数控直流电源设计报告.docx

电子设计大赛训练项目设计报告题 目 数控直流稳压电源 姓 名 学 院 物理与电子信息学院 专 业 电子信息科学类 教师及职称 2013年7月23日星期二数控直流稳压电源的设计一任务与要求 根据实验室现有的元器件设计出有一定输出电压范围和功能的数控直流电源，作为后续实训项目的通用电源。1、基本要求： 用变压器输出的两组17.5V交流绕组，设计三组 稳压电源，其中两组3V-15V可调，另一组固定输出 各组输出电流最大：750 mA； 各组效率大于75%，在500mA输出条件下测量，应在输入端预留电流测量端； 为实现程序控制，预留MCU控制接口。 2发挥部分 设置过流保护，保护定值为1.2A； 用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化； 扩展输出电压种类（比如三角波、梯形波等）； 可实现双电源同步调节或分别调节。 二、方案的设计 本文主要论述了一种基于51单片机为核心控制器的数控直流电源，该系统原理是以STC89C52 单片机为核心控制单元，以数字电位器x9318输出参考电压控制电压转换模块LM2596输出电压的大小，其中x9318又是通过光耦被单片机控制，这就使得怎个电路的电压控制变得极为方便，电压输出也极稳定，同时设计的该电路是一个+5V稳压输出和两个3V15V可调，但是若连接可调一组的地端到另一组的的非地端（他们的地端不能连在一起，不是同一个地），则可将该电路改为3V15V和-3V-15V，所以该电路使用就变得更加灵活。该电路可以通过手动调节来改变输出电压，即此手动调节电路与数控电路是并联关系，只需改变接入接口即可选择调节电压的方式。同时选择的芯片及其特点a、单片机STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。b、LM LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12，可调版本可以输出小于37V的各种电压 ，下列分别是其固定输出和可调输出的电路 c、光电耦合器（1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105106据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了 （2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生（3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。d、数字电位器与传统电位器相比可实现在应用程控调节，能在设备掉电时存储设定值，最主要的是其调压精度高、长寿命、易于装配节省空间。三、 模块结构与框图1、硬件设计 本系统由电源模块，调压模块，数字控制模块，单片机控制模块组成。2、 系统框图变压整流市电 数字电位器LM2596降压可调LM2596降压固定光耦输出+15V输出+5V单片机3、设计原理图a、电源模块，调压模块，数字控制模块b、单片机控制模块4、PCB图四、系统的测试1、电压的输出特性 2、电源的效率五、总结本次实验中虽然最后能够输出固定+5V和正负15V，但是实验过程中却出了很多的错，首先对电路原理图设计得不准，致使PCB板做出来后发现原理图有些不对，所以只能在板上做修改，从而使得板的焊接就看起来不是那么美观：其次是在调试中首先是一个电容的耐压值不够，所以在调试时出现了电容被烧，只能重新接了个电容，之后就能测出输出电压基本是正确的，但是到后面调试数控部分时发现过流保护不起作用，数字电位器也不可调，经检查后发现数字电位器不可调的原因是数字电位器坏了不过过流保护的话现在都还没检查好。中间时还出现了滑阻不可调，经检查后发现是桌面上有一些元件的脚致使板短路，同时还烧了一个2596芯片，以上就是在做这块板时出现的一些问题。当然通过这十天的努力，也有很多收获，首先是对做板的整个流程有了更深一步的了解，更熟悉了；其次，做了这个直流稳压电源，对电源模块的原理有了理解，同时电源 模块中用到的芯片的作用都通过查阅资料而熟悉了，让自己对电子设计有了进一步的认识，也为自己以后做点小东西打了一定的基础；最重要的是，这次的板是通过三个人的努力而完成的，让我们更深刻的感受到团队的重要性，在后期的学习中我们会更加努力认真的学习，让自己学到更多的东西。六、参考文献模拟电子技术基础（第四版） 童诗白 华成英 主编 高等教育出版社全国大学生电子设计竞赛培训系列教程 高吉祥 主编 电子工业出版社单片机C语言应用100例 王东锋 王会良 董冠强 编著 电子工业出版社单片机原理及应用I-M张毅刚 北京：高等教育出版社，2004单片微型计算机控制系统设计M范立南北京；人民邮电出版社，2004开关稳压电源原理、设计及实用电路 王水平 史俊杰 田庆安编著 (修订版)M.西安:西安电子科技大学出版社,200511