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探究基于单片机控制的程控开关电源本文重点对单片机开关电源的设计和控制进行了分析，希望能够给读者提供一些参考。
标签：单片机;开关电源;设计;控制一、前言开关电源具有体积小、重量轻、效率高等特点，在各领域广泛应用。
特别是当前新电子元件的应用，开关电源技术更是向着可靠性和智能化的方向发展。
二、开关电源模拟控制的种类与特点开关电源的模拟控制方法已经使用了数十年，也形成了一系列的控制方式，大致有3种：脉冲宽度调制方式PWM、脉冲频率调制方式PFM和混合调制方式。
以脉宽调制式（PWM）开关为例，电源AC220V，输入电压经过整流滤波后变成直流电压U，再由功率开关管斩波、高频变压器降压，得到高频矩形波电压，最后通过输出整流滤波器，获得所需要的直流输出电压Uo。
利用误差放大器和PWM比较器构成闭环调节系统。
这种模拟控制电路因为使用元器件多而需要很大空间，这些元器件本身的值还会随着使用时间、温度和其他环境条件的变化而变动，并对系统稳定性和响应能力造成负面影响，不利于模拟系统的测试和维修。
另外，模拟控制的控制响应特性是由分立元器件的值决定的，因此无法为所有电源值或负载点提供最优化的控制响应。
三、开关电源数字控制的特点与应用所谓电源的数字控制，也称为“回路内部的处理器”，是指控制器能在数字域执行所有系统控制算法。
它必须对两个数字串进行比较以产生脉冲宽度来驱动电源开关，而不是使用传统模拟PWM比较器。
它会将所有模拟系统参数转换成数字信号，并在数字域利用这些数据计算控制响应，然后将新产生的控制信息加传至系统。
数字控制电源系统有以下特点：1、以数字信号处理器DSP或单片机为核心，将数字电源驱动器及PWM控制器作为控制对象而构成的智能化开关电源系统。
2、采用“整合数字电源”技术，实现了开关电源中模拟组件与数字组件的优化组合。
3、高集成度，实现了电源系统单片集成化，将大量的分立元器件整合到一个芯片或一组芯片中。
4、能充分发挥数字信号处理器及微控制器的优势，使所设计的数字电源达到高技术指标。
一种基于AT89C51的智能稳压电源电路设计实现
本文介绍了一种基于AT89C51的智能稳压电源的设计方案，其核心技术是通过AT89C51控制数模转换来改变其后稳压模块的输出。
该系统由整流滤波初步稳压电路部分、AT89C51控制部分、DAC和显示部分组成，该稳压电源能连续步进可调，并可实时显示，弥补了传统稳压电源的不足。
本系统研究的直流稳压电源主要是符合智能化、数字化及模块化的特点：智能化指系统有可编程模块能对系统进行智能控制;数字化指系统输出电压通过7段数码管显示，并可通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节;模块化指系统由各个相关模块组成，提高了系统的可靠性。
AT89C51智能型稳压电源设计原理
1、设计系统框图
系统由各模块组成，其模块构成的系统框图如图1所示。
2、组成模块电路设计方案
(1)电源电路模块设计方案。
采用LM7815、LM7915系列三端稳压器稳压电路(电路如图2)为运放TL082、单片机AT89C51和数模转换DAC08 32器件提供稳定的工作电压，实现系统的工作电压和系统稳压电源的连续步进可调。
(2)AT89C51主控模块设计方案。
AT89C51是系统的控制核心，主要通过控制数摸转换来实现对稳压电源的调节，并控制显示电路，其电路如图3所示。
基于单片机的程控电压源设计随着科技的不断发展，电子技术在各个领域中的应用越来越广泛。
其中，电源作为电子设备的重要组成部分，对于电子设备的正常运行起着至关重要的作用。
而程控电压源作为一种常见的电源类型，可根据需求进行精确调节，广泛应用于电子实验、仪器仪表等领域。
本文将介绍基于单片机的程控电压源的设计。
一、程控电压源的原理程控电压源是一种能够根据外部控制信号来调节输出电压的电源。
它的主要工作原理是通过将参考电压输入到比较器中，与反馈电压进行比较，然后通过控制开关管的导通时间来调节输出电压。
在这个过程中，单片机作为控制中心，负责接收外部控制信号，控制开关管的导通时间，从而实现电压的精确调节。
二、单片机程控电压源的设计1.硬件设计（1）电源部分电源部分采用变压器、整流桥、滤波电容等元器件，将市电转换成稳定的直流电源。
（2）控制部分控制部分采用单片机作为控制中心，通过外部控制信号来控制输出电压。
具体地，单片机通过AD转换将输入电压转换成数字量，然后根据设定的参考电压进行比较，最后通过PWM信号控制开关管的导通时间，从而实现电压的精确调节。
（3）保护部分保护部分主要包括过流保护、过压保护、欠压保护等。
当电流、电压超过设定值时，单片机会自动关闭开关管，从而保护电源和负载的安全。
2.软件设计（1）初始化在程序初始化的时候，需要对单片机进行初始化，包括端口初始化、定时器初始化、AD转换初始化等。
（2）AD采样AD采样是实现电压调节的关键。
单片机通过AD采样将输入电压转换成数字量，然后进行比较，最终控制开关管的导通时间，从而实现电压的调节。
（3）PWM输出PWM输出是控制开关管导通时间的关键。
单片机通过PWM输出控制开关管的导通时间，从而实现电压的精确调节。
（4）保护措施为了确保电源和负载的安全，程序中需要加入过流保护、过压保护、欠压保护等保护措施。
当电流、电压超过设定值时，单片机会自动关闭开关管，从而保护电源和负载的安全。
程控开关电源基于单片机控制的分析摘要：利用单片机控制开关电源是一种很好的控制方式，人们一直以来都在追求一种更为合理的解决方案。
传统的用单片机调整输出电压的方式一般是引用PWM和PFM两种波形控制技术来进行软件编程，在具体实现的过程中很复杂。
在本文中，提出了一种新的利用单片机对直流开关稳压电源进行控制的方式，相较于传统的解决方案，该方案更加的简单，可靠性更高。
关键词：单片机；程控开关电源；控制常见的利用单片机控制开关电源的解决方案主要是：一，模数混合，智能控制和智能检测的任务由单片机来承担，用一般的开关电源控制模式来控制电源。
电源的基准电压可以由单片机的一个输出电压来承担，PWM产生的电路还需要具备功率开关。
采用这种方式只是单纯的将原来的基准电压用单片机来替代，输出电压通过用按键输入电源电压值来改变，这样在电源的反馈环中并没有加入单片机。
二，AD用单片机进行扩展，电源的输出电流和电压要进行不断的检测，逆变器通过设定值和电源输出电压的差来进行控制，功率场效应管的关断时间和导通可以通过功率场的改变来稳定输出电压。
输出电压的调整可以通过单片机技术来实现，但是在实施方案的过程中，需要使用PWM和PFM两种波形控制技术来进行软件编程，技术相对很复杂。
在本文中提出的用单片机对直流开关稳压电源进行控制的方式，是PWM波的产生通过单片机来完成，电源输出电压通过AD转换芯片来进行不断的循环检测，然后比较设定值与电源输出电压的差，对单片机输出PWM波所占空比进行直接的控制调解，这样才能使得电源输出电压的稳压得以实现。
[1]通过对PWM脉冲宽度的改变来实现对输出电压的调整。
相较于常用的两种解决方案，该种方法更加简单，同时可靠性也更高。
1设计电源系统1.1设计电源硬件结构程控开关电源基于单片机控制系统如下图1所示，对于该系统来说，它主要包括两部分：一是，控制电路，二是，主电路。
1.2设计单片机系统电路电源设计的核心是设计单片机系统电路，同时需要考虑到控制能力和运算能力及设计成本等，在本文中选用的是STC89C52单片机，它的性价比较高，将其作为核心控制器的系统电路如下图2所示。
程控高精度四象限电源的设计
金佛荣;李志杰;郑天云
【期刊名称】《无线电工程》
【年(卷),期】2018(48)8
【摘要】高精度程控四象限电源是科学试验及电子产品研发、测试必不可少的工具,针对目前市场上国产产品空白的现状,设计了一种程控高精度四象限电源.该电源采用模拟电路构成的硬件反馈和数字电路构成的闭环控制系统来提高电压输出和电流输出的精度,通过双极性运算放大电路及双向取样电路实现四象限输出.测试结果表明:电压输出范围为-30～+30 V可调,电流输出范围为-1～+1 A可调,输出电压相对误差小于0.2％,调节步进小于3 mV,输出电流最大误差为0.5％.该电源完全可以满足电子测试实验的功能和性能要求.
【总页数】4页(P714-717)
【作者】金佛荣;李志杰;郑天云
【作者单位】甘肃工业职业技术学院电信学院, 甘肃天水 741025;甘肃工业职业技术学院电信学院, 甘肃天水 741025;甘肃工业职业技术学院电信学院, 甘肃天水 741025
【正文语种】中文
【中图分类】TP23
【相关文献】
1.高精度直流电源远程控制器的设计 [J], 闫怀海;高大庆;张显来
2.基于DSP+FPGA的高精度程控交流电源设计 [J], 王俊
3.模块化高精度程控交流稳压电源的设计与实现 [J], 李桂祥;杨江平;徐晨曦
4.基于单片机的高精度程控稳压电源的设计与实现 [J], 张宏;
5.高精度四象限电源的校准原理及方法 [J], 郑天云;金佛荣;郑一超
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基于单片机大电流稳压电源控制系统设计（文献综述）专业：机械设计制造及其自动化班级：09机械1 班作者：****** 指导老师：刘耀元在机电一体化技术中，常用低压电器质量关系着机电产品的质量，许多低压电器往往工作在大电流状态下，如熔断器FU、交流接触器KM、塑壳断路器QF、热继电器FR 等，生产中需要进行延时校验，需要使用一种正弦波大电流来进行校验，即需要超过额定电流若干倍进行校验，在一定时间应该分断。
本次毕业设计就是基于单片机技术设计一个大电流正弦波稳流电源。
设计中基于8031 单片机实现，要求稳流需要设置模拟调压变压器，随时调节输出电压。
有十个绕组的电源变压器及十五个晶闸管使输出电压从0-242V 变化。
通过采样形成闭环控制系统，利用晶闸管电流过零电路、信号变换等电路实现控制要求。
设计中通过原来使用过的教材、查阅前人研究成果，通过“大电流正弦波稳流电源、“”控制系统设计”等关键词、进行网络搜索，阅读课题相关研究成果，通过指导老师、任课老师的指导，利用文献检索法、对比参照等方法完成自己毕业设计。
一、关于电源1、采用单片机的数字可调稳压电源价格低廉采用普遍使用的元件就能实现其功能，显示清晰直观，传统的模拟可调稳压电源没有读数，在读数过程中很不方便，并且长时间使用会造成输出电压不稳。
数字可调稳压电源则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是唯一的，不仅保证读数的客观性与准确性，还符合人们的读数习惯，能缩短读数和记录的时间。
模拟可调稳压电源大多是通过调节电位器的阻值改变输出直流电压，电位器特别容易磨损，使用一段时间后就会出现接触不良，引起输出电压不稳定。
数字可调稳压电源是通过接触按钮以步进方式选取不同的输出电压，再有数码管显示输出电压机器工作状态，工作稳定可靠。
采用单片机的数字可调稳压电源，它具有输出电压容易改变、价格低廉、显示清晰直观、准确度高、扩展能力强等特点。
基于MCU控制的开关电源稳压电路设计作者：李淑红邢军来源：《现代电子技术》2015年第22期摘要：设计了一款基于MCU控制的开关电源稳压电路，该系统主要由整流滤波电路、推挽式功率变换电路和控制电路组成，并通过MCU调节PWM控制开关电源输出电压。
MCU 输出的数字信号通过DAC0832转换为模拟信号，该模拟信号作为开关控制芯片SG3525第二管脚的基准电压，SG3525根据基准电压的变化自动产生PWM控制脉冲，调节开关管的输出脉宽，从而达到调节输出电压的目的。
实验表明，输出电压可调范围为28～36 V，最大输出电流Imax=15 A，开关电源的效率为η=89%。
关键词：开关电源； MCU； SG3525；稳压电路中图分类号： TN702⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）22⁃0139⁃03 传统的开关稳压电源通常以模拟脉宽调制芯片为核心控制开关电路、整流电路等完成稳定电压输出。
随着数字控制技术的发展，单片机、数字信号处理器等数字芯片也逐渐参与到开关电源的设计当中，带来了可编程性、高集成度、高扩展性等优点。
本文设计了一种基于AT89S51单片机芯片的智能开关稳压电源，该电源以微控制器（MCU）为核心，利用单片机AT89S51与SG3525专用控制芯片相配合，实现了开关电源中模拟组件与数字组件的优化组合。
充分发挥了数字信号处理器及微控制器的优势，该电源具有高输出精度、高效率、自动调压、性能可靠等特点。
1 系统总体设计其系统方框图如图1所示。
本设计选用推挽式功率变换器[1]，该功率变换器主要由开关管和高频变压器组成，其工作原理是利用开关管的交替导通和截止使高频变压器原边产生交变电流，以电磁耦合的方式将能量传递给高频变压器副边，用以驱动直流负载。
AC输入220 V（经过整流滤波之后大约是DC 20～29 V），输出20～36 V，这是一个DC⁃DC升压过程。
如图2所示为推挽式开关电源的典型电路。
高精度程控电流源的设计王丽;康红明;谢东岩【摘要】采用ADuC812单片机作为整机的控制单元,通过软件和外围电路设计,使程控直流电流源具备实时检测实际输出电流值的功能,并通过采样将实际输出反馈到单片机中,单片机对数据进行分析、处理后再重新调整D/A输出的值,从而达到稳流的目的.所设计的电流源还具有电流可预置、可步进调整以及可同时显示电流预置值和实测值等功能.该系统具有结构简单、工作稳定、纹波电流小、控制精度高、成本低廉、实用性强的特点.%The programmable control DC current source based on a single-chip microcomputer ADuC812 was designed,and the hardware structure and software program was introduced. The current source can measure actual output current,and output signal of (he current can be fed back to the single-chip microcomputer through the sampling at the same time. The single-chip microcomputer readjusts output value ofD/A after data analysis to stabilize current. The current source, realizedthat the current can be set and adjusted step by step,and the steppoint value and actual measurement value can be displayed at the same time. The system is characterized by simple structure,good stability,low ripple current,high accuracy of control,low cost and high practical value.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】3页(P105-106,110)【关键词】电流源;ADuC812;反馈【作者】王丽;康红明;谢东岩【作者单位】黑龙江科技学院电信学院,黑龙江哈尔滨150027;黑龙江科技学院电信学院,黑龙江哈尔滨150027;黑龙江科技学院电信学院,黑龙江哈尔滨150027【正文语种】中文【中图分类】TP2120 引言电流源是各种电子设备中不可缺少的重要组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。
基于单片机的程控放大器设计王烈【摘要】设计了一种基于单片机的程控放大器.设计主要包括三大部分,即以单片机、模拟开关以及所连的电阻网络作为核心,键盘输入和液晶显示模块.采用CD4053模拟开关,STC89C52单片机,用LCD128*64进行实时显示放大倍数,从而达到程控放大的目的.%A programmable amplifier based on single chip microcomputer is designed. The design mainly includes three parts, namely, the single chip microcomputer, the analog switch and the connected resistance networkas the core, the keyboard input and liquid crystal display module. UsingCD4053 analog switch, STC89C52 microcontroller, using LCD128*64 to display the magnification in real time, so as to achieve the purpose of the program controlled amplification.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】2页(P12,14)【关键词】程控增益;STC89C52系列单片机;放大器【作者】王烈【作者单位】成都理工大学信息科学与技术学院,610059【正文语种】中文随着电子信息科学与技术的不断发展，在电子电路系统上，对信号幅值或功率放大的要求日益提高，人们一直在追求信号的低失真放大。
程控放大器是利用单片机，程序化控制模拟开关的电阻网络状态，改变运算放大器的反馈电阻阻值，从而达到改变输出信号增益的大小，控制正弦波的放大倍数。
