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基于MCU的数控直流稳压电源 摘要：本项目设计制作一个输出电压范围（6~12V）可调节和输出电流范围（0~500mA）可调节的数控直流稳压电源。直流稳压电源通常是由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。其中难点在第四部分，本项目设计制作的是一个串联型线性稳压电路，主要包括基准电压电路，调整管，比较放大，取样电路四个单元模块。我们将基准电压设计成一个数控基准电压，则稳压电路就可以构成一个数控的稳压电源。此基准电压通过单片机的A/D转换实现，通过双运算放大器LM358与取样电压进行比较放大，输出电压通过调整管得到稳定，并通过单片机的D/A转换将采样电压，采样电流转换成输出电压电流并用数码管显示出来。本项目制作的数控直流稳压电源具有结构简单、调节方便、输出电压稳定性强、纹波电压小等优点。 关键字：数控直流稳压电源；基准电压；取样电路；单片机 1 设计要求 （1）输出直流电压调节范围6~12V，纹波小于20mV。 （2）输出电流0~500mA。 （3）按键设定输出电压值，分辨率为0.1V。 （4）用数码管显示稳压电源输出电压值，当输出电压为12.1V时，数码管 显示“12.1”。实时采样并显示输出电流，显示分辨率为1mA 2、方案设计与论证 2.1 调整管部分 调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的保证，它的选用主要考虑其极限参数ICM，U（BR）CEO和PCM。调整管极限参数的确定，必须考虑到输入电压UI由于电网电压波动而产生的变化，以及输出电压的调节和负载电流的变化所产生的影响。 调整管集电极最大电流为： 　 ICmax≈IEmax （1） 当电网电压最高，即输入电压最高同时输出电压最低时，调整管承受的管压降最大 即UCEmax=UImax－×UCEmax （3） 实际选用时，还要考虑留一定的余量。 2.1.1 方案一：中功率三极管：BD681 （NPN），BD682 （PNP） 　　　　　　　　　图１　中功率三极管BD681参数特性图 2.1.2 方案二：达林顿功率晶体管：TIP122（NPN），TIP127（PNP） 图2　中功率三极管TIP122参数特性图 2.1.3 方案比较与选取：比较方案一与方案二，两种类型中功率三极管参数都满足要求，理论上两者都满足要求，由于实验室只有TIP122,所以本设计选择方案一的中功率三极管。 2.2 运放的选取 运放指标： ， (4) 运放输出电流： (5) 运放输出电压： (6) 运放电源电压：必须大于运放的输出电压，因此选取电源电压18V。 查看LM358芯片数据手册见附页图16：其输出电压典型值为28V，满足要求，而LM353，OP07与LM358相比差一些。本设计选择LM358芯片。 3、系统总体设计 3.1 串联型稳压电路 串联型稳压电路图如下图3所示： 图3 串联型稳压电路图 稳压原理：当由于某种原因（如电网电压波动或负载电阻的变化等）使输出电压Uo升高或降低时，采样电路将这一变化趋势送到A的反相输入端，并与同相输入端电位UZ进行比较放大：A的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）：因为电路采用射级输出形式，所以输出电压Uo降低（升高），从而使输出电压得到稳定，可简述为： 稳压电路的输出电压为： (7) 3.2 基于MCU的数控直流稳压电源 由稳压电路的输出电压表达式（7）知，输出电压与基准电压为线性关系，当改变Uz的大小，则输出电压也将发生变化。如果此基准电压是一个数控基准电压，则此稳压电路就可以构成一个数控的稳压电源。数控基准电压源的原理框图如图4所示： 图4 数控基准电压源的原理框图 由于该项目要求使用单片机完成系统的控制部分，单片机的数码管显示值是通过取样电压和取样电流直接获取的，故系统的总体原理框图如图5所示： 图5 系统的总体原理框图 3.3 总体设计原理电路图如图6所示： 图6 总体设计原理电路图 4、单元电路理论计算与设计 4.1 电源电压的选取 由于输出电压在6V