电子课程设计
开关型直流稳压电源
摘要
【摘要】本次设计的主要目的是实现一个开关电源，开关电源在日常生活中应用非常广泛，比如电视机、电脑、冰箱以及其他常用的电子产品都需要开关电源，如今是数字化时代，用单片机实现电子产品十分方便，所以在这次设计中使用了单片机实现。在这次设计文档中，详细阐述了开关电源与线性电源的比较，方案论证，总体结构设计，并附以相关电路图表示，最后生成相关了PCB电路图。【关键词】线性，半导体，开关，储能，转换，控制，滤波，分压
一、开关电源方案设计
开关电源是指调整管工作在开关方式，即导通和截止状态的稳压电源，缩写为SPS（Switching Power Supply）。开关电源的核心部分是一个直流变换器。利用直流变换器可以把一种直流电压变成极性、数值不同的多种直流电压。
图2.1所示电路的工作过程为：假设基准电压为5v，由于电网波动导致输入电压减小，那么输出电压也将会减少，此时，所采样的电压将减小，假设为4.9v，误差为0.1v，经过比较放大后，脉冲调制电路根据这个误差，提高占空比使输出电压增大，同理，当由于电网波动导致输出电压增大时，脉冲调制电路降低占空比使输出电压减小，以此来控制输出电压的稳定。
图2.1开关电源原理框图
方案1
方案1：单片机通过数模转换输出一个电压，用作电源的基准电压，电源可以通过键盘预置输出电压，单片机不加入反馈控制，电源仍要使用专门的PWM 控制芯片，工作过程为：当通过键盘预置电压时，单片机通过D/A芯片输出一个电压作为控制芯片的基准电压，这个基准电压可以使得控制芯片按照预置电压值，来输出控制脉冲，以输出期望输出电压。
方案2
方案2：在方案1的基础上，单片机扩展模数转换器，不断的检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值的差值，调整后，通过D/A芯片输出一个基准电压，控制专门的PWM控制芯片，间接的控制电源工作。
方案3
方案3：单片机扩展A/D转换器，不断检测输出端的电压，并根据电源输出电压与键盘控制，输出一个PWM脉冲，直接控制电源的工作。
综上所述，本设计选择第三种控制方案，单片机使用STC12C5A60S2，其内部自带10位AD转换器，方便使用，简化了电路。
二、电路设计
本设计的硬件电路分几个模块，分别是：单片机基本电路、LCD1602显示电路、二极管整流电桥、7805稳压电路、开关管电路。
1、
单片机及其外围电路
2、
LCD1602液晶显示电路
3、
二极管电桥
4、
7805稳压电路
5、
开关管电路
三、元件参数的计算与选择
1、储能电感
使用储能电感目的在于，在功率开关管截止时，为负载存储能量，电气上的作用是把开关方波脉冲积分成直流电压。本次设计储能电感的磁体要求为工作频率为100千赫兹，直流电阻小于0.3欧姆，饱和电流大于2A。
min
4.1)max (min Iout Ton Vout Vin L -= 式中Ton 为估计最大输入电压下，开关管导通时间，根据设计前辈们的经验，估计为开关周期的30%是比较合适的。
代入数据求得uH L 8.76min =，取uH L 100=
2、功率开关管的选择
输入电压为13v 左右，则开关管耐压应大于输入电压两倍，根据数据手册，选择的晶体管型号为D882，耐压值40V ，集电极电流3A ，功率10W 。
3、滤波电容的选择
电容的滤波原理是：利用电容在整流二极管导通期间储存能量、在截止期间释放能量的作用，使输出电压变得比较平滑。滤波电容决定输出电压的纹波，电源通电后，电容器充电，电压值迅速上升到最大值，由于电感电流仍小于输出电流，电容向负载放电，电压下降，产生纹波，在一个脉冲周期中，电容所释放的电量为T Io *，设纹波电压峰峰值为p Vp -∆，则有
C T Io p Vp /*=-∆⇒T Io
P Vp C *-∆≥ （10）式 任务要求为,1,100A Io mv p Vp =≤-∆脉冲频率为25千赫兹，即周期为us 40
uf A
v C 4104011.06=⨯*=⇒-，取电容量为470uf 的铝电解电容。 4、续流二极管的选择
开关截止时，续流二极管导通，电感的磁能转换为电能，二极管起到续流的作用，二极管正向额定电流须大于负载电流，其耐压值必须大于输入电压，同时为了使二极管的截止到导通的转换时间尽量的短，选择超快恢复二极管，根据本次设计的要求，选择电流大于,5.1A 耐压大于30v 的肖特基二极管。
四、程序设计
五、
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）
