程控直流电压源毕业设计.doc

程控直流电压源毕业设计 目 录 1 绪论 1 1.1程控直流稳压电源研究的背景 1 1.2程控直流稳压电源研究的意义 1 1.3程控直流稳压电源研究现状 2 1.4程控直流稳压电源研究的内容 2 2 程控直流稳压电源系统的原理与方案分析 3 2.1 系统的主要原理 3 2.1.1 PWM的工作原理 3 2.1.2 同步整流的工作原理 3 2.2 系统总体方案论证 5 2.2.1 控制器跟驱动的方案选择与论证 5 2.2.2 PWM波生成方式的选择与论证 5 2.2.3 采样电路的方案选择与论证 5 3 程控直流稳压电源系统硬件电路的设计与分析 6 3.1 系统总体框图原理分析 6 3.1.1 整流滤波电路 7 3.1.2 主电路、死区延时电路跟控制电路 8 3.1.3 驱动电路 11 3.1.4 系统控制芯片 12 3.1.5 采样电路 14 3.1.6 采样电流的滤波设计 15 3.1.6 BUCK电路 17 3.1.7 红外遥控 21 3.1.8 显示电路 22 3.2 系统程序流程图解 24 3.3 系统测试方法与数据 26 3.3.1 测试仪器 26 3.3.2 指标测试表 26 3.3.3 测试结果以及功能分析 28 4 总结与展望 29 4.1 全文总结 29 4.2 课题展望 29 参考文献 30 附录I 系统电路图 31 附录Ⅱ STM32最小系统图 32 附录Ⅲ系统辅助电源原理图 33 附录Ⅳ 系统实物图 34 附录Ⅴ 部分代码程序 35 致谢 38  1 绪论 1.1 程控直流稳压电源课题研究的背景 伴随着电子技术的发展，电子应用，人们。 ，利用，控制电路中开关管占空比输出电压。通过A/D采样输出电压和电流，用模块来显示电压电流，通过键盘预置电压，实现程控直流电源的设计。以单片机系统为核心而设计出来的稳压电源不电路简单结构紧凑价格低，性能，具有计算和控制功能，利用它对采样进行计算排除和减少由于和模拟电路起的误差，大大提高电源输出电压和输出电流精度，降低了对模拟电路的要求。智能电源单片机设置周密的保护检测系统确保电源运行。输出电压和电流采用数字显示，输入采用键盘方式，操作使用方便，具有较高的使用价值。 图2-1 平均速度跟占空比的关系 由图可知，电机的转速与电机电枢两端的电压成比例，而电机电枢两端的电压跟占空比成正比，因此电机的运行速度跟占空比成比例，占空比越大，电机转动的也就越快。当占空比为1时，电机转速达到最大。 2.1.2同步整流的工作原理 一般的开关电源损耗主要由以下3部分组成：功率开关管的损耗，高频变压器的损耗，输出整流管的损耗。在低电压、高电流输出的情况下，整流二极管两端的电压差比较高，输出整流管的损耗就体现的特别明显。快恢复二极管和超快恢复二极管的导通压降在1.0V左右，即便是采用了低压降的肖特基二极管也会产生大约0.6V的电压降，这就导致了整流时损耗的增加，从而使电源的效率降低了许多。 同步整流技术的原理就是利用通态电阻非常低的功率开关管来替代整流二极管，以此用来可以降低整流损耗的一项新技术。这样子大大的提高了变换器的转化效率并且消除了因肖特基势垒电压造成的死区电压。功率MOSFET属于电压型控制性器件，它在导通时的伏安特性曲线呈现出很好的线性关系。用功率MOSFET当成整流器时要求其栅极两端的电压须和被整流电压的相位保持同步才可以完成整流的功能，故而称之为同步整流，其电路示意图如图2-2所示。 图2-2 DC-DC转换器主电路 同步整流电路，即将BUCK主电路中的二极管用MOSFET代替，采用同步方式，确保两个开关管具有相反的开关状态，同时消除了二极管反向恢复时间的影响，极大地减小了其导通电阻，降低了功率的损耗，并且在不存在由于肖特基势垒电压而造成的死区电压的情况下还能够极大的提高变换器的转换效率。 2.2 系统总体方案设计与论证 2.2.1主电路的方案选择与论证 主电路是本设计中的一个最主要的部分，它是整个设计的核心，简单来说，BUCK就是将直流电转换为比它更低的稳定的直流电压。有赖于PWM（Pulse Width Modulation）控制技术是基于面积等效原理，对脉冲宽度进行调制，来程控输出。 方案一：采用非隔离式BUCK拓扑结构，此电路电磁干扰小，体积小。缺点是：不利于控制，应用受到限制；转换效率较低。 方案二：采用隔离式的全桥电路一般使用在大功率场合，主要优点是全桥电路的控制方法比较的简单同时全部开关管均工作在开关状态；缺点是为环流能量损失比较多，大大的降低了电路的转换效率。 方案三：采用非隔离式具有Buck电