直流稳压电源设计方案书.docVIP

第1章 绪论 1.1 系统背景 “电源”包括电子电源和化学物理电源。“电子电源”位于电网（市电与负载之间。对由电网获取的电能进行变换和控制，向负载提供优质电能的供电设备。它涉及的范围有多大，业内人士说法不一，本文重点介绍中小功率的电源设备。为了叙述方便，以下简称电源。 现在，TI公司已经研发出了多款数字式PWM控制芯片。目前主要是UCD7000系列、UCD8000系列和UCD9000系列，它们将成为下一代数字电源的探路者。它们总体上既包括硬件部分，还要做软件编程。硬件部分包括PWM的逻辑部分、时钟、放大器环路的模数转换、数模转换以及数字处理、驱动，同步整流的检测和处理等。先进半导体制程技术不但让元件变得更小更快，它们还需要更低 (密度更大) 的供应电压和更高的供应电流；在此同时，最终系统的功能持续提升，体积和平均售价则不断下降。这些因素迫使电源供应设计人员随着产品世代交替不断开发更精确、响应速度更快、效率更高、体积更小和成本更低的电源供应。面对这些问题，传统模拟控制解决方案正逐渐变得束手无策。数字的精准和演算法特性可用来发展更先进的演算法以提高系统效能，例如执行非线性控制来改善暂态响应能力。它的高整合度带来精巧而低成本的控制解决方案，可程式能力则会促成硬件平台标准化和软件客制化以提高生产效率和加快新产品上市时程。传统模拟控制使用比较器、误差放大器和模拟调变器等零件来调整电源输出电压。虽然这些为人熟知的电路架构已经使用数十年，它们仍受到许多限制。举例来说，模拟控制电路因为使用许多零件而需要很大空间，这些零件值还会随着使用时间、温度和其它环境条件而变动并对系统稳定性和响应能力造成负面影响。模拟控制的控制响应特性是由离散零件值决定，因此无法为所有电源值或负载点提供最佳化控制响应；除此之外，模拟系统的测试和维修都非常困难。数字控制型交换式电源供应的灵活特性让它们在许多方面胜过模拟技术。数字控制和模拟控制一样都採用闭迴路回授控制理论来稳定电源供应的输出电压，只不过数字控制型电源供应会用模拟数字转换器把模拟参数 (输入和输出电压以及电流等) 转换成数字，然后完全在数字域里对这些参数进行必要处理。它会立即将输出电压转换成数字资料并传送给数字控制器，再由数字控制器利用这些资讯计算新的控制输出。相较于模拟控制器，在数字域执行控制计算可以提供许多优点。数字的演算特性使它能发展出更复杂的控制演算法，例如即时改变控制响应特性让电源供应在各种输入电压或负载点下都能达到最理想的操作结果。数字化电源供应还具备完整的可程式能力，这使它们的修改非常容易。数字控制可以省下原本需要外接的临界值设定和时序零件，不但节省成本和电路板面积，还能避免离散被动元件的生产变异、温度梯度和零件公差等问题。它还能发挥各种经济优势，包括更低成本、更大的最终产品市场和更多的使用者IP内容。还能让硬件平重复使用、加快上市时程以及减少开发成本与风险，例如我们可以利用一种硬件平台设计多种电源供应，再透过不同轫体满足各种最终系统的独特要求。这种弹性可以加速上市时程和减少库存，设计人员只要修改轫体就能发展出不同的电源供应。LM317集成稳压电路用单片机AT89S51与ADC0809设计数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，四位数码显示出电流为2.2A，输出电压范围为1.25～37V1，2脚之间为1.25V电压基准。为保证稳压器的输出性能，R1应小于240欧姆。改变R2阻值即可调整稳压电压值D1，D2用于保护LM317。Uo=(1+R2/R1)*1.25该线路可调电压1.25V--20V,输出电流1.5A，需要加装足够面积的散热片。LM317内部有过压保护、过热保护、短路保护等，线路设计还增加反向电动势抑制功能，完全适应DC模型机车使用，调节平滑，制作和使用都很方便。稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，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。输出不仅可以在~30V的范围内连续可调,而且它有良好的稳压性能,较高的调整灵敏度。可以作收音机、录音机、游戏机的外接电源,也可作液晶彩色电视机或小型黑白电视机的外接电源。直流稳压电源的技术指标特性指标：输入电压、输出电压、输出电流、输出电压范围质量指标：稳压系数、温度系数、输出电阻、纹波电压，它们的定义式为：　 其中稳压系数γ的定义是负载固定时输出电压的相对变化量与稳压电路的输入电压的相对变化量之比。温度系数ST是反映温度变化对输出电压的影响；输出电阻RO反映负载电流变化对输出电压的影响 ；纹波电压是指稳压电路输出端交流分量的有效值，它表示输出电压的微小波动。可见，上述系数越小，输出电压越稳定。电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整