等行業(yè)。基本要求： （1）輸入電壓：220V （2）輸入電源頻率：50Hz5Hz （3）總輸出功率：10W （4）效率：50% 額定條件下測試 （5）紋波：10（6）穩(wěn)壓精度：5% （7）輸出電壓：12V（有效值） （8）輸出交流頻率：50Hz5Hz（9）過流保護：輸出 2A （10）效率：70%各種電器設(shè)備內(nèi)部均是由不同種類的電子電路組成，電子電路正常工作需要直流電源，為電器設(shè)備提供直流電的設(shè)備稱

10、為直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源可以將200V的交流輸入電壓轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定不變的直流電壓，直流穩(wěn)壓電源的組成框圖如圖1.1所示。圖2-1 直流穩(wěn)壓電源框圖電源變壓器：將220V的交流電變成整流所需要的電壓。整流：將交流電壓變換成脈動的直流，有半波和全波。濾波：將脈動直流濾除紋波，變成紋波小的電壓，常見的有C，L，型，通常選C濾波。穩(wěn)壓：將濾波電路輸出電壓經(jīng)穩(wěn)壓后，輸出較穩(wěn)定的電壓。變壓器是利用線圈互感特性構(gòu)成的一種元器件，幾乎在所有的電子產(chǎn)品中都要用到。它原理簡單，但根據(jù)不同的使用場合（不同的用途），變壓器的繞制工藝會有所不同。變壓器的功能主要有：電壓變換；阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。它是

11、由一個初級線圈（線圈圈數(shù)1）及一個次級線圈（線圈圈數(shù)2）環(huán)繞著一個核心。常用的鐵心形狀一般有E型和C型。圖2-2 變壓器的原理對變壓器的要求輸入220V/50Hz, 輸出25V，磁飽和Bs 1.2韋，初級和次級的匝數(shù)。N 220/ 4.44501.20.020.02 2064,得出N1 2064,再根據(jù)可以計算出次級匝數(shù)N2 N1 U2/U1 2064 25/220 234。2.AC-DC變換AC/DC變換是將交流變換為直流,其功率流向可以是雙向的,功率流由電源流向負載的稱為整流,功率流由負載返回電源的稱為有源逆變。AC/DC變換器輸入為50/60HZ的交流電,因必須經(jīng)整流、濾波,因此體積相對

12、較大的濾波電容是必不可少的,同時因遇到安全標(biāo)準(zhǔn) 如UL、CCEE等 以及EMC等的限制 如IEC、FCC、CSA ,交流輸入端必須加EMC濾波及使用符合安全標(biāo)準(zhǔn)的元件,這樣就限制了AC/DC電源體積的小型化。另外,由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關(guān)動作,使得解決EMC電磁兼容問題的難度加大,也就對內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計提出了很高的要求,由于同樣的原因,高電壓、大電流開關(guān)使得電源工作消耗增大,限制了AC/DC變換器模塊化的進程。AC/DC變換安電路的接線方式可分為：半波電路、全波電路。按電源的相數(shù)可分為：單相、三相、多相,按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。其簡單框圖如圖1-5所

13、示:圖2-5AC/DC變換器原理第章 3.1整流整流，就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程。利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷梢园逊较蚝痛笮〗蛔兊碾娏髯儞Q為直流電。下面介紹利用晶體二極管組成的各種整流電路。圖3-1，是一種最簡單的整流電路。它由電源變壓器B 、整流二極管D 和負載電阻Rfz ，組成。變壓器把市電電壓（多為220伏）變換為所需要的交變電壓E2，D 再把交流電變換為脈動直流電。圖3-1半波整流電路變壓器砍級電壓E2，是一個方向和大小都隨時間變化的正弦波電壓，它的波形如圖3-2（a）所示。在0K時間內(nèi)，E2為正半周即變壓器上端為正下端為負。此時二極管承受正向電壓面導(dǎo)通，E2通過它加在負載電阻Rf

14、z上，在2 時間內(nèi)，E2為負半周，變壓器次級下端為正，上端為負。這時D承受反向電壓，不導(dǎo)通，Rfz，上無電壓。在2時間內(nèi)，重復(fù)0 時間的過程，而在34時間內(nèi)，又重復(fù)2時間的過程這樣反復(fù)下去，交流電的負半周就被削掉了，只有正半周通過Rfz，在Rfz上獲得了一個單一右向（上正下負）的電壓，如圖3-2（b）所示，達到了整流的目的，但是，負載電壓Usc。以及負載電流的大小還隨時間而變化，因此，通常稱它為脈動直流。圖3-2半波整流波形這種除去半周、圖下半周的整流方法，叫半波整流。不難看出，半波整說是以犧牲一半交流為代價而換取整流效果的，電流利用率很低（計算表明，整流得出的半波電壓在整個周期內(nèi)的平均值，即

15、負載上的直流電壓Usc 0.45e2 ）因此常用在高電壓、小電流的場合，而在一般無線電裝置中很少采用。如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整，可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。圖3-3 是全波整流電路的電原理圖。全波整流電路的工作原理，可用圖3-4 所示的波形圖說明。在0間內(nèi)，E2a 對Dl為正向電壓，D1 導(dǎo)通，在Rfz 上得到上正下負的電壓；E2b 對D2為反向電壓，D2 不導(dǎo)通，見圖3-4（b）。在-2時間內(nèi)，E2b 對D2為正向電壓，D2導(dǎo)通，在Rfz 上得到的仍然是上正下負的電壓；E2a 對D1為反向電壓，D1 不導(dǎo)通，見圖3-4（C）。圖3-3全波整流電路 D 圖3-4全波整流電路

16、波形如此反復(fù)，由于兩個整流元件D1、D2輪流導(dǎo)電，結(jié)果負載電阻Rfz 上在正、負兩個半周作用期間，都有同一方向的電流通過，如圖3-4（b）所示的那樣，因此稱為全波整流，全波整流不僅利用了正半周，而且還巧妙地利用了負半周，從而大大地提高了整流效率（Usc0.9E2，比半波整流時大一倍）。圖3-3所示的全波整濾電路，需要變壓器有一個使兩端對稱的次級中心抽頭，這給制作上帶來很多的麻煩。另外，這種電路中，每只整流二極管承受的最大反向電壓，是變壓器次級電壓最大值的兩倍，因此需用能承受較高電壓的二極管。流電路橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成橋式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流

17、電路的優(yōu)點，而同時在一定程度上克服了它的缺點。3-5橋式整流電路橋式整流電路的工作原理如下：E2為正半周時，對D1、D3加正向電壓，Dl，D3導(dǎo)通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構(gòu)成E2、Dl、Rfz 、D3通電回路，在Rfz 上形成上正下負的半波整洗電壓，E2為負半周時，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構(gòu)成E2、D2、Rfz 、D4通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。3-7橋式整流如此重復(fù)下去，結(jié)果在Rfz 上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖3-6中還不難看出，橋式電路中每

18、只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整洗電路小一半！輸出電壓是單相脈動電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為（3-1）流過負載的平均電流為（3-2）流過過二極管的平均電流為（3-3）二極管所承受的最大反向電壓（3-4）3.2濾波方面分類及概述5波若電路處于正半周，二極管D1、D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時C相當(dāng)于并聯(lián)在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦形。所以，在t1到t2時刻，二極管導(dǎo)電，充電，vC vL按正弦規(guī)律變化；t2到t3時刻二極管關(guān)斷，vC vL按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為RLC。需要指出的是，當(dāng)放電時間常數(shù)RLC增加時，t1

19、點要右移， t2點要左移，二極管關(guān)斷時間加長，導(dǎo)通角減小，見曲線3；反之，RLC減少時，導(dǎo)通角增加。顯然，當(dāng)L很小，即IL很大時，電容濾波的效果不好，見濾波曲線中的2。反之，當(dāng)L很大，即IL很小時，盡管C較小, RLC仍很大,電容濾波的效果也很好,見濾波曲線中的3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合圖3-11 單橋式整流電容濾波示意圖電容濾波的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即（3-5）另一種是在RLC 3 5 T/ 2的條件下，近似認為VL VO 1.2V2。（或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常

20、應(yīng)滿足 RLC610。）波（）電感濾波電路工作原理在大電流的情況下，由于負載電阻RL很小。若采用電容濾波電路，則電容容量勢必很大，而且整流二極管的沖擊電流也非常大，在此情況下應(yīng)采用電感濾波。如下圖所示，由于電感線圈的電感量要足夠大，所以一般需要采用有鐵心的線圈。圖3-15電感濾波電路工作原理圖3-11與電容濾波相比,電感濾波有以下特點：1.電感濾波的外特性和脈動特性好。其外特性和脈動特性如圖3-10所示.UL隨L的增大下降不多,基本上是平坦的（下降是L的直流電阻引起的）;S隨L的增大而減小。2電感濾波電路整流二極管的導(dǎo)通角 。3電感濾波輸出電壓較電容濾波為低。故一般電感濾波適用于輸出電壓不高,

21、輸出電流較大及負載變化較大的場合。交流電經(jīng)過整流可以變成直流電，但是它的電壓是不穩(wěn)定的：供電電壓的變化或用電電流的變化，都能引起電源電壓的波動。要獲得穩(wěn)定不變的直流電源，還必須再增加穩(wěn)壓電路。聯(lián)型穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓二極管的缺點是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點是損耗較大、效率低。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理可以用圖3-1說明。圖3-1 串聯(lián)穩(wěn)壓電源示意圖 顯然，VO VI- VR，當(dāng)VI增加時，R

22、受控制而增加，使VR增加，從而在一定程度上抵消了VI增加對輸出電壓的影響。若負載電流IL增加，R受控制而減小，使VR減小，從而在一定程度上抵消了因IL增加（或VI減小）對輸出電壓的影響。在實際電路中，可變電阻R是用一個三極管來替代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降VCE，VCE相當(dāng)于VR。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓負反饋電路的模式來構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖3-1所示，它由調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個部分組成。圖3-1 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路方框圖根據(jù)圖3-1，分兩種情況來加以討論。1輸入電壓變化，負載電流保持不變 。輸入電壓VI的增加，必然會使輸出電壓VO

23、有所增加，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號VF與基準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得誤差信號V。誤差信號經(jīng)放大后，用VO1去控制調(diào)整管的管壓降VCE增加，從而抵消輸入電壓增加的影響。2負載電流變化，輸入電壓保持不變 。負載電流IL的增加，必然會使輸入電壓VI有所減小，輸出電壓VO必然有所下降，經(jīng)過取樣電路取出一部分信號VF與基準(zhǔn)電壓源VREF比較，獲得的誤差信號V。經(jīng)放大后使VO1增加，從而使調(diào)整管的管壓降VCE下降，從而抵消因IL增加使輸入電壓減小的影響。3輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計算 。根據(jù)圖2-15可知其中n為取樣系數(shù)，所以， （3-21）調(diào)節(jié)R2顯然可以改變輸出電壓。概述將線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源和各種保

24、護電路集成在一起就得到了集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個外引線：輸入端、輸出端和公共端。它的電路符號如圖3-16所示，外形如圖3-17所示。 要特別注意，不同型號，不同封裝的集成穩(wěn)壓器,它們?nèi)齻€電極的位置是不同的，要查手冊確定。圖3-集成穩(wěn)壓器符號圖3-外形圖圖3-22三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器原理圖（二）應(yīng)用電路三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖3-18所示, 三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖3-19所示。圖3- 三端固定輸出穩(wěn)壓器應(yīng)用電路圖3- 三端可調(diào)輸出穩(wěn)壓器應(yīng)用電路可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部，在輸出端和公共端之間是1.25V的參考源，因此輸出

25、電壓可通過電位器調(diào)節(jié)。利用三端集成穩(wěn)壓器組成恒流源三端集成穩(wěn)壓器可做恒流源使用，電路如圖3-20和圖3-21所示。圖3-2 穩(wěn)壓器作恒流源 a 小電流恒流源 b 大電流恒流源圖3-2 可調(diào)穩(wěn)壓器作恒流源電路利用A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬的電壓輸出信號采樣輸出轉(zhuǎn)化成數(shù)字值，顯示在數(shù)碼管上。圖3-2A/D轉(zhuǎn)換一、A/D轉(zhuǎn)換基本原理四個步驟：采樣、保持、量化、編碼。 模擬電子開關(guān)S在采樣脈沖CPS的控制下重復(fù)接通、斷開的過程。S接通時，ui t 對C充電，為采樣過程；S斷開時，C上的電壓保持不變，為保持過程。在保持過程中，采樣的模擬電壓經(jīng)數(shù)字化編碼電路轉(zhuǎn)換成一組n位的二進制數(shù)輸出圖3-2A/D轉(zhuǎn)換原理圖

26、（一）取樣定理將一個時間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成時間上離散的模擬量稱為采樣。圖3-取樣定理取樣定理：設(shè)取樣脈沖s t 的頻率為fS，輸入模擬信號x t 的最高頻率分量的頻率為f，必須滿足fs 2f，y t 才可以正確的反映輸入信號 從而能不失真地恢復(fù)原模擬信號 。通常取fs （2.53）f 。 由于A/D轉(zhuǎn)換需要一定的時間，在每次采樣以后，需要把采樣電壓保持一段時間。圖3-s t 有效期間，開關(guān)管VT導(dǎo)通，uI向C充電，u0 uc 跟隨uI的變化而變化；s t 無效期間，開關(guān)管VT截止，u0 uc 保持不變，直到下次采樣。（由于集成運放A具有很高的輸入阻抗，在保持階段，電容C上所存電荷不易泄放

27、。） （二）量化和編碼 數(shù)字量最小單位所對應(yīng)的最小量值叫做量化單位。將采樣保持電路的輸出電壓歸化為量化單位的整數(shù)倍的過程叫做量化。用二進制代碼來表示各個量化電平的過程，叫做編碼。一個n位二進制數(shù)只能表示2n個量化電平，量化過程中不可避免會產(chǎn)生誤差，這種誤差稱為量化誤差。量化級分得越多（n越大），量化誤差越小。 圖3- 劃分量化電平的兩種方法（a）量化誤差大（b）量化誤差小二、采樣-保持電路 圖3- 采樣-保持電路t0時刻S閉合，CH被迅速充電，電路處于采樣階段。由于兩個放大器的增益都為1，因此這一階段uo跟隨ui變化，即uoui。t1時刻采樣階段結(jié)束，S斷開，電路處于保持階段。若A2的輸入阻抗

28、為無窮大，S為理想開關(guān)，則CH沒有放電回路，兩端保持充電時的最終電壓值不變，從而保證電路輸出端的電壓uo維持不變。三、A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率用輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。例如，輸入模擬電壓的變化范圍為05V，輸出8位二進制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5V 20mV；而輸出12位二進制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5V 1.22mV。（2）相對精度在理想情況下，所有的轉(zhuǎn)換點應(yīng)當(dāng)在一條直線上。相對精度是指實際的各個轉(zhuǎn)換點偏離理想特性的誤差。（3）轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間。轉(zhuǎn)換時間是指從接到轉(zhuǎn)換控制信號開始，到輸出端得到穩(wěn)

29、定的數(shù)字輸出信號所經(jīng)過的這段時間。第章方案設(shè)計本設(shè)計的主要目的是使標(biāo)準(zhǔn)的220V的交流電通過一系列電子元器件的轉(zhuǎn)換作用后轉(zhuǎn)變成低壓的直流電源，其轉(zhuǎn)換方式主要是由變壓器，整流元器件，濾波元器件，穩(wěn)壓器件，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機AT89S52及LED數(shù)碼管來實現(xiàn)。下面將要詳細敘述本設(shè)計的實現(xiàn)過程。 圖4-1 初期原理圖在本設(shè)計中采用220V/50Hz變壓器可將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?5V直流電并且通過橋式整流，再通過1000uF的電解電容濾波，然后通過整流芯片7805、7812、7912等實現(xiàn)輸出+5V、+12V、-12V的真流電壓輸出。 然而輸入端電容為1000uF的電解電容，輸出端電容為1uF電解

30、電容通過在電路板上搭接所測出來的輸入端兩端電壓僅有2V4V極為不穩(wěn)定并且紋小較為明顯，未能達到理想要求后經(jīng)反復(fù)調(diào)試查閱資料修改為符合要求的電路。4.2最終定型原理圖 圖4-2最終定型原理圖由于初期原理圖僅在大體方向上符合要求，后經(jīng)不斷的調(diào)試、完善做成如上圖符合要求的電路。在7805之前串接一個100歐左右的電阻（起分壓的作用）并且在所有的輸入輸出電容上并聯(lián)一個0.1uF電容后除掉紋波的效果較為明顯經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、測量依然未達到理想效果，通過閱資料需在7805 1872 7912的兩端分別接入二極管4001后基本達到理想的要求，所加入的二極管起到了防止自激的作用。?4.3后端顯示部分原理圖4-3后

31、端顯示部分原理圖ADC0804是8位全MOS 中速A/D轉(zhuǎn)換器、它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，可以和單片機直接接口。單通道輸入，轉(zhuǎn)換時間大約為100us。ADC0804轉(zhuǎn)換時序是：當(dāng)CS0許可進行A/D轉(zhuǎn)換。WR由低到高時，A/D開始轉(zhuǎn)換，一次轉(zhuǎn)換一共需要6673個時鐘周期。CS與WR同時有效時啟動A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生INTR信號（低電平有效），可供查詢或者中斷信號。在CS和RD的控制下可以讀取數(shù)據(jù)結(jié)果。第章 當(dāng)正半周時二極管D1、D3導(dǎo)通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。當(dāng)負半周時二極管D2、D4導(dǎo)通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。在負載電阻上正負半周經(jīng)過合成，

32、得到的是同一個方向的單向脈動電壓。具有全波整流電路的優(yōu)點，而同時在一定程度上克服了它的缺點。橋式整流電路的優(yōu)點是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時因電源變壓器在正、負半周內(nèi)都有電流供給負載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。因此，這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了頗為廣泛的應(yīng)用。如下圖-2所示，220V的交流電從左端輸入，通過線圈初次極匝數(shù)之比為2064：234的變壓器的變壓作用變壓成25V左右的較小電壓。由于電源變壓器在正、負半周內(nèi)都有電流供給負載，當(dāng)變壓器為正半周時，將在電解電容上形成上正下負的半波整洗電壓，當(dāng)變壓器為負半周時，將在電解電容上形成上正下負的另外半

33、波的整流電壓，如此重復(fù)下去，結(jié)果在電解電容上便得到全波整流電壓。然后再利用電解電容的濾波作用和其充放電特性將交流變成比較穩(wěn)定的直流電壓。 圖-2 變壓整流部分圖-3 在橋式電路中的電容濾波電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負載兩端。若電路處于正半周，二極管D1、D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時C相當(dāng)于并聯(lián)在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦形。圖-4濾波后波形 應(yīng)用在本設(shè)計中是因為電容濾波電路簡單，負載直流電壓VL較高，紋波也較小，它的缺點是輸出特性較差，故適用于負載電壓較高，負載變動不大的場合。由于電抗元件在電路中有儲能作用，并聯(lián)的電容器在電源供給的電壓升高

34、時，能把部分能量存儲起來，而當(dāng)電源電壓降低時，就把能量釋放出來，使負載電壓比較平滑，電容具有平波的作用；與負載串聯(lián)的電感，當(dāng)電源供給的電流增加（由電源電壓增加引起）時，它把能量存儲起來，而當(dāng)電流減小時，又把能量釋放出來，使負載電流比較平滑，即電感也有平波作用。在整流電路中，經(jīng)二極管整流后的波形是脈動電流，其中既有直流成份，也有交流成份。必須經(jīng)濾波后，將交流成份去除，得到較純的直流電流。圖-5濾波部分?5.3穩(wěn)壓部分8圖-6是由和組成的正，負輸穩(wěn)壓器。本設(shè)計要求經(jīng)過變壓濾波后電壓為V和12V,在7805，7812和7912的輸出端輸出電壓不穩(wěn)定需加入輸端0.1uF和1uF濾波電容,濾除紋波，保持

35、輸出端電壓穩(wěn)定。圖-6 7805和的圖5-7 7805和7912電路中接入示意圖圖-8 7805實物圖圖-9 7812實物圖圖-10 7912實物圖在本設(shè)計中，控制電路由AT89S52來實現(xiàn)。 與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線 、三個16位定時器/計數(shù)器八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒看、門狗定時器雙、數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符 。 AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使

36、用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允

37、許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 圖-11 AT89S52引腳#include code unsigned char seg7code10 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f ;/顯示段碼sbit int1 P33; /定義管腳功能sbit cs P32; sbit wr P36; sbit rd P37; void Delay unsigned int tc /顯示延時程序 while tc ! 0 unsigned

38、int i; for i 0; i 100; i+ ; tc-; unsigned char adc0804 void /讀AD0804子程序 unsigned char addata,i; rd 1;wr 1;int1 1; /讀ADC0804前準(zhǔn)備P1 0xff; /P1全部置一準(zhǔn)備cs 0;wr 0;wr 1; /啟動ADC0804開始測電壓while int1 1 ; /查詢等待A/D轉(zhuǎn)換完畢產(chǎn)生的INT（低電平有效）信號rd 0; /開始讀轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)i i; i i; /無意義語句，用于延時等待ADC0804讀數(shù)完畢addata P1;/讀出的數(shù)據(jù)賦與addaterd 1;cs 1;

39、/讀數(shù)完畢return addata ;/返回最后讀出的數(shù)據(jù) unsigned int datpro void /ADC0804讀出的數(shù)據(jù)處理 unsigned char x; unsigned int dianyah,dianyal; /用于存儲讀出數(shù)據(jù)的高字節(jié)和低字節(jié)unsigned int dianya 0; /存儲最后處理完的結(jié)果 注意數(shù)據(jù)類型for x 0;x 10;x+ /將10次測得的結(jié)果存儲在dianya中 dianya adc0804 +dianya; dianya dianya/10; /求平均值dianyah dianya&0xf0; /屏蔽低四位dianyah dian

40、yah 4; /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; /最后的結(jié)果是一個四位數(shù)，便于顯示return dianya ;/返回最后處理結(jié)果 void Led unsigned int date; date datpro ; /調(diào)用數(shù)據(jù)處理最后結(jié)果 P2 P2&0xef; P0 seg7codedate/1000|0x80; /輸出個位數(shù)和小數(shù)點 Delay 8 ; P2 P2|0xf0; P2 P2&0xdf; P0 seg7codedate%1000/100; /輸出小數(shù)點后第一位De

41、lay 8 ; P2 P2|0xf0; P2 P2&0xbf; P0 seg7codedate%100/10; /輸出小數(shù)點后第二位Delay 8 ; P2 P2|0xf0; P2 P2&0x7f; P0 seg7codedate%10; /輸出小數(shù)點后第三位 Delay 8 ; P2 P2|0xf0; main while 1 Led ; /只需調(diào)用顯示函數(shù) 5.5本設(shè)計最終實物電路板本設(shè)計電路板大約調(diào)試了一周才調(diào)試通過，這個過程中最棘手的問題就是控制電路部分的顯示部分，對單片機調(diào)通后始終不能正常顯示，后經(jīng)多方查資料及老師指點才發(fā)現(xiàn)在焊接時出了一點小問題。其次在電容的選擇上也經(jīng)過了很多的嘗試

42、，理論和實現(xiàn)出來是有一定差距的，在這方面感觸很深。圖-1 實物電路板圖第章 總 結(jié)本文介紹有中采用硬件電路和單片機的編程控制,實現(xiàn)了一端25V穩(wěn)定電壓輸出12V電壓輸出的路直流穩(wěn)壓電源。最大輸出電流為A。在最大電流輸出時,電壓穩(wěn)定度小于0.01V,控制步進為0.1V,0.5V,1V,顯示值與輸出電壓值的誤差不超過10mv。電源是電子設(shè)備的心臟部分,其質(zhì)量的好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性,而且電子設(shè)備的故障60%來自電源,因此作為電子設(shè)備的基礎(chǔ)元件,電源受到越來越多的重視。本課題屬于正向設(shè)計,側(cè)重于理論和功能實現(xiàn),掌握仿真分析的方法,即研究問題的產(chǎn)生過程并解釋相關(guān)問題,在此基礎(chǔ)上用自己設(shè)計的電路

43、來實現(xiàn)它,通過仿真形式,達到一定的技術(shù)指標(biāo),從而驗證算法的正確性。在這篇論文中,筆者主要做了以下的研究工作: 1 研究了直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展歷程 2 通過分析一個實例對AC-DC變換器的基本原理進行了研究 3 擬定整體結(jié)構(gòu)框圖和整體電路圖 3 研究整流，濾波與穩(wěn)壓的基本原理 4 結(jié)合算法設(shè)計主電路和控制單元電路參數(shù),通過分析,達到了以下技術(shù)指標(biāo)：輸入交流: 220V,輸出直流: 12V紋波電壓: 10v效率: %參考文獻2基礎(chǔ).電子科技大學(xué)出版社,2005.3康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社，1999.4出版社,1994.5. 電子技術(shù)應(yīng)用實驗教程 .電子科技大學(xué)出版社,.6出版社,.7譚浩強

44、.C程序設(shè)計.清華大學(xué)出版社 ,19998王衛(wèi)平.電子產(chǎn)品制造技術(shù).清華大學(xué)出版社,20059張義和 陳敵北.例說8051.人民郵電出版社,200610胡翔俊電路分析.高等教育出版社,200111New Releases Data Book Volume V,im,1996.12The Programmable Gate Array Data Book,Xilinx,Inc,1992.13nk,Halbleiter-Schaltungstechnik,Zehnte Auflage,Springer-Verlag,Berlin.1993.致 謝畢業(yè)論文即將完成，從當(dāng)初的一無所知到現(xiàn)在完成論文，這

45、期間我學(xué)到了許多專業(yè)之外的知識。在此我要衷心感謝畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師邱偉老師以及羅凱老師在本人畢業(yè)設(shè)計期間給予的悉心指導(dǎo)和關(guān)心。你們深厚的專業(yè)理論知識和嚴(yán)謹(jǐn)求實、勤奮敬業(yè)的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，將使我受益終身。感謝在我的學(xué)習(xí)生涯中對我辛勤培育的每一位老師，沒有你們的辛勤付出，就沒有我今天的一切。我還要感謝身邊所有給予過我?guī)椭呐笥鸭巴瑢W(xué)，沒有你們我不會如此順利地完成畢業(yè)設(shè)計。感謝生我養(yǎng)我的父母，給予我足夠的精神和物質(zhì)方面的支持，讓我順利地完成了大學(xué)四年的學(xué)業(yè)。最后，還要感謝論文評閱專家組的老師，謝謝你們在百忙之中抽出時間來批閱我的論文并肯定本次研究工作的價值DC switching pow

46、er 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

47、 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-volt

48、age 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 wron

49、g, will be damaged switching power supply. Polarity protection purpose, which is to enable switching regulator only when connected with the correct polarity of the DC power supply regulator, to work. Wizard of single-use devices can achieve power supply polarity protection. The most simple polarity

50、protection circuit as shown in Figure 1. The diode D to flow switching regulator of the input current, this circuit applications in low-power switching regulators to be more suitable. In the larger power of the occasion, put procedures polarity protection circuit as a link in the protection, elimina

51、ting the polarity protection for high-power diodes, power will be reduced. In order to facilitate the operation, ease of identification polarity correct or not, in Figure 1 in the diode, then light.Switching power supply circuit complexity, basically can be divided into low-power and high-power cont

52、rol part of the switch. Is a high-power switching transistors, for the protection of switching transistors in the open or shutdown the safety of power, we must let modulator, such as a low-power amplifier control circuit. Accordingly, we must ensure that the correct procedures boot. Switching Regula

53、tors general of the inputs to a small inductance, capacitance of the input filter. Boot in an instant, filter capacitor will flow through large inrush current, inrush current can be several times more than the normal input current. This large inrush current general will contact the power switch or r

54、elay contacts melting, and the input fuse links. In addition, the inrush current will damage capacitors to shorten the life of premature damage. To this end, a boot should access the current limiting resistor, through the current limiting resistor capacitor to the charge. In order not to limit the f

55、low resistance of the excessive consumption of power, which affects the normal switching regulator, in the boot after the end of the transient process, with a short then automatically relays it to DC power directly to the switching regulator electricity, as shown in Figure 2. This circuit switching

56、regulator known that the soft-start circuit.Switching Regulators in the control circuit logic components or operational amplifiers required auxiliary power supply. To this end, auxiliary power switch must be in the circuit. This circuit can be controlled to ensure the boot. The procedure is generally boot: Identificatio