时间：2023-05-29 17:59:12
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇稳压电源，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：LM317；可调；稳压电源
直流稳压电源一般由电源变压器，整流，滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
1 LM317 简介
LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。其主要性能参数如下。
输出电压：1.25～37VDC；输出电流：5mA～1.5A；芯片内部具有过热、过流、短路保护电路；最大输入-输出电压差：40V DC，最小输入-输出电压差：3V DC； 使用环境温度：-10～+85℃ 。
2 性能指标要求
（1）输出电压可调：UO=+3V～+9V。
（2）最大输出电流：I0max=800mA。
（3）输出电压变化量：Vop_p5mV。
（4）稳压系数：Sv3×10-3。
3 电路图如下
元件清单如下：二极管都是IN4007，电阻22KΩ一个，200Ω一个，2KΩ可调一个，LED灯一个，LM317稳压模块一个，电解电容1000U一个，220U一个，瓷片电容103一个，鳄鱼夹二个，电源线一根，PCB万能板一块，变压器一个。
4 总体设计思路
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在3-9V之间可调。LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压. 它能连续可调正负电压，稳压器内部含有过流，过热保护电路。
（1）电源变压器：电源变压器是降压变压器，它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路的需要的交流电压。
（2）整流电路：整流采用桥式整流电路，用4个IN4007二极管对交流电进行整流，使之成为脉冲直流电。其构成原则就是保证在变压器副边电压u2的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。为达到这一目的，就要在u2的正、负半周内正确引导流向负载电流。设压器副边两端分别为A和B，则A为“+”、B为“-”时应有电流流出。A为“-”、B为“+”时应有电流流入A点；相反A为“+”、B为“-”时应有电流流入B点，A为“-”、B为“+”时应有电流流出B点；因而A和B点应分别接两只二极管的阴极和阳极，以引导电流；当U2为正半周期时，电流由A点流出，经D1、RL、D3流入B点，因而负载电阻RL上的电压等于变压器的副边电压，即UO= U2， D2和D4管承受的反向电压为-U2。当U2为负半周时，电流由B点流入，经D2、RL、D4流入A点，负载电阻上的电压等于-U2，即UO=-U2，D1、D3承受的反向电压为U2。
这样，由于D1、D3和D2、D4两对二极管交替导通，使得负载电阻RL上在U2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压为UO=|√2U2sinωt |。
（3）滤波电路：滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流波纹成分大部分滤除，输出波纹较小的直流电压。当变压器副边电压U2 处于正半周并且数值大于电容两端电压Uc时，二极管D1、D3导通，电流一路经负载电阻RL，另一路对电容C充电。因为在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为零，所以电容两端电压Uc与U2相等。当U2上升到峰值以后开始下降，电容通过负载电阻RL，其电压Uc也开始下降，趋势与U2基本相同。但是由于电容按指数规律放电，所以当U2下降到一定数值以后，Uc的下降速度小于U2的下降速度，使Uc大于U2从而导致D1、D3反向偏置而变为截止。此后电容C继续通过RL放电，Uc按指数规律缓慢下降。
当U2的负半周幅值变化到恰好大于Uc时，D2、D4因加正向电压变为导通状态，U2再次对C充电，Uc上升到U2的峰值后又开始下降，下降到一定值时D2、D4变为截止，C对RL放电，Uc按指数规律缓慢下降；放电到一定值时D1、D3变为导通，重复上述过程
（4）稳压电路：这里是选用LM317稳压模块对电路进行稳压。它是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。
5 产品的安装与调试
根据电路图进行安装与调试，接入220V市电，用万用表对电源各波段的电压进行测试，通过对电压的测试检测产品是否合格。
参考文献
1 中国计量出版社组编.新编电子电路大全[M].北京：中国计量出版社，2001
2 童诗白，华成英主编.模拟电子基础[M].北京：高等教育出版社，2006
【关键词】单片机；稳压；开关电源；温度传感器
1 引言
直流稳压电源是一种常见的电子仪器，广泛地应用于电子电路、教学实验和科学研究等领域。目前使用的直流稳压电源大部分是线性电源，利用分立器件组成，其体积大，效率低，可靠性性差，操作使用不方便，自我保护功能不够，因而故障率高。随着电子技术的飞速发展，各种电子、电器设备对稳压电源的性能要求日益提高，稳压电源不断朝着小型化，高效率，低成本，高可靠性，低电磁干扰，模块化和智能化方向发展。以单片机系统为核心而设计制造出来的新一代智能稳压电源不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对采样数据进行各种计算，从而可排除和减少由于骚扰信号和模拟电路引起的误差，大大提高稳压电源输出电压和控制电流精度，降低了对模拟电路的要求。智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护监测系统，确保电源运行可靠。输出电压和限定电流采用数字显示，输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。
2 工作原理
本智能稳压电源以开关电源为基础电路，以高性能单片机为控制核心，组成数据处理电路，在检测与控制软件支持下，通过对开关电源输出电流、电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整和控制开关电源的工作状态，同时监测开关电路的工作温度和输出电流大小，其工作原理框图如图1所示。是电经整流、滤波变成直流电送入开关调整电路，开关调整电路在单片机的控制下输出稳定的直流电。用户可根据需要通过键盘给定稳压电源输出的电压值及最大输出电流值，单片机系统自动对电源输出电压和电流进行数据采样，并与用户给定数据进行比较，然后根据设置的调整算法控制开关调整电路，使电源输出电压符合给定值，单片机在调整电源输出电压的同时还要检测电路的工作温度和输出电流，倘若超过给定值，就启动保护电路。
图1 智能稳压电源框图
3 硬件设计
3.1 单片机组成系统
智能稳压电源的单片机系统是以8031为CPU，包括8kRAM(芯片6264数据存储器)和16kROM(芯片27128程序存储器)，以及1kEEROM。EEROM是用来保存最后一次从键盘输入的电压、电流数据以及温度、脉宽调整数据等，每次开机时单片机从EEROM中读出数据控制电源输出。另外还扩充一片集成电路8155来补充8031的I/O口，其中8155的A口作输出，提供LED显示数据口，B口作键盘输入口，C口作为输出，提供开关调整电路激励脉冲信号。具体框图见图2。
3.2传感器输入通道及A/D转换
电流传感器是由一段康铜片串接在电源输出电路中制成，电压传感器使用电阻分压方式，单片机系统通过电流、电压传感器检测电流和电压，测得两路模拟信号，先通过各自放大器放大成与A/D转换器相匹配的信号，经多路选择开关CD4051送给A/D转换器。由单片机CPU控制选择有关通道进行分时切换，实现二选一，依次将两路模拟信号送至AD1674转换器，进行A/D转换后变成数字信号，再经光电耦合器送入8031单片机。
3.3 开关管控制信号发生电路
为了精确控制开关电路的电压输出，本系统采用脉宽调制的控制方式调节开关管的工作状态。8155把单片机的高频脉冲信号分频后变成适宜的开关脉冲信号，作为8155的计数脉冲和门控信号，单片机把给定值与传感器采集的信号进行比较，产生误差信号，根据电压控制算法设置8155产生不同占空比(0～90％)的方波信号，经过光电耦合器控制开关调整电路输出设定的电压。
3.4 监测和保护系统
为了使智能稳压电源能可靠、安全地工作，本系统设置了多重监测和保护系统，主要包括过热保护、过流保护和短路保护，其中过热保护采用中断方式控制。单片机系统通过温度传感器和电流传感器检测开关电路的工作温度和电源输出电流，倘若温度和电流超过给定值，单片机系统就切断开关电路激励信号并启动声光报警。单片机对短路保护采用电压和电流双重检测，只有当电压很低，电流很大时才启动短路保护。
3.5 键盘及显示电路
智能稳压电源的键盘与显示部分装在仪器操作面板上，由8位LED数码管，3个LED指示灯以及16只键构成，其
中4位数码管显示电源电压，4位数码管显示电流，3个灯作为报警显示。键盘与显示电路通过8155接口电路与8031相接。
4 软件设计
本系统软件是由一个主程序，两个中断服务程序和一个子程序组成，它控制着智能稳压电源有条不紊地工作。
在初始化过程中，先是将8031各个口复位，然后从EEROM中读出上次关机前存入的数据，控制开关电路，并进行显示。初始化完成后，开中断。若有中断请求则响应，否则进行数据采样并读给定值，然后进行数据处理，若有短路或过流情况发生，则调用报警保护子程序，若没有短路或过流情况发生，则接照电压控制算法重新设置脉宽，激励开关电路。两个中断服务程序分别是过热检测保护报警程序和键盘设定程序，子程序是保护报警程序。
电源是一切电子设备的基础，没有电源就不会有如此种类繁多的电子设备。中职学校电工电子专业的同学作为初学者首先遇到的就是要解决电源问题，否则电路无法工作、电子制作无法进行，学习就无从谈起。
【关键词】
直流稳压电源 设计 优化 测评
【正文】
电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。另外，很多中职学校的电工电子专业初学阶段首先遇到的就是要解决电源问题，否则电路无法工作、电子制作无法进行，学习就无从谈起。下面我们就直流电源的基本设计问题进行探索。根据中职学生在校学习阶段的实际需要，提出以下的设计任务和要求：
一、设计要求
1．输出电压可调：Uo= +3V ～ +9V
2．最大输出电流：Io max= 800mA
3．输出电压变化量：ΔVop_p≤5mV
4. 稳压系数：SV≤3×10-3
二、设计方案和论证
稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，基本设计：
方案一：单相半波整流电路
传统单相半波整流简单，使用元件少，它只对交流电的一半波形整流，只要横轴上面的半波或者只要下面的半波，所以整流效率不高，而且整流电压的脉动较大，无滤波电路时，整流电压的直流分量较小，Vo=0.45Vi，变压器的利用率低。
方案二：单相桥式整流电路
使用的整流元件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个元件所承受的反向电压为电源电压峰值。根据实际情况，综合3种方案的优缺点:决定选用方案二。
三、各电路设计和参数估算
整流电路采用桥式整流电路，电路所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。
在设计时，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流输出电流：
（I2是变压器副边电流的有效值。），稳压电路可选集成三端稳压器电路。
3．1集成三端稳压器的选择
三端可调式集成稳压器内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。LM317系列和lM337系列的引脚功能相同。
输出电压表达式为:
在式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压 ，此电压加于给定电阻 两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器 ，电阻 常取值 。电路加入了二极管D，用于防止输出端短路时10µF大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。
LM317其特性参数：
输出电压可调范围：1.2V～37V
输出负载电流：1.5A
输入与输出工作压差ΔU=Ui-Uo：3～40V
能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。
3．2电源变压器的选择
电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：
由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值 ，输入电压与输出电压差的最大值 ，故LM317的输入电压范围为：
即
，取
变压器副边电流： ，取 ，
因此，变压器副边输出功率：
由于变压器的效率 ，所以变压器原边输入功率 ，为留有余地，选用功率为 的变压器。
3．3整流二极管和滤波电容的选用
由于： ， 。
IN4001的反向击穿电压 ，额定工作电流 ，故整流二极管
选用IN4001。
3．4滤波电容
根据，
和公式
可求得：
所以，滤波电容：
电容的耐压要大于 ，故滤波电容C取容量为 ，耐压为 的电解电容。
四、 原理图和元件清单
1． 使用DXP2004设计总原理图，然后由软件自动生成的元件清单。
2． 元件需要三极管、二极管、电解电容、电阻、稳压管、电位器若干。
五、安装与调试(使用Multisim10调试)
按PCB图，制作好电路板。安装时，先安装小元件，这样方便元件的摆放，因此先安装整流电路，再安装稳压电路，最后再装上滤波电路。软件如果没有LM317元件，用LM117代替。模拟实验中：
1. 电位器R2取最大值时，Uo=9.088V
2. 同理电位器R2取最小值时,Uo=2.983V
3. 电位器在0到10K之间，输出电压连续可调：约为3V~9V。
六、测试性能与分析
1．输出电压与最大输出电流的测试
一般情况下，稳压器正常工作时，其输出电流I0要小于最大输出电流，Iomax，取 ，可算出RL=20Ω，工作时 上消耗的功率为：
故 取额定功率为10W，阻值为20 Ω的电位器。
测试时，先使 ，交流输入电压为220V，用数字电压表测量的电压值就是Uo。然后慢慢调小 ，直到Uo的值下降5%，此时流经 的电流就是 ，记下 后，要马上调大 的值，以减小稳压器的功耗。当R5（RL）=20欧姆，Uo=8.78V, Io=438.979mA，同理Uo下降5%（8.332V）时，Io=846.644mA,即Iomax=Io.
2．纹波电压的测试
用示波器观察Uo的峰值，（此时Y通道输入信号采用交流耦合AC），测量ΔUop-p
的值（约几mV）。由示波器得出：ΔUop-p=106。845uV
3．稳压系数的测量
按实际连接电路， 在 时，测出稳压电源的输出电压Uo。然后调节自耦变压器使输入电压 ，测出稳压电源对应的输出电压Uo1 ；再调节自耦变压器使输入电压 ，测出稳压电源的输出电压Uo2。则稳压系数为：
因为，在调试中，无法得到自耦变压器，所以只能把电压归算到降压器的输出电压(Ui):
U1=198V,Ui=10.8V,U1=220V,Ui=12.0V,U1=242V,Ui=13.2V
Ui=10.8V时，Uo=8.72V Ui=13.2V时，Uo=8.740V
所以，稳压系数： =0.0022
结论：误差在允许的范围内，本设计已达到要求。
论文关键词： 直流稳压电源 单片机 数字控制
论文摘要：本系统以直流电压源为核心，AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，设置步进等级可达0.1V，输出电压范围为0—9.9V，最大电流为330mA，并可由液晶屏显示实际输出电压值。系统有过流保护电路，当输出电流过大时功率管自动截至，而且有红色指示灯发出警报。本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（AD0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电压。实际测试结果表明，本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。
Keywords： regulated power supply of direct current; single2ch ip m icrocomputer， digital control
Abstract：This system to dc voltage source as the core， mainly AT89S52 SCM， through the keyboard controller to install dc power supply output voltage， setting stepping class can reach.01v output voltage， the range of 0-9.9 V， the maximum current 330mA for， and can show the actual pipe by digital output voltage values. This system consists of microcontroller program output digital signal， through D/A converter (AD0832) output analog amplifier， through isolating amplifier output power， control of base， with the power to change the passive tube voltage output of different voltage. Test results show that this system application in need of high stability of small power constant-voltage source fields.
1 引言
几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，因此直流稳压电源的应用非常的广泛。 直流稳压电源的电路形式有很多种，有串联型、开关型、集成电路、稳压管直流稳压电源等等。在电子设备中，直流稳压电源的故障率是最高的（长期工作在大电流和大电压下，电子元器件很容易损坏）但在直流稳压电源中，通过整流、滤波电路所获得的直流电源的电压往往是不稳定的。输出电压在电网电压波动或负载电流变化时也会随之有所改变。电子设备电源电压的不稳定，将会引起很多问题。设计出质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。因此，直流稳压电源的研究就颇为重要。目前产生直流稳压电源的方法大致分为两种:一种是模拟方法，另一种是数字方法。前者的电路均采用模拟电路控制，而后者则是通过数字电路进行自动控制。直流稳压电源朝着数字化方向发展。因此对于数控恒压源的研究是必要的。随着科学技术飞速发展，对电源可靠性、输出精度和稳定性要求越来越高，利用D/ A 转换器的高分辨率和单片机的自动检测技术设计程控电源就显示出其优越性。程控电源既能方便输入和选择预设电压值又具有较高精度和稳定性，而且可以任意设定输出电压或电流，所有功能由面板上的键盘控制单片机实现，给电路实验带来极大的方便，提高了工作效率。
2 系统方案论证与比较
方案一：采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比较困难。
方案二：采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，通过改变DAC0832的输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以将输出电压经过ADC0832进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。此系统比较灵活，采用软件方法来解决数据的预置以及电压的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。
比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。
3 总体方案框图
系统总体方案框图如图1所示:
图1 系统原理框图
4 系统部分功能设计
4.1 稳压输出部分
4.1.1 稳压输出原理与电路
这部分将数控部分送来的电压控制字转换成稳定电压输出。D/A转换部分的输出电压作为稳压输出电路的参考电压。稳压输出电路的输出与参考电压成比例。稳压输出电路采用的是串联式反馈稳压电路（如图2），在电路中，Q1—TIP122为调整管，U6A—LM358 为比较放大器，R19、R22组成反馈网络。D/A转换电路的输出电压DAOUT接到 U6A 的同向端，稳压电源的输出经R19、R22组成的取样电路分压后送到运放U6A的反向端，经运放比较放大后，驱动调整管Q1。路平衡时，D/A电路的输出电压 与取样后的电压 相等。
稳压输出部分的过流保护电路由R21和Q2组成。设 为保护动作电流，则当电源输出电流I增加到 时，R21上的压降 *R21使得Q2管导通，分掉了Q1上的基极电流，使输出I不再增加，起到了过流保护作用。
图2 稳压输出部分
4.1.2 稳压输出部分仿真图
图3 稳压电路仿真图
一般的直流稳压电源是用可变电阻来实现输出电压的调节，那么要在直流稳压电源的基础上实现数字控制的话，实际上很简单，我们只要将可变电阻换成数字控制部分来代替，就能实现数控恒压源这一课题。所以，首先要做的，就是选择合适的稳压输出电路并对其可行性进行了仿真。如图9，很容易就验证了此稳压输出电路的可靠。
4.2数字控制部分
4.2.1 单片机部分
图4 单片机控制部分
控制部分是系统整机协调工作和智能化管理的核心部分，采用AT89S52单片机实现控制功能是其关键，采用单片机不但方便监控，并且大大减少硬件设计。
4.2.2 D/A转换部分
系统设置D/A转换接口，采用8位模数转换器DAC0832。其电路如图5.
图5 D/A转换部分
D/A转换部分的输出电压作为稳压输出电路的参考电压。稳压输出电路的输出与参考电压成比例。8位字长的D/A转换器具有256种状态。当电压控制字从0，1，2，……到256时，电源输出电压为0.0，0.06，……15.0。
其时序图如图6：
图6 DAC0832数模转换时序图
Clk为时钟端，Data为输入数据，LOAD为输入控制信号。
每路电压输出值的计算：
REF为参考电压，data为输入8位的比特数据；
我们这里用的REF=5v；
4.2.3 A/D转换部分
A/D转换部分我们采用美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片ADC0832。其电路图如图7所示：
图7 A/D转换部分
ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832 可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。
4.2.3.1 ADC0832 具有以下特点：
· 8位分辨率；
· 双通道A/D转换；
· 输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；
· 5V电源供电时输入电压在0~5V之间；
· 工作频率为250KHZ，转换时间为32μS；
· 一般功耗仅为15mW；
· 8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装；
· 商用级芯片温宽为0°C to +70°C，工业级芯片温宽为−40°C to +85°C；
4.2.3.2 芯片接口说明：
· CS_ 片选使能，低电平芯片使能。
· CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
· CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
· GND 芯片参考0 电位（地）。
· DI 数据信号输入，选择通道控制。
· DO 数据信号输出，转换数据输出。
· CLK 芯片时钟输入。
· Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。
ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。
4.2.3.3 单片机对ADC0832 的控制原理：
正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2 位数据用于选择通道功能。其时序图如图8.
图8 ADC0832时序表
如图所示，当此2 位数据为“1”、“0”时，只对CH0 进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2 位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当2 位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1 作为正输入端IN+进行输入。到第3 个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATD0。随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。
4.2.4 键盘部分
由于要实现人机对话，要显示0—9.9V的电压值，我们自制3*4按键的键盘来完成整个系统控制。电路原理如图9所示。
图9 键盘与显示电路图
按键的具体意义如下：
4.2.5显示部分
本方案采用YM12864型lcd，可直接显示4*8个汉字，界面友好，支持串并行两种连接方式，其电路连接如图10所示：
图10 LCD12864与单片机连接图
YM12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64， 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字。 也可完成图形显示。
4.2.5.1 串行接口
*注释1：如在实际应用中仅使用串口通讯模式，可将PSB接固定低电平，也可以将模块上的J8和“GND”用焊锡短接。
*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。
*注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。
4.2.5.2 并行接口
管脚名称
管脚功能描述
VSS
电源地
VCC
电源正
V0
对比度（亮度）调整
RS(CS）
RS=“H”，表示DB7——DB0为显示数据
RS=“L”，表示DB7——DB0为显示指令数据
R/W(SID)
R/W=“H”，E=“H”，数据被读到DB7——DB0
R/W=“L”，E=“HL”， DB7——DB0的数据被写到IR或DR
E(SCLK)
使能信号
DB0
三态数据线
DB1
三态数据线
DB2
三态数据线
DB3
三态数据线
DB4
三态数据线
DB5
三态数据线
DB6
三态数据线
DB7
三态数据线
PSB
H：8位或4位并口方式，L：串口方式（见注释1）
NC
空脚
/RESET
复位端，低电平有效（见注释2）
VOUT
LCD驱动电压输出端
A
背光源正端（+5V）（见注释3）
K
背光源负端（见注释3）
*注释1：如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和“VCC”用焊锡短接。
*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。
*注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。
5 总电路软件实现流程图
图10 总流程图
程序见后面附录。
6 电源测试结果
6.1电压测试
预置电压（V）
显示电压（V）
测量电压（V）
1
1.05
1.05
1.2
1.10
1.17
1.4
1.35
1.38
1.6
1.55
1.61
1.8
1.75
1.78
2
1.95
2.00
2.6
2.55
2.60
3
3.00
3.03
3.7
3.70
3.68
5
5.00
5.01
7
7.00
6.97
8
8.10
8.06
9
8.75
8.75
9.7
9.65
9.63
6.2 性能测试
性能指标
测量条件
测量结果
测量仪表
全程输出电压
0-9.9V
DM-311型数字万用表
负载电流
=5V， =25
206mA
过流保护
330mA
用单片机控制电源时，输出直流0-9.9V，液晶屏显示清晰正确，误差较小，完美的实现了数控恒压源这一课题。
但在功能上还不够强大，没有显示预置电压等等，还可以进一步得到提高。
参考文献
[1]康华光
电子技术基础 高等教育出版社
[2]串联型直流稳压电源的仿真分析
广西师范学院学报 第21卷第2期
[3]用单片机制作的直流稳压可调电源 电子世界 2005年第11期
[4]刘华毅，李霞，徐景德 电力电子技术 第35卷第六期2001年12月
[5]陈小忠、黄宁、赵小侠 单片机接口技术实用子程序 人民邮电出版社
附录
附录1：系统总体电路图
附录2:系统总程序
;***************************************************
;
项目名称：数控恒压源
;
设计者：谢明亮，马学强，苏向阳
;本程序是设计的一个数控恒压源，先用一个3*4的键盘输入
;所用的电压，再通过DAC0832输出电压。再采用一个ADC08
;32将电压读回单片机，单片机再采用一片LCD串口显示出来。
;***************************************************
;以下接口定义根据硬件连线更改
ADCS
BIT P2.5
;使能接口
ADCLK
BIT P2.4
;时钟接口
ADDO
BIT P2.3
;数据输出接口（复用）
ADDI
BIT P2.3
;数据输入接口
CS
BIT P3.0
;H=DATA，L=COM
SID
BIT P3.1
;H=READ，L=WRITE
SCLK
BIT P3.6
;
KEYBUF EQU 30H
COM
EQU 41H
;控制字暂存单元
DAT
EQU 42H
;显示数据暂存单元
CODER
EQU 43H
;字符代码暂存单元
ADDR
EQU 44H
;地址暂存单元
ORG 0
LJMP
START
ORG 3
LJMP
KEYSCAN
ORG 30H
START:MOV SP，#90H
LCALL DEL_40MS
LCALL INI
MOV 70H，#00H
MOV 71H，#00H
MOV 34H，#02
;装入通道功能选择数据值
SETB IT0
SETB EX0
MOV P1，#0FH
;将P1口低4位设为输入，高4位清零
SETB EA
MOV KEYBUF，#00H
;起初输出0V电压
MOV R2，#01H
;置送数时送数空间不同的标志位。
CLR A
MOV 24H，A
;清零24h，25h，31H，32H，33H。
MOV 25H，A
MOV 31H，A
MOV 32H，#05H
MOV 33H，#00H
MOV ADDR，#80H
MOV DPTR，#WEL_1
MOV 40H，#16
LCALL W_LINE
MOV ADDR，#90H
MOV DPTR，#WEL_2
MOV 40H，#9
LCALL W_LINE
MOV ADDR，#95H
MOV DPTR，#WEL_3
LCALL W_LINE1
MOV ADDR，#88H
MOV DPTR，#WEL_4
MOV 40H，#16
LCALL W_LINE
MOV ADDR，#98H
MOV DPTR，#WEL_5
MOV 40H，#16
LCALL W_LINE
LCALL DEL_1500MS
LOOP: LCALL LIGHT
;调显读数与示子程序
SJMP LOOP
;****************************************************
;键盘扫描程序
;键码存在KEYBUF单元，格式为数字0-9和.号，还有enter键
;****************************************************
KEYSCAN:PUSH
PSW
PUSH ACC
PUSH DPH
PUSH DPL
CLR RS1
SETB RS0
;选择1区工作寄存器
LCALL DELAY
MOV A，P1
CPL A
ANL A，#0FH
JZ
FINISH
MOV DPTR，#TAB1
MOV P1，#0EFH
;扫描第一行
LCALL DELAY
MOV P1，#0EFH
MOV A，P1
CPL
A
ANL A，#0FH
JZ
K1
;第一行没键按下，则扫描第二行
SJMP KEND
K1: MOV P1，#0DFH
;扫描第二行
LCALL DELAY
MOV P1，#0DFH
MOV A，P1
CPL A
ANL A，#0FH
JZ K2
;第二行没键按下，则扫描第三行
ADD A，#5
SJMP
KEND
K2: MOV P1，#0BFH
;扫描第三行
LCALL DELAY
MOV P1，#0BFH
MOV A，P1
CPL A
ANL A，#0FH
JZ K3
;第三行没键按下，则扫描第四行
ADD A，#10
SJMP
KEND
K3: MOV P1，#7FH
;扫描第四行
LCALL DELAY
MOV P1，#7FH
MOV A，P1
CPL A
ANL A，#0FH
JZ FINISH
;第四行没键按下，则返回
ADD A，#15
KEND:MOVC A，@A+DPTR
MOV KEYBUF，A;
MOV
33H，#01H
;置有中断标志
SJMP
FINISH
FINISH:MOV P1，#0FH
;为下一次扫描作准备
POP DPL
POP DPH
POP ACC
POP PSW
RETI
TAB1:DB 00H，01H，02H，00H，03H;，00H，00H，00H，33H
DB 00H，04H，05H，00H，06H;，00H，00H，00H，00H
DB 00H，07H，08H，00H，09H;，00H，00H，00H，0AH
DB 00H，0AH，00H，00H，0BH;，00H，00H，00H，46H
;**************************
;LCD的初始化子程序
;************************** INI:
MOV COM，#30H
;功能设定，基本指令
LCALL WCOM
MOV COM，#30H
;基本指令，8-bit模式，基本指令
LCALL WCOM
MOV COM，#0CH
;显示开，游标关，反白关
LCALL WCOM
MOV COM，#01H
;清除显示
LCALL WCOM
MOV COM，#06H
;进入设定点，游标7右移，画面不移动
LCALL WCOM
RET
W_LINE:
MOV COM，ADDR
LCALL WCOM
MOV R4，40H
;连续写入N/2个中文或者N个西文字符
W_L1:
MOV A，#00H
MOVC A，@A+DPTR
MOV CODER，A
LCALL WCODE
INC DPTR
DJNZ R4，W_L1
RET
W_LINE1:
MOV COM，ADDR
LCALL WCOM
W_L11:
MOV A，70H
ANL A，#0FH
MOVC A，@A+DPTR
MOV CODER，A
LCALL WCODE
MOV A，#0BH
MOVC A，@A+DPTR
MOV CODER，A
LCALL WCODE
MOV A，71H
SWAP A
ANL A，#0FH
MOVC A，@A+DPTR
MOV CODER，A
LCALL WCODE
MOV A，71H
ANL A，#0FH
MOVC A，@A+DPTR
MOV CODER，A
LCALL WCODE
MOV A，#0AH
MOVC A，@A+DPTR
MOV CODER，A
LCALL WCODE
;DJNZ R4，W_L1
RET
WCOM:
LCALL STWC
MOV A，COM
LCALL W4_D
;送入高四位指令
LCALL W4_0
;连续送入四个0
LCALL W4_D
;送入高四位指令
LCALL W4_0
;连续送入四个0
CLR CS
LCALL DEL_2MS
RET
WCODE:
LCALL STWD
MOV A，CODER
LCALL W4_D
LCALL W4_0
LCALL W4_D
LCALL W4_0
CLR CS
LCALL DEL_2MS
RET
STWC:
SETB CS
SETB SID
MOV R3，#5
;连续送入5个"1"，起始
STWC1: SETB SCLK
CLR SCLK
DJNZ R3，STWC1
CLR SID
MOV R3，#3
STWC2:
SETB SCLK
;RW=0，RS=0，第八位"0"
CLR SCLK
DJNZ R3，STWC2
RET
STWD:
SETB CS
SETB SID
MOV R3，#5
;连续送入5个"1"，起始
STWD1:
SETB SCLK
CLR SCLK
DJNZ R3，STWD1
CLR SID
;RW=0
SETB SCLK
CLR SCLK
SETB SID
;RS=1
SETB SCLK
CLR SCLK
CLR SID
;第八位"0"
SETB SCLK
CLR SCLK
RET
W4_D:
MOV R3，#4
W4_D1:
RLC A
MOV SID，C
SETB SCLK
CLR SCLK
DJNZ R3，W4_D1
RET
W4_0:
MOV R3，#4
W4_01:
CLR SID
SETB SCLK
CLR SCLK
DJNZ R3，W4_01
RET
;********************
;2MS延时
;********************
DEL_2MS:
MOV R0，#2
D1:
MOV R1，#200
D2:
NOP
NOP
NOP
DJNZ R1，D2
DJNZ R0，D1
RET
;********************
;40MS延时
;********************
DEL_40MS:
MOV
R5，#20
D3:
LCALL DEL_2MS
DJNZ R5，D3
RET
;********************
;200MS延时
;********************
DEL_200MS:
MOV
R5，#100
D4:
LCALL DEL_2MS
DJNZ R5，D4
RET
;********************
;500MS延时
;********************
DEL_500MS:
MOV
R5，#250
D5:
LCALL DEL_2MS
DJNZ R5，D5
RET
;********************
;1500MS延时
;********************
DEL_1500MS:
LCALL DEL_500MS
LCALL DEL_500MS
LCALL DEL_500MS
RET
;*************************************
;用adc0832读数并送数给显示的子程序，
;并将键盘的按键数送给dac0832让其输出。
;*************************************
;==== ADC0832读数据子程序====
LIGHT:SETB
ADDI
;初始化通道选择
NOP
NOP
CLR
ADCS
;拉低/CS端
NOP
NOP
SETB
ADCLK
;拉高CLK端
NOP
NOP
CLR
ADCLK
;拉低CLK端，形成下降沿
MOV
A，34H
MOV
C，ACC.1
;确定取值通道选择
MOV
ADDI，C
NOP
NOP
SETB
ADCLK
;拉高CLK端
NOP
NOP
CLR
ADCLK
;拉低CLK端，形成下降沿2
MOV
A，34H
MOV
C，ACC.0
;确定取值通道选择
MOV
ADDI，C
NOP
NOP
SETB
ADCLK
;拉高CLK端
NOP
NOP
CLR
ADCLK
;拉低CLK端，形成下降沿3
SETB
ADDI
NOP
NOP
MOV
R7，#8
;准备送下后8个时钟脉冲
AD_1:
MOV
C，ADDO
;接收数据
MOV
ACC.0，C
RL
A
;左移一次
SETB
ADCLK
NOP
NOP
CLR
ADCLK
;形成一次时钟脉冲
NOP
NOP
DJNZ
R7，AD_1
;循环8次
MOV
C，ADDO
;接收数据
MOV
ACC.0，C
MOV
B，A
MOV
R7，#8
AD_13:
MOV
C，ADDO
;接收数据
MOV
ACC.0，C
RR
A
;右移一次
SETB
ADCLK
NOP
NOP
CLR
ADCLK
;形成一次时钟脉冲
NOP
NOP
DJNZ
R7，AD_13
;循环8次
MOV
R7，#8
CJNE
A，B，LIGHT ;数据校验
MOV A，B
MOV DPTR，#TAB5
;
MOVC A，@A+DPTR
;
MOV 72H，A
;将高位送72H单元
MOV A，B
MOV DPTR，#TAB6
;
MOVC A，@A+DPTR
;
MOV 73H，A
;降低为送73H单元
SETB
ADCS
;拉高/CS端
CLR
ADCLK
;拉低CLK端
SETB
ADDO
;拉高数据端，回到初始状态
;========送数给显示子程序段========
MOV 70H，72H
MOV 71H，73H
MOV ADDR，#95H
MOV DPTR，#WEL_3
LCALL W_LINE1
;=======送数给ADC0832的子程序========
MOV A，33H
;判断有没有中断，
JZ L7
;没有中断就转。
MOV 33H，#00H
;清中断标志
L2: MOV A，30H
;
CJNE A，#0AH，L3
;判断是否为点号，不为点号就转。
JMP L7
;为点好就保持原来送数。
L3:CJNE A，#0BH，L4
;判断是否为Enter键，不为就转。
MOV 32H，24H
MOV 31H，25H
;
L9:MOV 24H，#00H
;
MOV 25H，#00H
;
MOV R2，#01H
;置送数时送数空间不同的标志位。
L7: MOV A，32H
;将键盘的两数相与，查表，然后送数。
SWAP A
;
ORL A， 31H
;
MOV DPTR，#TAB4
;
MOVC A，@A+DPTR
;
CLR P2.0
MOV P0，A
LJMP L6
;
L4:CJNE R2，#01H，L5
;将键盘的第一位数送给24H
MOV A，30H
;
MOV 24H，A
;
DEC R2
;清零送数时送数空间不同的标志位。
JMP L7
;
L5:MOV A，30H
;将键盘的第二位数送给25H
MOV 25H，A
;
MOV R2，#01H
;置送数时送数空间不同的标志位。
JMP L7
;
L6:RET
;十六进制数转换成为2进制BCD码的码表。
;
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
TAB5:DB 00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H;0
DB 00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H
DB 01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H;1
DB 01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H
DB 02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H;2
DB 02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H
DB 03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H;3
DB 03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H
DB 04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H;4
DB 04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H
DB 05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H;5
DB 05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H
DB 06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H;6
DB 06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H
DB 07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H;7
DB 07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H
DB 08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H;8
DB 08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H
DB 09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H;9
DB 09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H
DB 10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H;10
DB 10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H
DB 11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H;11
DB 11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H
DB 12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H;12
DB 12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H
TAB6:DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;0
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;1
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;2
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;3
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;4
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;5
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;6
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;7
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;8
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;9
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;1， ， 0
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;11
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;12
DB 50H，55H，60H，65H，70H，75H，80H，85H，90H，95H
; 数模转换的代码
;0
1
2
3 4
5
6
7 8
9
A
B
C
D
E
F
TAB4:DB 00H， 02H， 04H， 06H， 08H， 0AH， 0CH， 0EH， 10H， 12H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H ;
DB 14H， 16H， 18H， 1AH， 1CH， 1EH， 20H， 22H， 24H， 26H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H
DB 28H， 2AH， 2CH， 2EH， 30H， 32H， 34H， 36H， 38H， 3AH， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H
DB 3CH， 3EH， 40H， 42H， 44H， 46H， 48H， 4AH， 4CH， 4EH， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H
DB 50H， 52H， 54H， 56H， 58H， 5AH， 5CH， 5EH， 60H， 62H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H
DB 64H， 66H， 68H， 6AH， 6CH， 6EH， 70H， 72H， 74H， 76H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H
DB 78H， 7AH， 7CH， 7EH， 80H， 82H， 84H， 86H， 88H， 8AH， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H
DB 8CH， 8EH， 90H， 92H， 94H， 96H， 98H， 9AH， 9CH， 9EH， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H
DB 0A0H， 0A2H， 0A4H， 0A6H， 0A8H， 0AAH， 0ACH， 0AEH， 0B0H， 0B2H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H
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;10ms延时子程序
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DB "作品："，0CAH，0FDH，"控恒压源"
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DB "输出电压:"
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DB "0123456789V."
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DB "制作者：谢明亮，"
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【关键词】开关型 直流稳压电源 探究 电路设计
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0163-02
在电力电子技术的不断发展与技术革新下，开关型直流稳压电源以其自身的工作表现与其可靠性成为我国电力系统中广泛使用的一种设备。在实际应用中，开关型直流稳压电源自重轻，工作内故障低，工作效率高，且其性价比占优势，并具有功耗晓得良好表现。相比于其他开关型电源，开关型稳压电源应用范围广，竞争力强，特别是对于粒子加速器等电源应用范围来说，开关型稳压电源具有着良好的专业性与稳定性。通过对于开关型稳压电源的技术标准研读与相关的影响因素分析，目前此类技术研究区域人员都是采用移相控制桥来对DC/DC变换小信号模式进行开关型稳压电源的电路设计。
1.对于动态小信号模型的相关阐述
对于动态小信号模型来说，不同的模型选取进而得到的设计结果都会存在差异。所以，在模型的选取上，应根据其实际情况进行分析与配置。对于开关电源来说，其本质是作为一个非线性的控制对象在进行工作，如果要对其进行成功的设计与分析，那么在进行指导建模时，应以近似建立在其稳态时的小信号扰动模型为依据。这一思路一方面取决于小信号扰动模式稳态时具有与设计目标相近的工作表现；另一方面也是由于这样的模型对于大范围扰动时的拟态不够精准，会造成相应结论的误差或偏差。基于此，以小信号扰动模型来进行开关型稳压电源的电路设计是保证其最终设计结果满足设计要求的必要条件。
2.开关型稳压电源的相关性能指标
2.1性能指标之稳定性。通过相关数据与实践结果研究表明，在不同的开关型稳压电源系统设计下，会产生不同程度的鲁棒性。而在暂态特性方面，其表现也会相应提高。但对于直流新稳压电源来说，其系统下对于增益余量的要求是大于或等于40dB，对于相位余量的要求则是大于或等于30dB。
2.2性能指标之瞬间响应指标。当开关电源处于非稳定状态下，由于其所受的干扰，输出量会出现相应的抖动现象。且其抖动量会随着其干扰而变化，当干扰停止时，则其最终也会回到稳定值，基于此，在对开关型稳压电源进行这方面的性能指标确定时，是以过冲幅度与动态恢复时间的长短来衡量其系统的动态特性的。在此定义下，瞬态响应指标内容主要是表现为，如果穿越频率越高，则其系统恢复到动态平衡点的时间就越短，另一方面，系统在干扰情况下所表现的过冲幅度与其相位余量呈相关性。
2.3性能指标之电源精度。在电源精度方面，其控制要求严格，一般其最终的电源精度误差需要控制在设计目标的1‰以下，且其纹波不得在1‰以上。考虑到纹波自身的分类有高频与低频两种，而这两种纹波是基于开头频率表现的。如高频纹波就是受到开头频率的影响，必须通过滤波器进行控制。而低频纹波则是受到电网波动的影响，必须通过系统的负反馈来进行控制。
3.关于开关型稳压电源的电路设计
3.1关于系统下的补偿网络与相关相关设计应用。目前来说，对于开关型直流稳压电源系统来说，其补偿网络是通过PI或者PID的算法来设计与制作的。也就是说，PI调节器的主要作用是对抗高频纹波影响，也就是提高系统对于高频干扰能力的抵抗性，但对于PI调节器来说，动态性差的缺点是无法忽视的。目前来说，实际应用中通过引入微分算法后可以有效提高系统的响应速度。但其缺点也显而易见：一方面是由于零点的大量引入直接造成系统对于高频信号的敏感度大幅度提高，放大器在此情况下，很容易产生堵塞现象；另一方面则是当开关纹波的放大倍数得到增大时，放大器也会随之进入非线性区，这结果只会造成整个系统的不稳定。目前来说，对于这些缺陷是以超前滞后的方法来进行补偿的。
3.2关于开关型稳压电源的电路设计原理
3.2.1理想性技术指标如下：（1）输入交流：电压220V（50―60Hz）；（2）输出直流：电压5V，输出电流3A；输入交流电压在180―250V区间变化时，输出电压相对变化量应小于2%；（4）输出电阻R0
3.2.2关于开关型稳压电源的基本工作原理。当线性自流稳压电源处于低频率工作状态下时，那么调整管的工作由于其体积大，则其效率相应低，但当其调整管工作处于开关状态下时，那么其的工作表现就为体积小，效率高。
3.3开关型稳压电源的电路设计探究。从以上论述可以看出，开关型直流稳压电源系统其低功耗的特点是由于晶体管位于开关工作状态下时，对于功率调整管的功耗要求低。特别是对于理想状态下的晶体管来说，当其处于一种截止状态时，晶体管所经过的电流为0，相应的功耗也就为0；另一方面，由于开关型稳压电源系统的穿越频率较高，所以对于电路的动态响应速度得以提高，而且整个系统的响应速度不受低通滤波器的影响；另外，相对于直流470V的电压来说，并环穿越频率远未达到这一频率，输出只为48V，特别是其电压稳定性方式，经过测试，其低频纹波稳定率都在0.996以上，完全满足了设计要求。
4.结语
综上所述，在进行开关型稳压电源的电路设计时，小信号的模型选择是关键点。为了进一步提高开关型稳压电源系统的稳定性，超前滞后网络补偿原理有效地弥补了精度电源的纹波限制高的问题。通过实践也表明，开关型稳压电源的适用性非常强，必将为人们生活提供更好的服务。
参考文献：
[1]汤世俊.浅谈高性能开关型直流稳压电源[J].学术探讨，2011，（10）.
[2]樊思丝.高性能开关型直流稳压电源的设计探究[J].企业技术开发，2011，（03）.
[3]王滔.开关型稳压电源[J].科技风，2012，（11）.
一、开关式稳压电源的基本工作原理
开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um -矩形脉冲最大电压值；
T -矩形脉冲周期；
T1 -矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。
二、开关式稳压电源的原理电路
1、基本电路
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
2．单端反激式开关电源
单端反激式开关电源的典型电路。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1导通时，高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器T初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1整流和电容C滤波后向负载输出。
单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100W，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。
单端反激式开关电源使用的开关管VT1承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在20－200kHz之间。
3．单端正激式开关电源
单端正激式开关电源的典型电路。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感L储存能量；当开关管VT1截止时，电感L通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。
在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于50％。由于这种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50－200W的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。
4．自激式开关稳压电源
自激式开关稳压电源的典型电路。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。
当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流，使VT1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2中感应出使VT1基极为正，发射极为负的正反馈电压，使VT1很快饱和。与此同时，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，致使VT1退出饱和区，Ic开始减小，在L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压，使VT1迅速截止，这时二极管VD1导通，高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时，L2中没有感应电压，直流供电输人电压又经R1给C1反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压。
自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从，也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态，具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源，亦适用于小功率电源
5．推挽式开关电源
推挽式开关电源的典型电路。它属于双端式变换电路，高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管VT1和VT2，两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止，在变压器T次级统组得到方波电压，经整流滤波变为所需要的直流电压。
这种电路的优点是两个开关管容易驱动，主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大，一般在100－500W范围内。
6．降压式开关电源
降压式开关电源的典型电路。当开关管VT1导通时，二极管VD1截止，输人的整流电压经VT1和L向C充电，这一电流使电感L中的储能增加。当开关管VT1截止时，电感L感应出左负右正的电压，经负载RL和续流二极管VD1释放电感L中存储的能量，维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。
这种电路使用元件少，它同下面介绍的另外两种电路一样，只需要利用电感、电容和二极管即可实现。
7．升压式开关电源
升压式开关电源的稳压电路。当开关管VT1导通时，电感L储存能量。当开关管VT1截止时，电感L感应出左负右正的电压，该电压叠加在输人电压上，经二极管VD1向负载供电，使输出电压大于输人电压，形成升压式开关电源。
8．反转式开关电源
关键词：稳压电路；功耗；工作效率
0引言
直流稳压电源必须经过稳压电路和滤波电路后才能得到电压基本稳定、纹波相对较小的直流电，通过控制电路精确快速调整后，得到稳压精度和性能符合标准的直流电压。再经过滤波器滤波后，得到所需要的输出直流电。
1硬件系统结构
从实用性、精确度和检测设备实际等多方面考虑，采用单片机技术对电路进行处理，具有低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点，采用单片机技术的稳压电路。
总体设计方案主要为利用AT89C52单片机作为控制模块，电源模块运用直流稳压电源的工作原理，为转换电路提供所需的工作电压；数模转换模块运用数模转换器、运算放大器等元件将电信号进行处理，最终输出满足条件的电压值。上述组合配合键盘扫描模块、LCD显示模块等其他组件，把220V、50Hz交流电实现低电压直流0到30V可调输出。
硬件设计由AT89C52单片机作为控制中心。由电源电路、数模转换电路、显示电路和键盘电路等部分共同组成。系统的结构框图如下图所示。
2T89C52型单片机简述
单片机的主控系统如下图所示。XTAL1引脚和XTAL2引脚接时钟电路，XTAL1接外部晶振和微调电容的一端，在片内为振荡器倒相放大器的输入，XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端，在片内为振荡器倒相放大器的输出。1KST引脚为复位端，接在电容与P1.0P1.1、电阻并联处EA引脚为接地端。
P1.2三端与数模转换器5615相连，右侧接口分别与显示电路（ADO-AD7、A8-A10）和按键电路（A13、A14）相连。
3键盘电路
如图所示，键盘电路有“+”、“-”两个按键，分别同单片机P2.5、P2.6端口相连。按键功能顾名思义：“+”表示增加电压值、“-”表示减少电压值，按键一次改变的电压值为0.1V。电路主要由2个10kΩ的电阻组成，当有键按下时，电路中出现通路产生电流，传输到单片机中，单片机软件系统进行数据处理，分别将数字信号传递给数模转换器5615和LCD显示器。
4显示电路
设计的显示电路主要应用LCD液晶显示屏，考虑到液晶显示屏显示效果好，清晰直观，性价比高。标识端口D0到D7端口作为数据输入端，标识端口E、1KW、1KS作为控制信号输入端。显示屏上面共显示“Input”、“Output”两个数值，“Input”为单片机发送给5615的数值，“Output”为外输出的电压值。其电路连接如图所示：
5电源电路
本设计的电源电路主要包括降压、整流、滤波、稳压共四部分。工作主要通过外接电源输入220V、50Hz交流电，经过处理后，为转换电路输出工作所需的5V、±15V、30V、32V五个电压值，最大工作电流为IOMAX为1A，其主电路图详见附录B。由于电路图比较大，分为上下两部分电路着重对各组成进行分析阐述。
电源电路（上）如下所示，其工作目标为输出5V和±15V三个电压值。
（1）降压。此处的电源变压器（TR1）起降压作用，将220V交流电压变为整流电路所需的低压交流电。
（2）整流。电路的作用是将交流降压电路输出的大小、方向都变化的低电压交流电转换成单相脉动直流电。
（3）滤波。电路的主要元件是电容和电感，以电容滤波电路最常用，其特点是电路简单，输出脉动较小，输出电压平均值大，但输出电压随负载变化较大。
（4）稳压。经过滤波电路，输出电压虽已变得平滑，但输出电压会随负载变化较大，后面需接稳压电路。
根据本设计条件，稳压器选用型号为LM7815、LM7915和LM7805的三端固定稳压器各一个，分别用于输出三个电压值电源的稳压。
电源电路如下所示，其工作目标为输出32V和30V两个电压值。
经滤波之后，一条支路直接将32V电压输出，供数模转换电路LM317稳压器使用；另一支路连接LM317稳压器，并与电阻R2和R1并联，所输出电压为：U新=32V×R2/（R1+R2）=30V，通过计算可得R1：R2=1：23，由电路需满足负载要求，应选阻值较大电阻，使电压更稳定，因而选择R1=200Ω，R2=4600Ω。电容C2在输出前用于滤除小波纹，电路输出直流30V电压，供数模转换电路OPA454运算放大器输入。
6数模转换电路
本电路用于将数控部分传递来的数据信号转换成电压信号输出，也就是我们通常说的数模转换（D/A转换）。由于本电路图较长，分为前后两部分来阐述。
首先介绍下应用的几个元件。
（1）TLC5615串行数模转换器：输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍，并带有上电复位功能（把DAC寄存器复位至全零）。
（2）LM324四运算放大器：具有真正的差分输入，其最主要的优点是可工作在低至3V或者高至32V的电源下，共模输入范围更是包括了负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。其应用领域包括传感器放大器，直流增益模块和所有传统的运算放大器。
（3）OPA454运算放大器：它是一种低成本的运算放大器，其最大的优点是，可以有效输出10～100V范围内的电压值，并允许运用在标准低压逻辑电路中。采用此器件，主要用于电路的最后一级放大。
（4）LM317集成稳压模块：最广泛的电源集成电路之一，有固定式三段稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。其输出电压范围为1.2V到37V，能够提供超过1.5A的电流，此稳压器非常易于使用。
【关键词】高性能；数字化交流稳压电源；设计开发
中图分类号：TM71文献标识码A文章编号1006-0278（2015）09-148-01
一、高性能交流稳压电源的发展趋势
（一）智能化与数字化
目前在研制高性能、高精度、多功能的仪器设备时，几乎没有不考虑采用微处理器的。以微处理器为主体取代传统仪器设备的常规电子线路，将计算机技术与控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化仪器设备”。智能仪器解决了许多传统仪器不能或不易解决的难题，同时还能简化系统电路，提高系统可靠性，加快产品的开发速度。交流稳压电源一方面为仪器设备提供电能量，是仪器设备的“动力源”，另一面它本身就是仪器设备，因此，它有可能而且应当智能化。
（二）模块化
电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化；其二是指电源单元的模块化。我们常见的功率器件模块含有一单元、两单元、六单元直至七单元，包括开关器件和与之反并联的续流二极管，实质上都属于“标准”功率模块（SPM）。近年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块（IPM），不但缩小了整机的体积，更方便了整机的设计制造。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片，再把整个模块固定在相应的散热器上，就构成一台新型的电源装置。
由此可见，模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。
（三）绿色化
电源系统的绿色化有两层含义：首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染；其次这些电源不能（或少）对电网产生污染，国际电工委员会（IEC）对此制定了一系列标准，如IEC555、IEC917、IECI000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严重的高次谐波电流，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色交流稳压电源产品奠定了基础。
二、高性能数字化交流稳压电源的设计与开发
（一）功能设定
功能设定是交流稳压电源进行设计与开发的基础与依据。首先交流稳压电源的设计应当满足最基本的电源功能要求，从大的方面来说一个是供电功能―电源应当保证具有稳定的供电功能，另一个是保护功能：1.如果电路出现短路问题，可及时切断电源，当故障解决，可恢复原本工作状态；2.如果电路负载过大，应根据负载情况在一定的时间内自动关机（过载>>12o%，6oB后关机/过载大于lso%，2sB内关机；3.电压保护，电压过大或者过小都会对电源本身以及设备运行造成影响，因此当电压在264V以上或者176V以下时应及时使稳压电源关闭；4.过热保护，当逆变器的温度达到安全值以上时，应使稳压电源关闭；5.直流母线电流负载超过规定的1s0%时，应当使稳压电源关闭。
（二）电路设计
电路设计采用拓扑结构，交流电在整流桥予以整流处理后变为直流信号，这一信号再经由滤波电路到达逆变电路，逆变电路又将这一信号整合为交流信号，反向输回滤波电路，然后在隔离变压器的作用下，交流信号成为精密且稳定的电压。变化电路由逆变开关的各种器件所组成，有隔离与非隔离两种、隔离式的变化电路应用较为广泛，逆变装置应用的功率变换电路有三相全桥、单项全桥、半桥以及推挽等。
（三）控制系统
整个控制系统由八个模块组成，每个模块都有不同的功能分区：1.信号采集模块，对信息的采集有利于系统参数的设置，保证输出波形能够达到理想的状态，系统需要采集的信息包括电网与稳定电源的电流幅值、电压幅值以及频率；2.通信模块，技术人员对设备的操控与管理都需要通过通信系统来完成，稳压电源的通信模块有两个接口，Ethernet与RS485；3.键盘控制与屏幕显示模块，键盘可以取代开关完成对稳压电源的远程控制，完成对逆变器的开关，可对其进行菜单设置，输入或取消指令，查询信息与设置密码等、屏幕则可以将电源运行的状态，功率、电流、电压等参数都可在屏幕上作以展示；4.驱动模块，主要是指对逆变电路的驱动，有两种方式：a.对PWM信号的功率予以放大；h.将主控电路与PWM信号以及逆变电路的电气进行隔离；5.DSP单元模块，DSP是逆变主控芯片，可对IGBT予以瞬时保护，能够保证输出电压的稳定性，使波形达到理想状态，另外还能够产生脉冲信号以驱动IG-BT}OARM模块，ARM有着通信功能，它能将DSP收集到的运行数据传送给系统，也可以将系统发出的命令传输给DSP，它是人机互动实现的技术支持与基础；6.实时时钟，保证操作系统与运行系统时间的一致性，另外也可对系统参数与故障数据进行必要记录；7.保护与报警模块，系统在运行的过程中也在进行自我检测与保护，故障发生时可进行自主诊断，如有较大故障则发出警报.以警示灯或蜂鸣器进行警示。
三、结语
总而言之，交流稳压电源有着较高的稳定性、精确度与可靠性，其设计与开发对自测设备的运行有着重要的意义，随着科技的发展，交流稳压电源呈现出了数字化与高性能的特点，对其进行探究，有着一定的现实意义。
参考文献：
中图分类号：TN86文献标识码：A
Showing Board Production and Presentation of Principle of
Power Supply in series with the Fault Analysis
WANG Lihua
(Anyang Electronic Information School, Anyang, He'nan 455000)
AbstractThis article discusses showing board production and presentation of principle of power supply in series with the fault analysis, and the Demonstration of common faults. It has a positive effect for teachers in the teaching and learning Series power supply fault detection and analysis, and can help achieve good teaching results.
Key wordspower supply series; fault analysis; simulation; showing board
串联稳压电源是许多电子设备中常见的电路部件，其故障率比较高，电子信息专业的学生必须对稳压电源的工作原理、元件参数、故障现象与分析判断了如指掌。而实际上，大多数中专学生在校期间往往不能对稳压电源的故障做出正确分析和准确判断。为使学生在校期间能用尽量短的时间掌握这部分内容，我们根据几年来的教学经验制作了稳压电源示教板在教学中进行示范演示，收到了良好教学效果。
1 制作原理及方法
把原理图画在适当的三合板或其他板上，把各元件固定在电路图的相应位置。三合板背面用导线连接。指示表头可放在较大空间位置上，并留有线柱，因表头一般较小，上课时，可用实验室的安培表和伏特表连接。图上要标清元件符号和容量，负载L1、L2分别用12V、8W和12V、12W的汽车灯泡，以改变负载。故障开关用钮子开关，放置在故障元件附近。电路正常工作时，开关可拔到同一方向，不要标出正常时和故障时的位置，以利于考核使用。
2 各故障开关的使用
K1：断开正常，接通时可模拟变压器次级短路、初级短路、整流二极管击穿、保护电容击穿故障。现象为：BX1 断或A1 初级电流很大；整流滤波输出电压U2 指示为0，电源输出U3 指示为0。[注：K1 接通时间要短]
K2：断开正常，接通时可模拟滤波电容漏电。现象为整流输出电压U2 降低，电源输出电压U3减低，稳波电压增大。[注：K2 接通时间要短]
K3：断开正常，接通时可模拟调整管BG5 击穿故障。现象为整流输出电压U2 正常，电源输出电压U3 升高到15-20V，且不随W的调节而变化。
K4：接通正常，断开时可模拟BG5 截止或开路损坏故障。现象为整流输出电压U2 正常，电源输出电压U3 为0。
K5：断开正常，接通时可模拟BG6 击穿或饱和时故障。现象为电源输出电压U3 升高到15-20V，且不可调。
K6：接通正常，断开时可模拟BG6 开路或截止时故障。现象为整流输出电压U2 正常，电源输出电压U3 为0。
K7：断开正常，接通时可模拟BG7 饱和或击穿损坏的故障。现象为电源输出电压U3 降为6-7V，且不可调。
K8:接通正常，断开时刻模拟稳定二极管开路损坏故障。现象为电源输出电压U3 为20V。
K9：断开正常，接通时可模拟BG8 击穿损坏故障。现象为整流输出电压U2 正常，电源输出电压U3 为0。
K10：接通正常，断开时可模拟BG7 截止、开路损坏、W中心抽头开路故障。现象为电源输出电压U3 为15-20V。
K11：接通正常，断开时可模拟滤波电容容量变小故障。现象为电源输出电压U3 降低，纹波电压增大。
3 教师可在以下几个方面做演示教学
（1）元件识别。利用示教板上的实际元件帮助学生识别电源部分元件的型号和参数，使其掌握元件的使用方法。
（2）分析稳定原理和性能。变压器初次接上交流调压器，电源输出端接上负载（12V、12W灯泡），改变输入电压，观察电源输出电压的变化情况。再将输入电压调到220V，改变输出负载（12V、12W、12V、8W，空载三种情形），观察输出电压变化，分析稳定原理和性能。
（3）输入接220V电压，输出接正常负载（12V、12W灯泡），演示测量电源正常工作是的有关数据，使学生掌握测量数据的方法。这些数据为：变压器初级220V，次级17V，整流输出电压20V左右，电源输出电压12V，初级交流电流0.2A左右，直流电流1A左右，各晶体管的管脚电位。教师要根据测量情况，讲解分析三极管的工作状态，二极管、三极管、电容的耐压参数。
（4）利用示教板的实际数据讲解小型稳压电源的设计。
（5）故障现象演示与分析举例。
图 1
模拟：开关K1 接通模拟BG4 被击穿的情况。
演示：现象为开机时电源输出U3 为零。
分析：首先，检查保险或其他元件是否有损坏，或者用万用表测试有关测试点电压，以分析故障部位。通过观察发现，直流保险BX2 完好，交流保险BX1 断。由此可分析，故障出在变压整流和滤波电路上，而稳压电路和负载电路正常。同样，用万用表测试电压会发现整流滤波输出U2 为0，也会得出同样的结论。由于交流保险BX1 断开是短路造成的，短路原因有：滤波电容击穿；整流二极管或保护电容击穿；变压器初级或次级短路。确定故障元件必须借助于万用表。可关掉电源，对怀疑元件逐一检查，查滤波电容两端电阻，阻止不为0，可排除滤波电容击穿；查四个整流二极管的正反向电阻，用万用表?0欧姆档进行测量，可发现BG2 两端电阻正反向都为0，即怀疑BG4或C4击穿，分别焊下BG4 或C4 进行判别确定。对变压器初次级短路可用测试电阻和电压的方法确定。
本演示操作分析：可使学生学会根据故障现象确定故障部位、故障元件的思路和方法。
故障现象：不接负载，电源输出电压U3 为20V，整流滤波输出U2 为20V。比较故障时电压指示和正常工作时电压值，可知造成这种现象的故障部位在稳压电路。故障原因可能是BG5击穿或BG6击穿；讲BG7开路，W中心抽头开路，BG8开路，分析如图1。
至于是由哪个元件损坏造成，可以用下面两种方法检查。（1）电压测试：分别检查各个晶体管的各脚电位，与正常值进行比较判别。（2）电阻测试：用R?0档在路测量每个晶体管PN结的正反向电阻，判别三极管是否有损坏。
对造成这种故障的原因，可分别用故障开关进行演示。对其他故障的观察分析和演示，教师可根据情况自行设计，必要时也可让学生亲自操作分析，以提供学生的动手能力和分析问题的能力。（1）有条件的可利用示教板观察输出电压的纹波电压。利用示波器或电子毫伏表进行测试，可分析纹波电压对电视机和其他电器设备的影响。（2）利用示教板可考核学生对稳压电源的各方面知识的掌握程度。如工作原理分析、元件选用、故障检测与分析等。
【关键词】同步降压；降压控制器；场效应管
【Abstract】A low voltage， high current Buck DC/ DC switching power supply with a synchronous buck controller LM5119 core and a low loss MOSFET and a forward topology is designed. It is composed of a filter circuit， a synchronous control circuit and a DC/DC Buck circuit. The filter circuit uses the parallel capacitor to reduce the ripple voltage. After testing， the efficiency of the power supply is greater than 92%， the ripple factor 0.063%-0.238%， the load effect of 0.0889%， the source effect 0.0056%-0.011%. The performance indicators are better than the marketed product level.
【Key words】Synchronous Buck； Buck Controller； FET
0 引言
随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用，人们对其需求量日益增长，并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨重的线性电源。随着电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务。信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而不断促进了开关电源技术的发展。
1 研究目的
现在，市场上的高精密开关电源普遍价格较高，一般均在数百及千元以上，而且性能指标并不算很高，且性能指标更高的价格昂贵。我们希望可以设计出一款成本较低、各方面性能可以和市场性能较高的产品相媲美的一款稳压电源，以借此机会来锻炼一下自己的动手能力，将自己所学到的知识运用到生产实践中。
2 方案论证
2.1 PWM控制方案
方案一：采用单片机产生PWM
单片机编程产生的方波信号，易于调节、纹波小、抗干扰能力强。但在完成相应要求的同时，因51单片机资源有限，在控制中需要用到PWM调制和A/D采样，用51单片机产生高频的PWM比较困难，而且会造成程序不稳定，况且A/D转换还需要外部器件，成本也较高。
方案二：采用TL494产生PWM
TL494是一个固定频率的脉冲宽度调节电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节。但电路较复杂，搭建困难。
方案三：采用LM5119炔康缏凡生PWM
LM5119 是一款双同步降压控制器，适用于高电压或各种输入电源的降压型稳压器应用。其控制方法基于采用仿真电流斜坡的电流模式控制。电流模式控制具有固有的输入电压前馈、逐周期电流限制和简化环路补偿的功能。使用仿真控制斜坡可降低脉宽调制电路对噪声的敏感度，有助于实现高输入电压应用所必需的极小占空比的可靠控制。LM5119 的工作频率可以在 50 kHz 至 750 kHz 范围内设定。LM5119 可利用自适应死区时间控制来驱动外部高边和低边 NMOS 功率开关管。用户可选的二极管仿真模式可实现非连续模式操作，提高轻负载条件下的效率。具有自动切换外部偏压功能的高电压偏置稳压器可进一步提高效率。其他功能包括热关断、频率同步、打嗝 （hiccup） 模式电流限制和可调输入欠压锁定。该器件采用有芯片连接焊盘的功率增强型无引线 LLP-32 封装，以帮助散热[1]。
采用LM5119内部电路产生PWM的优点是电路稳定性强，定时电阻Rt和AGND引脚之间连接的外部电阻可设定LM5119的开关频率，Rt可同步内部振荡器至外部时钟，使振荡器产生相应的PWM波。
通过比较上述三种方案及结合设计要求，可以看出方案三明显优于其他方案，所以采用方案三进行设计制作。
2.2 主回路拓扑方案
DC/DC主回路拓扑采用半桥Buck电路，通过LM5119的HO和LO端输出的PWM控制2个MOS管实现交替导通，通过电感Lo和电容Chb的充放电实现降压。减小了原边开关管的电压压力，电路结构简单，可适用较高频率电路。
3 产品（作品）设计与制作
3.1 输入输出电压设定
输入电压范围设定为12-20V，中心工作电压16V。输出设计为两路：一路输出9V、5A；另一路输出5V、9A。通过对芯片使能端的设置，可以实现任一路输出，也可以同时输出，并且两路可以各自独立工作，互不干扰。
3.2 滤波电容选用
（1）输入电容Cin：经过不断实验尝试，我们选择了6个2.2uF的陶瓷电容并联，实现梯级滤波。
（2） VIN滤波器Cvin：考虑到需防止注入到VIN引脚的高频开关噪声引起电源故障，我们选用了0.47uF的陶瓷电容。
（3） UVLO分压器Cft：考虑到为分压器提供滤波，我们选用100pF的陶瓷电容。
（4） VCC电容Cvcc：考虑到需要为HO驱动器和自举二极管提供峰值瞬态电流，并为VCC稳压器提供稳定性，我们采用了0.47uF的电解电容。
（5）输出电容Co：考虑到输出电容器需平滑电感纹波电流引起的输出电压纹波，并在瞬态负载条件下提供充电电源，我们选用了两个220uF的电解电容作为主输出电容，并加入两个22uF电容，进一步降低输出电压纹波和尖峰。
3.3 开关管选用
开关管一般采用IGBT或MOSFET，IGBT的优点是耐压高，但导通内阻大，损耗大；MOSFET优点是导通内阻极小，但耐压不高，但考虑到输入输出电压均不高，且要求损耗小、体积小，所以选用贴片式低损耗MOSFET[2]。
3.4 输出电感制作
进口贴片电感价格太高、采购耗时长，而且参数不可改变，所以我们采用自制电感，可以很方便通过改变电感线圈匝数而改变电感参数。
3.5 电路原理图设计
根据设计方案和芯片使用说明，我们自主设计了工作原图，由于在制作期间，需要多次调整参数，所以画的原理图未标出参数的具体数值，以便随时调整元件参数。原理图是使用ALTIUM DESIGNER软件设计的。原理图见图1。
3.6 PCB设计
为了使控制芯片元件布局紧凑且达到良好效果，PCB板采用四层设计，让电源和接地各占一层，并进行分区，避免信号地和模拟地之间的串扰。由于电源线、接地线不再占用顶层和底层板面资源，所以可以将元器件布置得更紧凑，芯片工作状态更好，可以获得极佳效果，PCB板图见图2
3.7 产品制作
根据设计要求，我们通过反复论证确定了元件参数、型号和数量，并选购所需材料。然后精心制作，虽然绝大部分元器件采用贴片封装，但我们都采取了手工焊接，实践证明效果很不错，作品实物图见图3。
4 总结
4.1 本产品（作品）的性能
本产品制作成本约为100元左右，而市场精密电源售价一般在数百甚或千元以上，我们的产品成本远远低于市场同类产品的价格，与我们同等价格的产品测出的性能指标比我们的产品性能指标相差一个数量级。纹波测试见图4
从表1可以看出，我们产品的成本低、效率高，性能要远远高于市场水平，具有较大的发展前景。
4.2 本产品（作品）的创新点
（1）采用四层PCB板设计、元器件布局紧凑合理，电源工作状态良好。
（2）自制电感线圈，替代了进口产品，不仅使电源综合成本降低20%以上，而且感参数可以自行调整。
（3）本产品制造成本低，而性能指标高（见表1），主要指标均高于市售产品水平。
（4）极高的效率，对于满载输出45-90W的电源（单路输出45W，双路输出90W）达到92.3%的效率，已差不多到了极限。
（5）采用节能设计，轻载时可以启用二极管仿真模式，可以实现高效输出；重载时，禁用二极管仿真模式，增强带负载能力。
【参考文献】
关键词：网络图论；节点导纳矩阵；稳压电路；串联反馈
中图分类号：TM13 文献标识码：A
文章编号：1004373X(2008)0516504
Research on Analysis of Transistor Constant-voltage Circuit Based on Feedback in Series
LI Rong,WANG Xiaohong
(Shaanxi Polytechnic Institute,Xianyang,712000,China)
Abstract：In this paper,based on the view point of network graph theory,we build the mathematics model of linear network which contains controlled devices.Then,the explicit function descriptive relationships of the electric parameter which belong to the whole network are given out.Using the parameter separating out method,we resolve the problems of the electronic circuit model.As a result,we make the network analysis systematically and build the foundation for the computer analyzing and designing.According to the characteristics of electronic circuits,a node-matrix analytical method is used to deduce the analytic equations.These equations are used to computing the constant-voltage coefficient,the output resistance of the constant-voltage source.Furthermore,we analyze the performance alternation of the constant-voltage source caused by the changes of circuits′ parameters and structure qualitatively and quantitatively.
Keywords：network graph theory;node matrix;constant-voltage circuit;feedback in series
1 串联反馈型晶体管稳压电路的计算模型
串联反馈型晶体管稳压电路中含有的元器件种类繁多，把他作为我们研究问题的对象， 使得研究结果具有普遍性。串联反馈型晶体管稳压电路如图1所示。图中，[AKU・]i为电网电压经变压、整流、滤波后的输出电压值；VT1为调整管，VT2为放大管，VD为稳压管， 内阻为r。假设，VT1的参数为rbe1,β1；VT2的参数为rbe2,β2。
根据电路图可知电路有5个独立节点，输入为节点1，输出为节点5，其余节点按顺序标于图中。
根据放大电路导纳矩阵的建立方法，可以对此电路建立计算模型。
(1) 首先去掉晶体管VT1和VT2，写出剩余部分电路的导纳矩阵。
此导纳矩阵即是用来描述串联反馈型晶体管稳压电路的数学模型。对于稳压电源而言，我们所关心的是稳压电源的输出电压是否恒定、输出电阻是否很小、稳压系数是否很小。有了稳压电源的数学模型，下一步的问题就是如何对数学模型进行求解。
2 串联反馈型晶体管稳压电路性能指标的求解
2.1 串联反馈型晶体管稳压电路性能指标的求解
对于直流稳压电路来说，可以假设有两个外加恒流源电流，分别记为[AKI・]│1和[AKI・]│n，方向以从外节点流入为正。这样整个电路的方程组包括反映信号源和负载的方程各一个。由于对外只有两个节点，可以用两个方程来描述，再考虑外加恒流源和支路电流关系的两个方程，总共6个方程来描述。利用直流稳压电源的节点导纳矩阵，可以得到端口方程：
式中，Δ为稳压电路节点导纳矩阵的行列式；Δ11为此导纳矩阵中位于第1行第1列的元素所对应的代数余子式；Δn1为此导纳矩阵中位于第n行第1列的元素所对应的代数余子式；Δ1n为此导纳矩阵中位于第1行第n列的元素所对应的代数余子式；Δnn为此导纳矩阵中位于第n行第n列的元素所对应的代数余子式。
由图1可知[AKI・]│1=[AKI・]1,[AKI・]│5=[AKI・]5，并代入式(6)，得:
式(11)和式(13)就是描述稳压电路质量指标的解析式，从而作为求解稳压电源的质量指标的依据。对于直流稳压电源来说，只要建立形如式(3)的节点导纳矩阵，并计算出他的行列式以及相应的代数余子式Δ,Δ11,Δ15,Δ55,Δ11,55，代入式(11)或式(12)以及式(13)或式(14)，就可以求出稳压电路的稳压系数及输出电阻。
3 参数变化和电路结构的改变对稳压电源性能指标的影响
用以衡量稳压电源稳压特性的指标是质量指标。在电子线路中常用的质量指标有稳压系数输出电阻和纹波电压等。对于稳压电源来说，稳压电源的输出电压越稳定、输出电阻越小、稳压系数越低，稳压电源的稳压效果就越好。通过对稳压电源的分析，根据不同的需要可以采用不同的方法来改变相应的质量指标。下面针对几种不同的方法给出相应性能指标的解析式。
3.1 参数变化对稳压电源性能指标的影响
造成电路参数变化的原因大致有两种:第一种是自然条件发生变化引起的。常见的有环境温度的变化，会造成晶体管输入电阻rbe、电流放大系数β等发生变化，势必会造成晶体管节点导纳矩阵中的元素值发生变化；第二种是人为因素造成的，比如改变电阻值，更换晶体管等，也会改变晶体管节点导纳矩阵中相应的元素值。这两种情况，仅仅是改变了放大电路导纳矩阵中的某些元素的值，并不会改变放大电路的节点数。在分析参数变化对稳压电源性能指标的影响时，可以采用相关的解析式求得相应的数值和参量变化后性能指标的相对变化率。
在此以更换调整管为例，说明其对稳压电源的性能的影响。为了提高稳压电源的输出电流，我们可以采用大功率的晶体管作为稳压电源的调整管。此时电路的节点数不发生变化，放大电路的附加矩阵[WTHX]Y[WTBX]δ就是调整管的节点导纳矩阵[WTHX]Y[WTBX]VT1，既有:
式(15)中的行号、列号b,c,e应分别与晶体管的基极、集电极和发射极在稳压电源中的实际编号相对应。对于┩1所示的串联型直流稳压电源来说，b,c,e分别对应于节点2、节点1和节点50,在式(15)中，他的二阶及二阶以上的高阶子式的行列式都为零，只有6个一阶子式为非零值，可以找到由[WTHX]Y[WTBX]δ造成的相应代数余子式的增量值：
到第e行上，然后去掉第b行第b列构成的累加代数余子式；Δij,(c+e)(b+e)为在[WTHX]Y[WTBX]矩阵中去掉第i行第j列，把第c行加到第e行上，把第b列加到第e列上，然后去掉第c行第b列构成的累加代数余子式。
有了式(16)，可以得到更换晶体管之后对稳压电源性能指标造成的影响：
(1) 稳压系数
3.2 电路结构的改变对稳压电源性能指标的影响
为了改善电子电路的性能，可能需要添加一条支路，或者把原有的某条支路改变接点的位置，或者插入某个环节，或者将两个节点短路等，这都使得电路结构发生一定的变化。这种变化不仅改变了导纳矩阵中元素的位置，甚至会扩大或缩小导纳矩阵的阶数。为了方便分析问题，假设放大电路的节点数不变，从而研究电路结构发生某种变化对稳压电源性能指标产生的影响。
3.2.1 在不同节点处加接电容对纹波系数的影响
对于图1所示的串联反馈型晶体管稳压电路，为了减小纹波系数，常采用对地跨接一个大电容的方法来实现。至于这个电容的容值有多大，接在哪个节点上，我们要经过理论计算和实际物理实验加以验证并得到确定。下面针对此电路，求解在不同的节点处跨接相同电容的情况下的纹波系数的解析式。
(1) 在i=2,k=0处跨接电容C1，此时附加矩阵为：
参考文献
［1］汪蕙,王志华.电子线路的计算机辅助分析与设计方法[M].北京:清华大学出版社,1996.
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［3］康华光.电子技术基础模拟部分[M].4版.北京:高等教育出版社,1999.
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［5］沈尚贤.电子技术导论[M].北京:高等教育出版社,1986.
［6］邓汉馨,郑家龙.模拟电子技术基本教程[M].北京:高等教育出版社,1988.
作者简介
李 戎 女，1960年出生，陕西工业职业技术学院副教授，硕士。
【关键词】模拟电子技术；演变形成；研究；适应能力
模拟电子技术主要由以下几个方面构成：首先是含线性元器件以及非线性元器件组成的电子元器件，其中含线性元器件包括有电阻、电容以及电感等，非线性元器件包括有二极管、三极管等；其次是基本放大电路，其主要是以基本电子元器件所构成，基本放大电路主要有共基、共射、共集三种形式的放大线路；最后是基本典型应用电路。本文主要研究了模拟电子技术电路的演变形成过程。
一、功率放大电路的演变
功率放大器能够为电路提供足够大的负载信号功率。在一定的条件下（正弦波输入、输出基本不失真）。在电路参数确定的情况下，负载可能获得的最大交流功率就是最大输出功率。输出大功率的能源来自电源提供的功率，在一定的输出功率下降低直流电源的功耗能够很好的提高电路的效率。功放在输入信号的控制下会成为功率变换器，其作用是将电源的直流电转换为负载需要的信号功率，由于功放管本身就会产生较大的耗散功率，因此为避免出现发热现象，所以应当加入例如散热片等保护装置，在特殊情况下还需要应用其它保护措施。在进行操作时若想提高效率必须进行无用管耗的减少，以实现有用输出功率的提高，基于此，对于功放的静态设置应定为乙或丙类状态下。已知的基本共集电极电路的特点是功放在电压由多级电压放大器提供时，只能承担良好的带负载或电流的放大能力，功放能够基于此进行演变。
二、稳压电源电路的演变
（一）稳压电源电路的特点
（1）作为电子设备能源的直流稳压电源，其与其他功率放大器一样需要输出大功率，并且需要在总负载状态下运行工作。
（2）直流稳压电源与供方有一个不同点，就是直流稳压电源是一个能源转换电路，其能够把需要的直流电通过电网交流电进行转换得到，由于其在负载变化以及交流电网波动的情况下还能够使直流电压保持稳定，固称为稳压电源，直流电源的核心就是其的稳压环节，电路相对而言也比较复杂。
（二）稳压电源电路的演变过程
基本共集电极电路能够满足以上两个特点，是电压的负反馈，在输出电压时能够满足稳定运行要求，因此可以直接利用已知的射极跟随器组成稳压电路，在电路中交流电通过电容和整流的过滤，形成直流电压，为防止输入端交流电网出现波动现象，需要介入稳压管，实现基极的稳定电压，同时也有利于射极跟随输出电压的稳定。为防止输出端的负载发生变化，通过电压负反馈对输出电压进行稳定处理，变化的电压可以选择利用调整管承受，同时由于调整管与负载是串联着的，因此又称为串联型稳压电路。在该电路中由于静态设置使调整管处于甲类线性放大区，因此会造成效率低、管耗大等问题，在这种情况下，若想提高效率，应当演变从类状态的设法，但是由于稳压电路不能够对外开输入信号进行放大处理，因此只能对调整管进行处理，使其处于开关状态，以此降低管耗。
（三）其他稳压电路的形成
在串联型稳压电路中，如果甲类的静态设置的调整管在线性放大区，就会产生许多不利的因素，例如管耗大、效率低等，为了避免这些问题的出现常常使用的是乙类状态的演变方式，但是这种情况也有弊端，其对于外来输入信号无法进行相关放大处理，因此只能使调整管保持在开关状态，以此来降低管耗量。在此基础上，利用比较器控制和调整输出电压的反馈信号与外加振荡的三角波输出信号，使管导通与截止相互转换工作，进而利用滤波实现直流电压的输出，形成串联开关调整型稳压电路的演变。
综上所述我们可以得到，若想直接进行有源负载、恒流源以及各种差分放大器的演变形成就需要应用到基本共射极电路，各种运放的线性与非线性应用电路的形成可以利用基本反馈电路。
三、结束语
本文通过分析模拟电子技术的功率放大电路以及稳压电源电路的演变，总结归纳了模拟电子技术从已知到未知放大电路的一般规律和方法，阐述了其对放大电路中的各种电流、电压等较强的适应能力。
参考文献
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