數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設計

摘要：常規(guī)線性穩(wěn)壓電源中，調整元件串聯(lián)在負載回路，其作用就像一只可變電阻，輸入電壓或負載變化時，串聯(lián)調整元件的壓降改變，從而使輸出電壓穩(wěn)定不變。當輸入電壓過高時，串聯(lián)調整管的功耗很大，因此效率很低。為了解決常規(guī)線性電源采用滑動電阻調節(jié)方式所帶來的低效率問題，通過采用數(shù)字控制的方法，使線性電源的效率最大化。該設計利用STC12C5410AD單片機輸出PWM控制三端穩(wěn)壓器，實際帶載測試在輸入電壓波動范圍為±20％的情況下，效率達到了50％的結果，證明數(shù)控型電源具有工作穩(wěn)定，電壓調節(jié)精度高，紋波系數(shù)小，效率高于常規(guī)線性電源的特點。
關鍵詞：數(shù)控；STC12C5410AD；穩(wěn)壓電源；PWM

穩(wěn)壓電源是能為負載提供穩(wěn)定交流電源或穩(wěn)定直流電源的電子裝置。直流穩(wěn)壓電源應用非常廣泛，但只有質量優(yōu)良的直流穩(wěn)壓電源，才能滿足各種電子設備的要求。本文利用單片機數(shù)字控制技術，采用PWM進行閉環(huán)調節(jié)，設計出一款性價比高的多功能數(shù)字化通用直流穩(wěn)壓電源。該設計除了具有對電壓的數(shù)字控制功能外，還可實時監(jiān)測實際電壓、電流輸出，效率高，穩(wěn)定度強。同時，該設計具有調節(jié)精度高、功能多、液晶實時監(jiān)測顯示等諸多優(yōu)點。

1 電源組成及工作原理
數(shù)控直流穩(wěn)壓電源主要由整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、采樣電路、PWM控制電路、鍵盤電路、顯示電路和主控電路構成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

一般而言，現(xiàn)在的數(shù)控直流電源按工作原理分為三類，分別為開關電源，相控電源和線性電源。這三類電源各有自身的優(yōu)缺點。就數(shù)字控制部分而言，這些電源的控制方式是一致的，即脈寬控制。因線性電源穩(wěn)壓精度較高，輸出紋波電壓也較低，在這里主要討論線性電源的設計。
數(shù)控電源的工作原理是將輸入的交流電源經(jīng)變壓后，整流濾波，通過PWM調節(jié)三端穩(wěn)壓器(開關電源為開關管)來達到調節(jié)輸出的目的。然后通過A／D采樣，將數(shù)據(jù)交由單片機處理，利用閉環(huán)調節(jié)來保證穩(wěn)定可控的輸出。