A-3数控直流稳压电源设计
组员：郭江、袁强、周偲 完成时间：2016年5月9日
摘要
随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控直流稳压电源就是一个很好的典型的例子，但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，向智能化方向发展。
本设计在输入电压为10V-16V，电流不小于5A的条件下，完成一个直流稳压、恒流电源。该电源达到了输出电压1-22V可调、电压增减调节，电压步进0.5V、纹波小，输出电流不小于1A、恒压源效率大于70%。
关键词：Buck-Boost电路、数控、稳压电源。
Abstract
With the continuous improvement of people's living standard, digital control is undoubtedly one of the people's pursuit of the goal, it gives people the convenience is undeniable, the NC DC regulated power supply is a very good typical examples, but people's requirement of it is also more and more high, to modern work, scientific research, life, to provide better, more convenient facilities requires from the digital technology of intelligent direction.
The design of the input voltage is 10V-16V, the current is not less than 5A, the completion of a DC voltage regulator, Heng Liu power. The power supply reaches the output voltage 1-22V can be adjusted, the voltage increase or decrease, the voltage step 0.5V, the ripple is small, the output current is not less than 1A, the constant pressure source efficiency is more than 70%.
Key words: Buck-Boost circuit, digital control, voltage regulated power supply.
目录
一、 任务及要求 ....................................................................................................................... 4
1、基本要求 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 2、发挥部分 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 二、 方案论证与设计 ............................................................................. 错误！未定义书签。 三、 原理分析与计算 ............................................................................. 错误！未定义书签。
1、Boost变换器基本原理 .................................................................... 错误！未定义书签。 2、主电路主要元器件的参数设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 三、 原理分析与计算 ............................................................................................................... 5 四、 硬件电路图 ....................................................................................................................... 8 五、 软件设计与流程 ............................................................................................................... 8 六、 系统测试与误差分析 ....................................................................................................... 9 七、 总结................................................................................................................................. 10 八、 参考文献： ..................................................................................................................... 11 九、 附录................................................................................................................................. 11
附录一：元器件清单 ............................................................................................................. 11 附录二：仪器设备 ................................................................................................................. 12 附录三：电路图 ..................................................................................................................... 12 附录四：部分程序 ................................................................................................................. 13
一、 任务及要求
已知输入电压为10V-16V，电流不小于5A的条件下，试设计一个直流稳压、恒流电源。
1、基本要求
（1）输出电压1.5V~30V可调; （2）电压增减调节，电压步进0.5V； （3）纹波<10mV，输出电流不小于1A； （4）恒压源效率大于70%; 2、发挥部分
（1）实现恒流功能，电流步进0.1A（负载小于10欧）； （2）输出电流能在0.1A~1.5A范围内设定； （3）恒流源效率大于60%; （4）其它。
二、 方案论证与设计
方案一：选用可调节三端正电压稳压器进行调节（ LM317），对输入的电压进行调节，电压变化范围： 0~15V；连续可调，用单片机AD对滤波后的电压进行采集转换,传入单片机进行处理。不足：只能降压，不能升压，并且是通过滑动变阻器调节输出电压不是数控。
方案二：采用的是三端可调集成稳压器LM350、同相比例放大器TL081，DA的电压输出端接TL081，当MCU输出数据增加的时候输出电压可以以每次梯度增加电压。不足：虽然采用了数控，但是还没有升压的能力。
方案三：由单片机MSP430G2553输出PWM经比较器LM393推挽输出控制BUCK-BOOST升降压型电路，在负载为10Ω的情况下用AD采集输出电压，通过单片机PID算法调节PWM以达到数控的目的。
最终我们们选择了方案三，它满足电源设计要求升降压的情况下并且效率高，一般可达到80％以上，能轻易的达到输出要求。而且以单片机输出PWM控制MOS开关．通过不同的程序灵活更改调节方式、参数，实现电压调节输出；采用键盘输入的人机对话方式及LED显示作为输出电压显示．使得操作简单可靠。方框图
AD显示单片机PWMBUCK-BOOST输出按键
图1 总体设计框架图
三、 原理分析与计算
⑴、Boost变换器基本原理
分析Boost变换器电路的工作原理时，首先假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当Tr处于通态时，整流后得直流电压向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压u0为恒值，记为U0。设Tr处于通态的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为EI1ton。当Tr处于断态时E和L共同向电容C充电，并向负载R提供能量。设Tr处于断态的时间toff，则在此期间电感L释放的能量为(U0- E)I1toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即
EI1ton?(U0?E)I1toff化简得
（3-1）
U0?ton?tofftoffE?TEtoff（3-2）
上式中T/toff≥1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路，也称之