全数字电源设计

设计课题：可简易数字显示的集成直流稳压电源的设计一设计目的：通过可简易显示的直流稳压电源的设计、安装和调试，要学会：⑴选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电流；⑵掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。

⑶选择合适的A/D转换芯片和各种辅助设计IC，并掌握它们的各种指标和性能；⑷掌握软件控制显示和A/D转换方法和硬件电路的连接，巩固汇编语言设计的基本知识及技巧；⑸学会模拟和数字电路的汇合设计，体会其中的要点和难点；⑹掌握软硬件结合安装调试的方法和熟练掌握印制电路板技巧；⑺通过设计加深对基础知识的认知和个学科间的联系，能基本的进行综合电路课题的设计。

二技术指标：⑴两路基本电压输出±5V和±12V电压、一路可调0~20V可显示电压输出，最大输出电流为1.5A。

⑵输出纹波电压5～6mV，输出电流大于1A⑶输出功率≥20W，总体谐波失真小于0.2％，稳压系数S v≤5×10-3。

⑷数字电压表四位显示，分辨率小于20mV，可连续可调。

显示范围为四档：Ⅰ：0～5V、Ⅱ：5～10V、Ⅲ：10～15V、Ⅳ：15～20V。

⑸可外接测量范围0~20V的电压，具有自动换档的功能。

三设计要求：⑴合理选择设计方案、独立元器件和各种芯片；⑵完成全电路理论设计、安装调试、绘制电路图和制作电路板；⑶撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。

四设计内容：1：基本原理1.1：直流集成稳压电源原理交流电源电压经电源变压器变换成整流电路所需的交流电压植后，通过整流电路变成单向脉冲电压，再由滤波电路滤去其中的交流分量，得到较平滑的直流电压，最后经稳压电路获得稳定的直流电压。

1.2：数字电压显示原理直流电压经过模数转换器进行采样、量化与编码输出二进制代码，由单片机系统进行处理，一方面根据计算结果去自动切换量程；另一方面通过显示系统进行实时的显示输出电压值。

2：结构框图3：单元电路设计3.1：直流稳压电源3.1.1方案选择在两种方案中，第一种是用的集成度很高的稳压管，如图下，它里边除了增加了一组启动电路外，其余部分与一般的串联型稳压电路完全一样，其基准电压源的保护性更高，保护电路更完善。

纯正弦波逆变器电路图大全（数字式/自举电容/光耦
隔离反馈电路图详解）
 纯正弦波逆变器电路图（一）
 基于高性能全数字式正弦波逆变电源的设计方案
 逆变电源硬件结构如图2所示。

主要包括直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、主控制器和点阵液晶构成。

其中，直流升压部分将输入电压升高至输出正弦交流电的峰值以上的母线直流电压，正弦逆变部分将母线直流电压逆变后经输出滤波电路得到正弦式交流电，采样电路则对母线电压、母线电流、输出电压、输出电流、输入电压进行采样，以实现短路保护、过压欠压保护、过流保护、闭环稳压等功能。

驱动电路的功能是将驱动信号的逻辑电平进行匹配放大，以满足驱动功率管的要求。

控制电路的功能是产生驱动信号，并对采样信号进行处理，以实现复杂的系统功能。

点阵液晶的功能是显示系统工作信息，如果输出电压、电流以及保护信息等。

 图2
 1）主控制器。

数字电源常用控制算法数字电源的控制算法是指用于调节和控制数字电源输出电压和电流的计算方法和策略。

数字电源控制算法的设计和实现对于数字电源的性能和稳定性具有重要影响。

本文将介绍几种常用的数字电源控制算法。

一、PID控制算法PID控制算法是一种经典的控制算法，在数字电源控制中得到了广泛应用。

PID控制算法通过对输出电压和电流与设定值之间的误差进行比例、积分和微分的运算，来调节控制器的输出信号，实现对数字电源输出的精确控制。

PID控制算法具有简单、稳定、易于实现的特点，在数字电源控制中表现出较好的性能。

二、PWM控制算法PWM控制算法是一种将输入信号转换为脉冲宽度调制信号的控制算法。

在数字电源控制中，PWM控制算法通过调节输出脉冲的占空比来控制数字电源输出的电压和电流。

PWM控制算法具有快速响应、高精度和高效率的特点，在数字电源控制中得到了广泛应用。

三、模糊控制算法模糊控制算法是一种基于模糊逻辑推理的控制算法。

在数字电源控制中，模糊控制算法通过建立模糊规则库和模糊推理机制，将输入信号的模糊化处理和输出信号的去模糊化处理相结合，实现对数字电源输出的控制。

模糊控制算法具有较好的鲁棒性和适应性，能够有效应对数字电源输出的非线性和不确定性。

四、神经网络控制算法神经网络控制算法是一种基于神经网络模型的控制算法。

在数字电源控制中，神经网络控制算法通过训练神经网络模型，将输入信号映射为输出信号，实现对数字电源输出的控制。

神经网络控制算法具有较好的自适应性和学习能力，能够适应数字电源输出的动态变化和非线性特性。

五、遗传算法控制算法遗传算法控制算法是一种基于进化计算的控制算法。

在数字电源控制中，遗传算法控制算法通过建立适应度函数和遗传操作，对控制参数进行优化，实现对数字电源输出的控制。

遗传算法控制算法具有全局搜索能力和较好的优化效果，能够找到数字电源控制的最优解。

六、模型预测控制算法模型预测控制算法是一种基于数学模型的控制算法。

1.1.1.设计说明本方案为通用方案，X省、X市两地在设计思路上保持一致，但考虑X 市机房楼板承重，X市地区机房UPS电池的摆放方式为平铺。

1.1.2.单机满载后备钟蓄电池配置电池容量计算：电池组容量（Ah）=UPS容量（VA）*功率因素*后备时间/（直流电压（V）*蓄电池放电系数*逆变效率）UPS电源容量：60KVA电池组电压：348V逆变效率：0.93后备时间：180分钟（3小时）后备3小时蓄电池放电系数：0.75据此：电池组容量（Ah）=60000*0.8*3/(348*0.75*0.93)≈593Ah所以每台UPS配置3组200AH/12V蓄电池可达到单机后备180分钟系统后备180分中。

1.1.3.UPS输入输出线径及空开要求输入输出及电池连接线线径（单位mm）:输入输出配电柜空开安装要求：由于UPS内部采用大功率EMI滤波器件加强设备的EMC特牲，所以配电箱里UPS的输入输出空气开关不宜选用漏电流保护型的。

UPS的输入零线不能经过空气开关。

空开容量：配电箱做好后应保证输入零地电压小于5Vac。

1.1.4.环境要求UPS最好安装在无导电杂质的装腔作势有空调的独立房间内，由于可能性的噪音干扰建议不要安装在办公室内，操作环境必须清洁，干燥并受到保护，空气须无灰尘和腐蚀性气体，系统运行时还必须保持空气流通，安装UPS的环境必须符合以下条件：运行相对湿度：0—95%，不结露运行温度：0摄氏度-----40摄氏度1.1.5.产品性能描述UPS性能指标介绍：1）超强的并联能力：可以任意多机并联，无需设定并机数目，理论上不存在并联数目的上限，任意并联扩容或N+1冗余并联，提高了电源系统的可靠性，为中国的大功率UPS用户提供了一种理想的、可并联的UPS产品。

2）高精度的负载分配能力：精确的数字化算法实现电压、频率和相位等参数的静态、动态特性快速调整，确保并联系统负载分配的精确性。

3）先进的无主从自适应控制技术：无主从自适应控制技术保证UPS的主要参数偏离中心值时，仍能可靠并联，使得并联UPS单元无需严格匹配，保证了并联工程实现的简易性和并联系统长时间运行出现参数变化时并联的可靠性；同时自适应控制技术还将保证不同功率的UPS直接并联时，按UPS容量比例分配负载。

南京泉龙环保科技有限公司产品操作说明书说明书新型全数字管道加热型电磁加热电源南京泉龙环保科技有限公司前言1.QL135-80KW系列数字电磁加热电源是我公司自主研发生产的管道加热专用型电源，专门针对塑料机械，管道加热，市政供暖，石油管道天然气，模具加热，锅炉采暖等金属加热行业，采用IGBT全桥移相控制技术，自动锁相控制，实现高效率的软开通，控制精确，内设模拟量控制，百分比无极调功，RS485远程控制方式，全面提高了设备的运行效率，寿命，和工作的稳定性，多达数十路保护措施，应对复杂运行环境自动检测。

该产品具有性能高，功能全，可靠性高，便于维护和操作的等特点。

2.电磁加热电源随着现代化工业的发展，其应用领域和使用范围越来越广，主要特点和优势有：（1）加热温度高--------------非接触式方式（2）加热效率高--------------节能省电（3）加热速度快---------------提高生产效率（4）温度自动控制------------实现自动化生产（5）环保效果好----------------低噪音，无灰尘，绿色能源（6）体积小重量轻--------------适合电器柜集成安装（7）使用范围广寿命长--------加热线圈持续运行温度40℃~100℃，加热线圈寿命长，相对电阻式，电热管式减小二次投入和维护成本4.数字控制和传统模拟芯片控制方式相比较的优势（1）控制方式多样化，远程控制RS485通讯全面自动化生产（2）控制精度高，运行稳定（3）控制显示面板易操作，参数显示直观（4）发展空间大，灵活性强2南京泉龙环保科技有限公司目录1.注意事项 (1)2.安全须知 (4)3.型号与规格 (5)3.1开箱检查 (5)3.2型号说明铭牌标示 (6)3.3规格尺寸 (8)3.3开机前准备 (10)4.设备安装与配线 (11)4.1安装要求 (11)4.2拆装注意 (11)4.3接线端子说明 (11)5.显示和功能操作说明 (12)5.1面板按键介绍 (12)5.2指示灯显示和参数显示 (13)6.操作控制设置方法 (14)7.参数表 (16)8.功能特性 (16)9.故障代码说明查询 (16)10.常见故障解决方法 (18)11.安装指南 (19)12.结束语 (20)..3南京泉龙环保科技有限公司4注意：安装，运行，维护或检查之前要认真阅读本说明书。

数控直流稳压电源设计绪论电源技术专门是数控电源技术是一门实践性专门强的工程技术，服务于各行各业。

电力电子技术是电能的最正确应用技术之一。

当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、操纵理论、材料等诸多学科领域。

随着运算机和通讯技术进展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了宽敞的进展前景，同时也给电源提出了更高的要求。

随着数控电源在电子装置中的普遍使用，一般电源在工作时产生的误差，会阻碍整个系统的精确度。

电源在使用时会造成专门多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。

只有满足产品标准，才能够进入市场。

随着经济全球化的进展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。

数控电源是从80年代才真正的进展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。

这些理论为其后来的进展提供了一个良好的基础。

在以后的一段时刻里，数控电源技术有了长足的进展。

但其产品存在数控程度达不到要求、辨论率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。

因此数控电源要紧的进展方向，是针对上述缺点不断加以改善。

单片机技术及电压转换模块的显现为精确数控电源的进展提供了有利的条件。

新的变换技术和操纵理论的不断进展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己显现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。

从组成上，数控电源可分成器件、主电路与操纵等三部分。

目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调剂电压，调剂精度不高，而且经常跳变，使用苦恼数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可爱护性。

电源采纳数字操纵，具有以下明显优点:1)易于采纳先进的操纵方法和智能操纵策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。

2)操纵灵活，系统升级方便，甚至能够在线修改操纵算法，而不必改动硬件线路。

数控开关电源设计_毕业论文毕业论文数控开关电源设计1导言1.1课题研究背景开关电源是一种由开关方式控制的直流稳压电源。

由于其体积小、效率高、重量轻，被广泛应用于各种电子设备中。

开关电源控制部分绝大多数是根据模拟信号设计和工作的，抗干扰能力不强，信号失真。

电源作为各种电子设备的重要组成部分，其性能直接影响到整个电子系统的性能指标。

随着科学技术的发展，电子设备不断更新，其种类越来越多，对电源的性能指标要求也越来越高。

此外，不同的电子设备对电源有不同的要求，这给电源的研究带来了许多新的研究课题。

在传统的电力电子技术中，DC/DC变换器的控制部分是根据模拟信号设计和工作的。

20世纪六七十年代，电力电子技术完全基于模拟电路。

然而，近年来，随着数字信号处理技术的日益完善和成熟，微处理器/微控制器和数字信号处理器的性价比不断提高，数字控制在功率变换器中得到了广泛应用。

它使开关电源朝着数字化、智能化、多功能的方向发展。

这无疑提高了开关电源的性能和可靠性。

例如，电机和不间断电源（UPS）的控制电路选择各种数字信号处理器或微处理器作为其核心控制元件。

通过模拟控制和模数混合控制，功率变换器已经进入全数字控制阶段。

与模拟控制相比，数字控制有许多优点[1]：（1）数字控制可以实现各种复杂的控制策略，提高控制系统的性能。

由于开关器件的存在，功率变换器是强非线性系统。

传统的模拟控制是在功率变换器近似线性模型的基础上，利用线性系统的各种设计方法来设计补偿网络，这种方法设计简单且容易实现。

但随着对电源性能指标的要求不断提高，这种设计方法很难提高系统的控制性能。

而数字控制可以实现各种非线性控制策略，使得控制系统的性能大大提高。

（2）数字控制系统具有很强的抗干扰能力。

模拟元件容易受到环境和温度变化的影响，因此模拟控制器的稳定性较差。

数字控制器受设备老化、环境或参数变化的影响较小。

它比模拟控制器稳定可靠，抗干扰能力强。

（3）数字控制系统灵活性高，数字化极大地简化了变换器控制的硬件。

分层控制结构的数字式应急电源设计[摘要] 本文介绍了基于单片机控制的分层控制应急电源的设计。

设计了充电器和逆变器控制电路和系统管理器,结构简单、可靠性高。

[关键词] 应急电源控制充电逆变单片机随着社会发展、人们生活水平的提高,高性能的应急电源已成为生产、生活中不可缺少的应急供电设备,以防止突然断电给人们正常的生活秩序和学习带来的影响以及对生产、生活中特别重要的负荷造成重大的经济损失。

传统的应急备用电源采用柴油发电机组,但由于其存在烟气和噪音污染、火灾隐患、日常维护工作量大等难以克服的弊端,已逐渐被新型应急电源ups(uninterruptible power systems)与eps(emergency powers supply)所代替。

本文就此设计一种分层控制结构的应急电源系统。

1、分层控制应急电源的总体结构应急电源的功能是:在市电正常供电的情况下,市电直接给负载供电,同时进行市电检测并通过充电器给蓄电池组充电。

当检测到市电停电或出现不正常时,应急电源的逆变器接受蓄电池组的直流输入,将直流电转换为交流电,为负载提供应急供电。

分层控制的应急电源采用两级控制系统结构,如图1所示。

控制级由充电控制器、逆变控制器、电池监测单元等构成,用以完成应急电源的实时控制和实时数据采集。

管理级由系统管理器、人机接口及运行网络构成,实现对应急电源的管理。

2、充电控制器充电控制器是应急电源的重要组成部分,其结构如图2所示。

高频dc/dc充电主电路采用双端半桥式变换器。

半桥式高频开关充电电源主电路具有如下特点:输出功率可达几kw,满足蓄电池充电的要求;只有两只开关管进行功率变换,相对全桥电路而言简化了驱动电路设计;高频变压器原边绕组在方波脉冲的正负半周都工作,绕组利用率高;开关管截止期间承受电压低,仅为输入直流电压值;抗不平衡能力强。

当开关管特性不一致或导通时间不一致时,不会引起”单向偏磁”现象,这是其它变换电路不具备的一个突出优点。

基于ST STM32F334C8AC-DC 2KW On Board Charger 数位电源方案方案设计-百能云芯封装规格：CARD所需元件型号：STEVAL-ISA172V2制造商：STMICRO商品介紹:STEVAL-ISA172V2是一款2kW 全数字开关模式AC-DC 转换器，由两个功率部分组成：一个两相交错式功率因子校正器（PFC ）和一个DC-DC 相移全桥转换器,都由STM32F334微控制器控制。

交错式PFC 包括两个基于600V MDmesh M2功率MOSFET 且相位差为180的升压转换器。

下游部分包括一个基于MDmesh DM2功率MOSFET 的DC-DC 相移全桥转换器，并使用HF变压器执行降压，选择的初级与次级比例可在整个工作范围内保持足够高的效率和调节。

在初级侧，变压器由全桥转换器供电，由于零电压开关（ZVS ）操作，开关损耗得以降低。

在次级侧，同步整流（SR ）用于确保低传导损耗。

输出电压波形由STripFET 功率MOSFET整流，然后由输出滤波器平滑。

规格说明：输入交流电压：90V 至264V 输出电压：48V 或52V ，最大输出电流：42A输入交流频率：45Hz 至65Hz 标称输出功率：2kW 交错式PFC 阶段PFC 开关频率：60kHzPFC平均电流模式控制逐周期PFC 电流控制最大功率因子：0.99DC-DC 级：具有同步整流的全桥相移ZVSDC-DC 开关频率：100kHz 整体效率：80PLUS 白金级高频变压器隔离电压：4kV 根据输出功率对风速进行强制冷却过热保护输出短路保护PFC 控制和DC-DC 控制：由STM32F334C8管理基于MDmesh M2功率MOSFET 和SiC 二极管的PFC 功率级基于MDmeshDM2功率MOSFET 的DC-DC 功率级基于STripFET 功率MOSFET 的同步整流基于MDmesh DM2功率MOSFET 的有源箝位电路降低噪音的EMC 滤波器符合RoHS ＥＤＬＣ超大容量电容ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｃｄｅａｌ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－１０４８３／ｏｄｕｃｔ／ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－１０４８３／ｏｄｕｃｔ／ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－１０４８３／ＥＤＬＣ超大容量电容ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｃｄｅａｌ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－１０４８３／ＥＤＬＣ超大容量电容ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｃｄｅａｌ．ｃｏｍ／ｐＥＤＬＣ超大容量电容ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｃｄｅａｌ．ｃｏｍ／ｐ。

纯正弦波逆变器电路图大全（数字式/自举电容/光耦隔离反馈电路图详解）纯正弦波逆变器电路图（一）基于高性能全数字式正弦波逆变电源的设计方案逆变电源硬件结构如图2所示。

主要包括直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、主控制器和点阵液晶构成。

其中，直流升压部分将输入电压升高至输出正弦交流电的峰值以上的母线直流电压，正弦逆变部分将母线直流电压逆变后经输出滤波电路得到正弦式交流电，采样电路则对母线电压、母线电流、输出电压、输出电流、输入电压进行采样，以实现短路保护、过压欠压保护、过流保护、闭环稳压等功能。

驱动电路的功能是将驱动信号的逻辑电平进行匹配放大，以满足驱动功率管的要求。

控制电路的功能是产生驱动信号，并对采样信号进行处理，以实现复杂的系统功能。

点阵液晶的功能是显示系统工作信息，如果输出电压、电流以及保护信息等。

1）主控制器主控制器选用STM32F103VE增强型单片机，STM32系列单片机是意法半导体公司专门为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的产品。

此单片机采用哈佛结构，使处理器可以同时进行取址和数据读写操作，处理器的性能高达1.25 MIPS/MHz.支持单周期硬件乘除法，最高时钟频率72 M，最大可达512 kB片上Flash及64 kB片上RAM.同时具有多达30路PWM及3个12位精度的ADC等众多适合做逆变及电机驱动的外设。

在本系统中用于产生PWM、SPWM驱动信号，并对采样信号进行处理，以完成稳压反馈及保护功能，并驱动点阵液晶显示系统信息。

考虑实际的功率管及驱动芯片的速度，升压PWM波的频率为20 kHz，逆变SPWM波的频率为18 kHz.根据调制方法的不同，SPWM驱动信号形式可以分为：双极性、单极性和单极性倍频。

由于双极性调制失真度小，故本设计中SPWM 采用双极性驱动方式。

2）点阵液晶选用LPH7366型点阵液晶，具有超低功耗的特点。

用于显示系统当前的工作状态，如输出电压、输出电流、输入电压等信息。