電子發(fā)燒友網(wǎng)>電子資料下載>電源技術(shù)>基于單片機(jī)的智能穩(wěn)壓電源的設(shè)計解析

基于單片機(jī)的智能穩(wěn)壓電源的設(shè)計解析

2755807 2017-12-11 | rar | 0.5 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

? 本文介紹了一種基于單片機(jī)的智能穩(wěn)壓電源的設(shè)計方案，其核心技術(shù)是通過單片機(jī)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換來改變其后的穩(wěn)壓模塊的輸出。該系統(tǒng)由整流濾波初步穩(wěn)壓部分、單片機(jī)控制部分、DAC和顯示部分組成，該穩(wěn)壓電源能連續(xù)步進(jìn)可調(diào)，并且可實時顯示，彌補了傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。

第一章 ??概述
?
1直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向
?
1.1.1智能化
目前在研制高精度、高性能、多功能的測量控制儀表時，幾乎沒有不考慮采用微處理器的。以微處理器為主體取代傳統(tǒng)儀器儀表的常規(guī)電子線路，將計算機(jī)技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新一代的所謂“智能化測量控制儀表”。智能儀器解決了許多傳統(tǒng)儀表不能或不易解決的難題，同時還能簡化系統(tǒng)電路，提高系統(tǒng)的可靠性，加快產(chǎn)品的開發(fā)速度。直流穩(wěn)壓電源一方面為儀器儀表提供電能量，是儀器儀表的“動力源”，另一面它本身就是儀器儀表，因此，它有可能而且應(yīng)當(dāng)智能化。具體地說，智能化的直流穩(wěn)壓電源電源應(yīng)當(dāng)具有以下功能特點:
① 操作自動化。系統(tǒng)的整個測量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關(guān)啟動閉合、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理以及顯示打印等都用微控制器來控制操作，實現(xiàn)測量過程的全部自動化。
②具有自檢測功能，包括自動調(diào)零、自動故障檢測與狀態(tài)檢驗、自動校準(zhǔn)、自診斷及量程自動轉(zhuǎn)換等。系統(tǒng)能自動檢測出故障的部位甚至故障的原因。
③具有友好的人機(jī)對話能力。智能化的直流穩(wěn)壓電源使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中的切換開關(guān)，操作人員只需通過鍵盤輸入命令，就能實現(xiàn)某種測量功能。與此同時，智能直流穩(wěn)壓電源還通過顯示屏將儀器的運行情況、工作狀態(tài)以及測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時告訴操作人員，使系統(tǒng)的操作更加方便直觀。
④網(wǎng)絡(luò)管理能力。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，直流穩(wěn)壓電源通過RS232 接口實現(xiàn)與上位PC機(jī)通信，從而使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可以隨時監(jiān)視電源設(shè)備運行狀態(tài)、各項技術(shù)參數(shù);網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可通過網(wǎng)絡(luò)定時開關(guān)電源，實現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)等功能。
1.1.2數(shù)字化
在傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中，控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代，電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是，現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要，數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟，顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機(jī)處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào)，也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。
1.1.3模塊化
電源的模塊化有兩方面的含義，其一是指功率器件的模塊化;其二是指電源單元的模塊化。模塊化的目的不僅在于使用方便，縮小整機(jī)體積，更重要的是取消傳統(tǒng)連線，把寄生參數(shù)降到最小，從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低，提高系統(tǒng)的可靠

性。大功率的電源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮，一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作，采用均流技術(shù)，所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流，一旦其中某個模塊失效，其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。極大的提高系統(tǒng)可靠性，即使萬一出現(xiàn)單模塊故障，也不會影響系統(tǒng)的正常工作。
1.1.4 綠色化
電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電，這意味著發(fā)電容量的節(jié)約，而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因，所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染，國際電工委員會(IEC對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如工EC555, IEC917,IECI000等。20世紀(jì)末，各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生，為21世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色直流穩(wěn)壓電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)^[7]。
?
1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
?
在我國，以電力電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀(jì)60年代中期開始形成，到了90年代以來，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時期。一方面，電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展在加快;另一方面，在國家自然科學(xué)基金的資助下或創(chuàng)新意識指導(dǎo)下，我國電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)界涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國際先進(jìn)水平的產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品;目前國內(nèi)還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。但是我國電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比，存在著很大的差距和不足:在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測設(shè)備、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為10-15年，尤其在實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面的研究不是很多。目前國內(nèi)在這兩方面研究比較多的是成都電子科技大學(xué)和廣州華南理工大學(xué)，主要是利用單片機(jī)和可編程系統(tǒng)器件(PSD)來控制開關(guān)直流穩(wěn)壓電源或數(shù)制化電壓單元達(dá)到數(shù)控的目的，但和國外的比較起來，效果不是很理想，還有很大的差距。國內(nèi)廠家生產(chǎn)的直流穩(wěn)壓電源雖然也在向數(shù)字化方向發(fā)展，但多限于對輸出顯示實現(xiàn)數(shù)碼顯示，或?qū)崿F(xiàn)多組數(shù)值預(yù)置。總體說來，國內(nèi)直流穩(wěn)壓電源技術(shù)在實現(xiàn)智能化等方面相對落后，面對激烈的國際競爭，是個嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。
?
1.3 系統(tǒng)研究方向
?
本系統(tǒng)研究的直流穩(wěn)壓電源主要是符合智能化、數(shù)字化以及模塊化的特點。智能化主要是指系統(tǒng)有可編程模塊可以對系統(tǒng)進(jìn)行智能控制。數(shù)字化主要是指系統(tǒng)輸出電壓通過7段數(shù)碼管顯示，并且可以通過按鍵對輸出電壓進(jìn)行連續(xù)步進(jìn)數(shù)字化調(diào)節(jié)。模塊化是指系統(tǒng)由各個相關(guān)模塊組成，提高了系統(tǒng)的可靠性。

第二章 ?設(shè)計原理
?
1設(shè)計原理
?
2.1.1穩(wěn)壓電源基本原理
基于單片機(jī)的智能穩(wěn)壓電源的設(shè)計解析

直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器T、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖2.1所示。電網(wǎng)供給的交流電壓u1(220V,50Hz) 經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓u2，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓u3，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓uI。但這樣的直流輸出電壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負(fù)載的變動而變化。在對直流供電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。