基于STM32单片机数控直流稳压电源设计.doc

基于STM32单片机数控直流稳压电源设计 目 录 TOC \o "1-3" \h \z \u 引 言 1 1.总体方案设计 1 1.1数控稳压电源原理 1 2.系统硬件设计 2 2.1单片机控制电路 2 2.2电压电流控制电路 3 2.2.1 MOS管选择 3 2.2.2MOS管驱动电路 4 2.3电压控制电路 5 2.4电流控制电路 5 2.5供电电路 6 3.软件设计 7 结 论 9 摘 要 数控稳压电源核心处理器采用的32位基于ARM核心的微控制器STM32，0.8英寸数码管显示电压电流值，数控直流稳压电源供电电压220V市电，单电源输出，输出电压范围：0~30V ，输出电流范围：0~4A，电压步进值：1V/0.1V，电流步进值：10mA/100mA，利用矩阵薄膜键盘、旋转编码器可任意调节电压、电流值。 关键词 数控稳压电源；STM32单片机；MOS管控制 嘉兴职业技术学院毕业论文（设计） PAGE 10 引 言 电源技术特别是稳压电源技术在工程技术方面使用性很强，在各个行业里得到了广泛的应用。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[1]。目前使用的直流稳压电源大部分是线性电源，利用分立元件组成，体积大，效率低，可靠性差，操作使用不便，自我保护功能不完善，故障率高，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。当在外在电压波动或负载电流变化的时侯也会使输出电压有所改变。供给电子设备的电压源的不稳定,会使设备产生很多问题。所以，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。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，系统的一些电力电子理论基础在那期间刚刚建立。这些理论的研究为其后来电源的发展提供了一个较好的基础。在以后的电力电子发展中，数控电源技术的发展得到了长足的进步。不过其产品存在数控程度要求达不到、分辨率不够高、功率密度低、可靠性比较差等缺点。因此稳压电源以后主要的主要发展方向，是针对上述缺点不断的进行改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控源的发展提供了有利的条件。数控稳压电源是电子行业发展的必然产物[3，7]。近年来，随着电子技术的发展可调稳压电源应用的越来越广泛。目前，由各种单片机构成的数字稳压电源产品越来越多，已被广泛用于家庭电器、工业电器、军事电器等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由于它扩展能力很强,功能日趋完善而扩展到人们生活的各个方面。 1. 总体方案设计 1.1 数控稳压电源原理 以高性能单片机作为核心控制器，设计了AD电压电流检测电路、驱动电路、人机交互，MOS管电路为数控稳压电源主电路。检测电路为电压、电流值反馈回路，通过A/D采集到单片机，与预置值进行比较，作为单片机进一步调节PWM占空比的依据，单片机输出DA信号，通过控制电路控制MOS管的导通和关断时间，来获得实际所需的电压、电流值。 图1－1 总体框架图 2. 系统硬件设计 2.1 单片机控制电路 以STM32F103ZET6单片机作为该数控稳压电源的控制芯片，该芯片是32位基于ARM核心的带512K字节闪存的微控制器[2]。具有72MHZ工作频率，高达64K字节的SRAM和512K字节的闪存程序存储器，带4个片选的静态存储器控制器，支持CF卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器[10]。11个定时器、3个ADC转换时间1μs、13个通信接口（2个I2C接口、5个USART接口、3个SPI接口传输速率18M位/秒、CAN接口、USB2.0接口、SDIO接口）、2个12位DA转换器、12通道DMA控制器、多达112个快速I/O端口。 图2－1 STM32单片机 2.2 电压电流控制电路 2.2.1 MOS管选择 因本设计要求输出电压范围：0-30V ，输出电流范围：0-4A，根据IRFP460相关参数： 漏极至源极电压(Vdss)： 500V 电流 - 连续漏极(Id)： 20A 静态导通电阻Rds(on)= 0.25 功率 - 最大： 260W 所以选择型号为IRFP460的N-MOS. 图2－2 IRFP460 2.2.2 MOS管驱动电路 MOS管控制电路采用的是由两个小功率的NPN和PNP三极管组成的射极跟随器[5]。射极跟随器指的是：信号从基极输入，从发射极输出的放大器[4]。其特点为输入阻抗高，输出阻抗低，因而从信号源索取的电流小而且带负载能力强，从而能跟快速的最MOS管进行控制，在MOS管控制管脚上加了个TLP521光耦是为了使单片机能直接控制MOS管开关，同时光耦起到信号隔离作用[1]，防止MOS