412V可调直流稳压电源Word下载.docx
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通过调节电位器，控制接入电路的电压值，从而构成了闭环控制系统。
通过闭环控制就能够得到可控的稳定电压。
最终实现了可调的线性稳压电源。
系统结构框图如下所示：
图1可调直流稳压电源系统结构框图
本设计的关键在于得到接入电路的可控的稳定电流，得到可控的稳定的电流的关键如下：
◆采样回来的输入电压的精度，运用LM3S8962自带的硬件过采样和自写的软件过采样，以牺牲少量的时间来换取精度的方法保证采样回来的电压值准确可靠；
◆实时的软件反馈，采用了控制算法，实时检测采样电流，采样电压。
建立实时的软件闭环控制
◆本设计的稳压直流电源实现了恒电压0.5-12V稳定输出。
2硬件电路设计
2.1系统供电电路设计
系统要求输入三种电压供电：
+12V、-12V和+3.3V。
其中+12V为运算放大器的正电源供电，最大电流约为200mA；
-12V为运算放大器的负电源供电，最大电流不超过15mA，+3.3V为LM3S8962芯片提供工作电压，电流最大约为50mA。
系统供电电路原理图如图2.1-1所示，+12V是由LM7812提供，-12V是由LM7912提供，考虑到需要使用3.3V工作电压，因此使用低压差电压调节器LM1117，由于考虑到输出电流较小，故不必选择太大的电容，选择10uF以上的钽电容来改善瞬态响应和稳定性就可以。
这里选择220uF/16v的电解电容。
图2.1-1系统供电电路
2.2可调稳压源电路设计
本直流电源由电源、滤波、保护、稳压等四个基本模块组成。
电源变压器采用降压变压器，将电网交流电压220V变换成需要的交流电压。
此交流电压，经过整流后,可获得电子设备所需要的直流电压。
整流电路利用单相桥式整流电路,把50Hz的交流电变换为方向不变，但大小仍有脉冲波动的直流电。
其优点是电压较高、纹波电压较小,变压器的利用率高。
本设计应用整流桥RS808做全桥整流,最大电流可达8A,配合大滤波电容,使得本电源的瞬时大电流的供电特性好、噪声小、反应速度快、输出纹波小。
滤波电路采用电容滤波电路,将整流电路输出的脉动成分大部分滤除,得到比较平滑的直流电。
电路采用4700μF/50V的大电容C17。
C18使输出电压更加平滑,电源瞬间特性好,适合带感性负载，如电机的启动。
电路图如图2.2-1所示。
图2.2-1系统可调稳压源电路
2.2.1变压器
变压器电路图如图2.2.1-1所示
图2.2.1-1变压器
变压器的原理图比较简单，但实际设计中变压器是把220V/50MHZ的交流电转换成16V交流电输出。
2.2.2整流桥
整流桥电路图如图2.2.1-2所示
图2.2.2-1整流桥
整流桥将正弦波整流为只有正半周期的电压，频率变为之前的2倍。
2.2.3滤波器
滤波电路图如图2.2.3-1所示
图2.2.3-1滤波器
滤波电路，是用来消除干扰，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。
对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
2.2.4电压调整
电压调整电路图如图2.2.4-1所示
图2.2.4-1电压调整
采用3DA1E/NPN型大功率三极管，利用三极管的Vce可变，来控制其分压的大小，保持输出电压不变。
2.2.5比较放大电路
比较放大电路图如图2.2.5-1所示
图2.2.5-1比较放大
采用S9013/NPN型三极管构成反相放大电路，控制电压大于参考电压与Vbe之和，三极管工作在放大状态才能起控制作用，控制电压控制Vout的输出电压大小。
2.2.6参考电压电路
参考电压电路图如图2.2.6-1所示
图2.2.6-1参考电压
采用德州仪器公司（TI）生产的TL431。
它是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。
它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Verf（2.5V）到36V范围内的任何值。
该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，这此设计中应用它代替齐纳二极管。
（Verf即反相放大器的参考电压，参考电压为稳压管的电压）。
2.2.7电压采样
电压采样电路图如图2.2.7-1所示
图2.2.7-1电压采样
采样电路采用最简单的电阻分压电路。
2.3控制系统采样电路设计
A/D检测和测量环节的关键。
为了让负载准确工作在不同方式下，设计中对被测电源输出电压以及MOS管的电流进行了实时采样。
采样A/D直接用LM3S8962自带的10位精度的逐次逼近A/D，采样精度为3000mv/1024。
电压采样电路中，因为被测电源电压范围广，电压高，采样前进行分压，电路如图2.2.2-1所示：
图2.3-1输入电压采样电路
电流采样电路中，使用高精度的0.05欧的模压电阻为采样电阻将电流转化为电压信号进行电流采样，这样电阻上分压小，并且采样精度高。
然后经低噪声，非斩波稳零的OP07两级放大和积分，电路如图2.2.2-2所示
图2.3-2电流采样电路
2.3.1控制模块采样电阻、电容的选择
电流采集通道。
由于运放的输入端接的是0.1Ω的小电阻，而LM3S8962内部AD为10位，最高采样电压为3V，所以其最小采样电压为2.93mV。
所以运放的输入端电压ui=1mV，要满足AD采样的最小电压，则运放的闭环放大倍数Au=2.93/1=2.93。
但为了提高电流的稳定度，这里我们取放大倍数为Au=10。
取R42=R37=10K，则R41=Au×
R42=10×
10K=100K，R43=R42//R41≈9.1K。
由于运放的输入端直接接在负载两端，最大电压uimax=12V，而AD采集的最大电压值为3V，所以这里的放大倍数Au=3/12=0.25。
为保证Uo=11±
0.5V时能过压保护，这里的放大倍数最大值Au=1.8/10.5≈0.15。
留一定余量，我们取放大倍数Au=0.27倍。
取R31=R16=1K，则R15=Au×
R15=0.15×
12=1.5K。
电源滤波电容一般取0.01uF—0.1uF，这里我们取C25=100nF，输入滤波电容C16=C17=10nF。
3系统软件设计
3.1系统软件设计流程图
系统主程序流程图如图3.1-1所示。
图3.1-1主程序流程图
3.2AD采样子程序流程图
AD采样子程序流程图如图3.2-1所示。
图3.2-1AD采样程序流程图
4系统测试方案与测试结果
4.1输出电压测试
◆测试条件：
负载为100KΩ–1MΩ变化；
Ui=10V。
◆测试仪器：
UNI-T万用表1个；
105电位器。
◆测试方法：
给电压源上电，通过电位器设定输出电压值，改变负载阻值，检测电压源自身检测到实际输出电压值以及通过外部电流表测量的电压值。
◆数据测试及结果分析：
表4.1-1输出电压测试
负载值（KΩ）
系统测试输出电压（V）
实际测量值（V）
10.00
9.99
200
9.98
400
600
800
9.97
结果分析：
从表4.1-1可以看出，系统电压输出稳定达到稳压目的，满足题目设计要求。
4.2输出电流测试
负载为100Ω。
UNI-T万用表2个。
加负载并给电压源上电，通过调节电位器改变输出电压值，检测通过外部电流表测量的电压值和电流值。
◆数据测试及结果分析：
表4.2-1输出电压测试
电压（v）
3.623
5.196
6.216
7.248
8.149
9.299
10.24
12.46
电流（mA）
0.044
0.056
0.066
0.075
0.083
0.093
0.106
0.125
从表4.2-1可以看出，系统输出电流在要求范围之内，满足题目设计要求。
5设计总结
5.1心得体会
在设计制作稳压直流电源的过程中，我深切体会到，实践是理论运用的最好检验。
本次设计是对我所学知识的一次综合性检测和考验，无论是动手能力还是理论知识运用能力都得到了提高，同时加深了我对网络资源认识，大大提高了查阅资料的能力和效率，使我们有充足的时间投入到电路设计当中。
本系统的研制主要应用到了模拟电子技术、数字电子技术、单片机控制技术、大功率电源设计、电子工艺等多方面的知识，所设计的基于单片机程序控制显示的稳压电源，达到了应用要求。
在数据测试和调试方面，由于仪表存在误差，使得测量数据不是很精确，本系统就此通过软件修正，做到尽量减小误差，使输出电压的误差范围减小到±
0.03V，大大提高了系统的精度，与理论计算吻合。
5.2感谢
在本次的课程设计的过程中要感谢我的指导老师xxx老师对我专业知识上的指导和焊接技术上的培训。
我还要感谢xxx老师平时对我单片机知识的辅导，并在模拟电子技术上给予的支持。
有了平时的积累在课程设计中才能更好的运用!
附录1：
单片机采样部分电路原理图
附录2：
稳压电源部分电路原理图
附录3：
程序
#include"
systemInit.h"
ADC3_liuq.h"
ADC2.h"
/********************************************************************/
voiddisplay（void）
{
intulVal2,ulTmp2;
unsignedlongulVal,ulTmp;
charcBuf2[40];
charcBuf[40];
ADC3_Init（）;
ADC2_Init（）;
LCD1602_Init（）;
while
（1）
{
ulVal=ADC3_Sample（）;
ulTmp=（ulVal*3000）/1024;
//转换成电流值
ulVal2=ADC2_Sample（）;
ulTmp2=（（ulVal2*3000）/1024）*3.52;
//转换成电压值
sprintf（cBuf,"
I=%d.%dmA"
ulTmp/100,ulTmp%100）;
//电流输出格式化
sprintf（cBuf2,"
U=%d.%dv"
ulTmp2/1000,ulTmp2%100）;
//电压输出格式化
LCD1602_command（0x01）;
//清零
LCD1602_Write_String（0,1,cBuf）;
LCD1602_Write_String（0,0,cBuf2）;
SysCtlDelay（TheSysClock/3）;
}
}
intmain（void）
SYSClockInit（）;
display（）;
while
（1）;
#include"
unsignedlongulValue[1];
/************************************************************************/
voidADC3_Init（void）
{
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_GPIOE）;
//使能adc所在的GPIO端口
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_ADC）;
//使能ADC模块
SysCtlADCSpeedSet（SYSCTL_ADCSPEED_125KSPS）;
//设置ADC采样速率
ADCSequenceDisable（ADC_BASE,3）;
//配置前先禁止采样序列3
ADCSequenceConfigure（ADC_BASE,3,ADC_TRIGGER_PROCESSOR,0）;
//配置ADC采样序列的触发事件和优先级：
ADC基址，采样序列编号，触发事件，采样优先级
ADCSequenceStepConfigure（ADC_BASE,3,0,ADC_CTL_END|ADC_CTL_CH3|ADC_CTL_IE）;
//配置ADC采样序列发生器的步进：
ADC基址，采样序列编号，步值，通道设置
ADCIntEnable（ADC_BASE,3）;
//使能ADC采样序列3的中断
IntEnable（INT_ADC3）;
//使能ADC采样序列3中断
IntMasterEnable（）;
//使能处理器中断
ADCSequenceEnable（ADC_BASE,3）;
//使能一个ADC采样序列3
unsignedlongADC3_Sample（void）//ADC采样
{
unsignedlongulValue;
ADCProcessorTrigger（ADC_BASE,3）;
//处理器触发采样序，调用ADCProcessorTrigger（）函数触发ADC采样
while（!
ADC_EndFlag1）;
//等待采样结束
ADC_EndFlag1=0;
//清除ADC采样结束标志
ADCSequenceDataGet（ADC_BASE,3,&
ulValue）;
//读取ADC转换结果
return（ulValue）;
voidADC_Sequence_3_ISR（void）//ADC采样序列3的中断函数
unsignedlongulStatus;
ulStatus=ADCIntStatus（ADC_BASE,3,true）;
//读取中断状态
ADCIntClear（ADC_BASE,3）;
//清除中断状态，重要,等待下次AD中断
if（ulStatus!
=0）//如果中断状态有效
{
ADC_EndFlag1=1;
//置位ADC采样结束标志
}
unsignedlongulValue2[1];
voidADC2_Init（void）
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_ADC0）;
ADCSequenceDisable（ADC0_BASE,2）;
//配置前先禁止采样序列2
ADCSequenceConfigure（ADC0_BASE,2,ADC_TRIGGER_PROCESSOR,0）;
ADCSequenceStepConfigure（ADC0_BASE,2,0,ADC_CTL_END|ADC_CTL_CH2|ADC_CTL_IE）;
ADCIntEnable（ADC_BASE,2）;
//使能ADC采样序列2的中断
IntEnable（INT_ADC2）;
//使能ADC采样序列2中断
ADCSequenceEnable（ADC_BASE,2）;
//使能一个ADC采样序列2
unsignedlongADC2_Sample（void）//ADC采样
unsignedlongulValue2;
ADCProcessorTrigger（ADC0_BASE,2）;
ADC_EndFlag2）;
ADC_EndFlag2=0;
ADCSequenceDataGet（ADC0_BASE,2,&
ulValue2）;
return（ulValue2）;
voidADC_Sequence_2_ISR（void）//ADC采样序列2的中断函数
ulStatus=ADCIntStatu
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