基于STC89S52单片机的5V-15V可调开关电源设计与仿真验证.docx

基于STC89S52单片机的5V-15V可调开关电源设计与仿真验证

内容摘要

开关电源体积小、效率高，被誉为高效节能电源，现已经成为稳压电源的主导产品。随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用,人们对其需求量日益增长,并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。

本文采用STC89S52单片机作为控制器，制作了一个输出电压为5V-15V可调DC/DC模块构成的供电系统。通过分析基于Proteus的升降压转换器的仿真模型，对电源进行理论分析。通过模拟分析来验证构建模型的真实性。仿真结果显示基本实现了5V-15V之间输出可调，测量输出电压结果与理论输出电压差异较小，且均维持±5%以下。

关键词：开关电源；单片机；PWM脉宽调制信号

目录

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内容摘要 1

1绪论 4

1.1课题的背景及意义 4

1.2国内外研发状况与发展方向 5

1.2.1国内外开关电源的研发现状 5

1.2.2开关电源的发展方向 7

1.3论文主要工作 7

2开关电源原理及设计方法 8

2.1开关电源电路结构及原理 8

2.1.1开关电源的基本结构 8

.2.1.2开关电源的基本工作原理 8

2.2非隔离型DC/DC变换电路 9

2.3论文设计电源的技术指标 12

3开关电源的设计 13

3.1主电路的拓扑选择及参数计算 13

3.2驱动电路的设计 13

3.3控制电路的设计 15

3.4仿真测试 17

3.4.1调试仪器 17

3.4.2调试方法 17

3.4.3调试结果与分析 17

4结论 18

参考文献 19

附录 20

1绪论

1.1课题的背景及意义

随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关心。性能好的电子设备，首先离不开稳定的电源，电源稳定度越高，设备和外围条件越优越，那么设备的寿命更长。基于此，人们对高精度、高稳定性的开关电源的需求越来越迫切[1]。

众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管显示屏显示电压或电流，搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值。使用上若要调整精确的电压或者电流输出，须搭配精确的显示仪表测量，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时，需要花费一定的时间，况且还要当心漂移，使用起来非常不方便。因此，开关电源不仅具备良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化，以精确的微机控制取代精确度小的人为操作，在实验开始之前就对一些参数进行预设，这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的之间比率，维持稳定输出电压的一种电源，具有高效率、体积小的特点。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。开关电源向着高频化、模块化和智能化方向发展[2]。

目前，在小功率开关电源的设计中，普遍采用专用集成芯片控制脉宽调制技术。使用专用PWM控制芯片具有电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等优点。

现代电信电源系统需要并联多个整流器才能在?48Vdc下获得更高的直流电流输出。市售的电信整流器采用带有升压转换器的交流到直流转换级，然后是高频DC/DC转换器以产生-48VDC。这种类型的整流器会吸收大量的第五和第七谐波电流，从而导致近40％的总谐波失真（THD）。此外，整流器直流环节电容器级体积庞大，有助于减轻重量和体积。此外，存在多个功率转换级会导致效率降低。

消费电子，便携式应用和计算机中使用的高频低功率开关模式电源（SMPS）需要符合成本效益的小型标准，以满足严格的电压调节要求。批量实施。通常使用占板面积较小的专用片上集成控制器（控制器IC）来实现该调节。通常需要控制器有效地减小由负载瞬变引起的电压偏差，并以此方式减小对笨重的输出滤波电容器的要求。

1.2国内外研发状况与发展方向

1.2.1国内外开关电源的研发现状

线性电源是先将交流电经过变压器降