基于单片机控制的开关电源设计 电气自动化专业VIP免费

摘要:开关电源是当代电子科技技术的产物，用于达到输出电压的稳定，开关电源主要是通过改变脉宽调制（PWM）进行输出电压的改变。它是一种电力电子装置，广泛应用于各种电子设备、工业、通信、航天航空以及军事等领域。具有输出电压稳定、噪音小、小型化和轻型化等特点。为了设计并实现一个单片机控制的开关电源，可以通过软件编程让单片机输出一个PWM波形给双运算放大电路，双运算放大电路对PWM波形进行变换调压，反馈到DC-DC降压电路进行降压和稳压后输出所需要的电压。输出电压可以通过按键调节，调节范围在0至25V，电压调节幅度为0.5V，由液晶显示屏实时显示。单片机控制开关电源，实现电源的智能化，具有输出电压范围大、电压可调和输出电压实时显等优点。关键字：开关电源,单片机,PWM波形,调节，智能化第一章概述开关电源是改变开关管的通断的时间比较来控制输出电压的大小的电力电子器件。随着世界科技的快速发展，开关电源成为了人们生命中不可缺少的必需品，其应用于工业、农业、通信、航空和计算机等领域，具有高效率转换、重量小、小体积和高精度等特点。传统的开关电源系统存在调整之繁琐，电路很繁琐，可靠性低等问题，本文通过对单片机进行编程实现开关电源的有效输出，具体是将常用电源220V交流电通入变压器转换成24V的交流电，经过整流电路得到直流信号，通过电容滤波得到相对干净的直流电分别接入两个LM2596S-ADJ芯片，一个是构成DC-DC降压型电路，一个是构成5V稳压电路，前者是控制输出电压的，后者是给单片机和液晶显示屏供电的。输出电压的大小由PWM控制，将PWM波形送到PWM调压电路，进行稳压和调压，并反馈到DC-DC降压电路后输出。按键能控制输出电压的大小，输出电压能在0-25V范围里可连续调节，步加步减在0.5V，复位按键可以是输出电压恢复到5V，并由液晶显示屏显示。单片机控制开关电源，具有灵活性好的优势，可根据设计人员的想法进行设计。电子设备越来越小型化是未来的发展趋势，由于传统的开关电源电路的复杂性，如果以单片机为控制核心，则可以大大简化电源结构的复杂性，产生更小的电源变得可能，使用单片机可以扩展电压显示的实现，可以随时控制电压的大小，更容易维护。因为国内可以专门输出PWM波的单片机价格很高，一般的单片机引脚口模拟的脉宽频率较低，速度较慢，远远小于所需的标准，因此单片机控制开关电源运用不多，而由单片机控制具有更多的控制和更多的可扩展性等，而正是这些必将是未来开关电源发展的发展方向。因此，探究单片机控制开关电源，具有极大地挑战。本文将运用51单片机对开关电源进行控制，因为原先选考虑在51单片机和STM32单片机两者中选择，起初认为51单片机存在运算处理速度不够快，达不到设计要求，所以决定用STM32，但由于查询到用STM32单片机编程极其复杂，系统方案和硬件电路难度会有所增加。吸取教训，本文最后还是决定选用51单片机，可以达到设计要求，实现研究意义。开关电源的功率晶体管处于闭合状态时，当开关速度提高后，会因电路中的电感、电容成分以及二极管中储存的电荷的影响而产生较大的浪涌影响和噪音影响，也会因输入电压和电流通过电路中的元器件影响产生较强的尖端峰值扰动和谐率波信扰动，这些干扰可能会损坏电路器件，同时污染居民用电。在开关状态下切换功率晶体管的电源，由于电路构成中的电感和电容以及存储在二极管中的电荷的影响，开关速度增加，从而产生更大的浪涌和噪声，将通过输入电压和电流在电路中的元器件会影响强峰值干扰和谐波干扰，干扰可能会损坏电路，同时会居民用电产生影响，影响设备的正常工作。即使可以有一些行为进行制止，但由于水平有限，在这方面还是很难突破。于是，在设计制作过程中要着重留意噪声产生问题，并对其有效解决。1.1开关电源的新技术1.1.1高频化随着微处理器的规模越来越大，电源电压的范围已经不能满足用户的需求。逐渐电源电压范围广，电源结构紧凑等成为了电源发展的趋势。为了实现这一目标，开关电源频率的提高是关键。根据理论和实践证明，电器产品的体积、重量和频率的增加都是成反比的Error:Referencesourcenotfound。也就是说，随着开关电源频率的越...