数控直流稳压电源设计摘要数控直流稳压电源是采用单片机的控制实现直流稳压电源输出的可调控制以及输出的显示。
该电源的设计主要由主电路、变换器控制电路以及单片机控制电路组成。
主电路是一个DC/DC变换器；变换器控制电路主要是由专用PWM控制集成电路构成；单片机控制电路主要由单片机最小系统、键盘、显示等部分组成。
该稳压电源设计要求总体结构简单，实用，使用方便，可作为小功率的电子设备的电源，也可作为电子线路调试用电源以及其它直流稳压电源使用场合。
本文主要阐述数控直流稳压电源的主电路和变换器控制电路的设计。
关键词数控；稳压电源；脉宽调制（PWM）；变换器；开关电源AbstractThis topic mainly designs the numerical control cocurrent voltage-stabilized source. The numerical control cocurrent voltage-stabilized source is uses monolithic integrated circuit's control to realize the adjustable control which as well as the output demonstration the cocurrent voltage-stabilized source outputs. This power source's design mainly by the main circuit, the converter control circuit as well as the monolithic integrated circuit control circuit is composed. The main circuit is a DC/DC converter; The converter control circuit is mainly controls the integrated circuit constitution by special-purpose PWM; The monolithic integrated circuit control circuit mainly by parts and so on monolithic integrated circuit smallest system, keyboard, demonstration is composed. This voltage-stabilized source design requirements gross structure is simple, practical, the easy to operate, may take the low power electronic installation's power source, may also use electricity the source as the electronic circuit debugging as well as other cocurrent voltage-stabilized source use situation. This article main elaboration numerical control cocurrent voltage-stabilized source's main circuit and converter control circuit's design.Key wordsNumerical control；V oltage-stabilized source；Pulse-duration modulation (PWM)；Converter；Switching power supply目录摘要 0关键词 0Abstract 0Key words 0引言 (3)1. 总体方案设计 (4)1.1主电路方案设计 (4)1.2变换器控制电路方案设计 (5)2. 电路设计和参数计算 (5)2.1主电路设计与参数计算 (5)2.1.1 设计预估算。
(6)2.1.2设计高频变压器 (6)2.1.3 功率开关管Q3 (8)2.1.4 直流输入电源部分设计。
(8)2.1.5 输出整流器设计 (8)2.2控制电路设计与参数计算 (9)2.2.1 电压检测电阻分压网络 (9)2.2.2 开关电源控制器IC。
(10)2.2.3 电流检测网络 (11)2.2.4 过流保护和软启动 (12)2.2.5 负反馈补偿设计 (12)2.2.6 参考电压的获取 (13)结束语 (13)参考文献 (14)附录一主电路和变换器控制电路原理图 (16)引言电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。
电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。
当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。
随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，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，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。
电源在使用时会造成很多不良后果，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。
随着经济全球化的发展，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年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。
这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。
在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。
但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。
因此数控电源主要的发展方向，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出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。
新的变换技术和控制理论的不断发展，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，己出现了数控精度达到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、主电路与控制等三部分。
目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。
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维护性。
电源采用数字控制，具有以下明显优点:(1)易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。
(2)控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。
(3)控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。
(4)系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地进行调试，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修复，甚至控制参数的在线修改、调试,也可以通过MODEM远程操作。
(5)系统的一致性好，成本低，生产制造方便。
由于控制软件不像模拟器件那样存在差异，所以，其一致性很好。
由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下降。
(6)易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。
为了得到高性能的并联运行逆变电源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法(不需要通讯)，从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。
1. 总体方案设计数控直流稳压电源的设计要求是采用单片机的控制实现直流稳压电源输出的可调控制以及输出的显示。
该电源系统的总体设计框图如图1-1所示。
从图中可以看出，该系统主要由主电路、变换器控制电路以及单片机控制电路组成。
主电路是一个DC/DC变换器；变换器控制电路主要是由专用PWM控制集成电路构成；单片机控制电路主要由单片机最小系统、键盘、显示等部分组成。
图1-1 电源系统的总体设计框图1.1 主电路方案设计主电路主要是由一个DC/DC变换器构成。
该变换器主要有隔离式和非隔离式两种方案可以选择。
方案一，采用非隔离式变换器。
非隔离式变换器可以选择降压式（BUCK）变换器。
为了使变换器输入和输出电压差值不至于太大（PWM控制占控比不至于太小），需要将220V交流输入电压先经过工频变压器降压整流后来提供变换器较低的直流输入电压。
这样的变换器输入和输出无法得到电气隔离，而且需要一个体积和重量较大的工频变压器。
方案二，采用隔离式变换器。
隔离式变换器可以选择结构最简单的反激式变换器。
该变换器能直接将220V交流输入电压整流后提供变换器较高的直流输入电压，不需工频变压器，通过PWM控制开关工作，将直流电压逆变成高频脉冲电压，通过设置适当变比的高频变压器降压整流后得到所需的较低的直流输出电压。
这样的变换器通过高频变压器可以实现输入输出电气隔离，而且高频变压器的体积和重量均比工频变压器小得多，同时这样的变换器可以很方便地实现多路输出。
鉴于以上两种方案的比较，主电路选择由反激式变换器构成。
1.2 变换器控制电路方案设计变换器的控制是采用脉宽调制（PWM）控制，PWM控制主要有电流和电压两种模式可以选择。
方案一，采用电流模式PWM控制。
采用该模式控制能使系统的稳定性好，响应快，且具有快速限制电流的能力，但线性不够好，不易调试，且不易用单片机来控制。
方案二，采用电压模式PWM控制。
采用该模式控制虽然稳定性没有电流模式好，响应也不够快，但是它的结构简单，线性度好，易于用单片机控制，且调试方便。
因此，变换器的控制可选择电压模式PWM控制，电路中可以采用专用电压模式PWM控制集成电路SG3525来实现2. 电路设计和参数计算2.1 主电路设计与参数计算由上可知，主电路主要由反激式DC/DC变换器构成，如图2-1所示。
220VVin 图2-1 主电路从图2-1可知，反激式变换器的直流输入电压是220V 交流输入经过共模滤波器（EMI ）、桥式整流以及电容滤波后获得的。
其中共模滤波器可以从市场上直接购得，桥式整流器可以选用桥堆。
R6、C16串联支路是吸收电路。
由Q3、D2、T2、C17等构成的就是反激式变换器。
由Q1、Q2、R8、R12构成的是过流保护电路。
主电路的器件选择及参数设计主要包括以下几方面：2.1.1 设计预估算。
设计预估算包括总的输出功率、输入功率、直流输入电压、平均输入电流、峰值电流以及散热等。