05A039V可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告學(xué) 院信息工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)自動(dòng)0702姓 名趙波學(xué) 號(hào)20075031題 目0-5A、0-30V可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)題目類型設(shè)計(jì)型一、選題背景及依據(jù)（簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外研究，生產(chǎn)需求情況，說明選題的目的，意義，列出主要參考文獻(xiàn)）1國(guó)內(nèi)外研究隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來越多，電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系益密切。任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源，它們對(duì)電源的要求也越來越高。電源是電子設(shè)備的心臟部分,其質(zhì)量的好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性，而且電子設(shè)備的故障60%來自源，因此，電源越來越受到人們的重視。電子設(shè)備的小型

2、化和低成本化使電源以輕、薄、小和高效率為發(fā)展方向。20世紀(jì)50年代，美國(guó)宇航局以小型化、重量輕為目標(biāo)，為搭載火箭開發(fā)了開關(guān)電源。在近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展過程中，開關(guān)電源因具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而逐步取代傳統(tǒng)技術(shù)制造的連續(xù)工作電源，并廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)與設(shè)備中。20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代。20世紀(jì)90年代，開關(guān)電源在電子、電器設(shè)備、家用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期。到21世紀(jì)小型電子設(shè)備的發(fā)展更加迅速和更加普及，但是現(xiàn)在很多的小型電子設(shè)備都是依靠電池來供電的，所以開發(fā)一種新型的開關(guān)電源應(yīng)用于小型電子設(shè)備中就顯

3、得非常重要了。直流穩(wěn)壓電源分成兩類：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。(1)線性穩(wěn)壓電源是比較早使用的一類直流穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓直流電源的特點(diǎn)是：輸出電壓比輸入電壓低；反應(yīng)速度快，輸出紋波較??；工作產(chǎn)生的噪聲低；效率較低(現(xiàn)在經(jīng)?？吹腖DO就是為了解決效率問題而出現(xiàn)的)；發(fā)熱量大（尤其是大功率電源），間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲。(2)開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源與線性穩(wěn)壓電源不同的一類穩(wěn)電源，它的電路型式主要有單端反激式，單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。它和線性電源的根本區(qū)別在于它變壓器不工作在工頻而是工作在幾十千赫茲到幾兆赫茲。功能管不是工作在飽和及截止區(qū)即開關(guān)狀態(tài)；開關(guān)電源因此而得名。 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(

4、開關(guān)型) 開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，穩(wěn)定可靠；缺點(diǎn)相對(duì)于線性電源來說紋波較大（一般1%VO(P-P),好的可做到十幾mV(P-P)或更小)。它的功率可自幾瓦幾千瓦均有產(chǎn)品。開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源可分為AC/DC電源、DC/DC電源、通行電源、電臺(tái)電源、模塊電源、特種電源。2生產(chǎn)需求狀況直流穩(wěn)壓電源引可廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、直流電機(jī)、充電設(shè)備等。開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國(guó)外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧

5、體（Mn-Zn）材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs）下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國(guó)的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的的可靠性大大提高。電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國(guó)開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路，走出有中

6、國(guó)特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出貢獻(xiàn)。3選題目的及意義隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來越多，電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系益密切。任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源，它們對(duì)電源的要求也越來越高。特別是隨著小型電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，也要求能夠提供穩(wěn)定的電源，以滿足小型電子設(shè)備的用電需要。本文基于這個(gè)思想，設(shè)計(jì)和制作了符合指標(biāo)要求的開關(guān)穩(wěn)壓電源。4參考文獻(xiàn)：1王夢(mèng)文,數(shù)字式智能超高頻毫伏表的設(shè)計(jì).黑龍江雞西大學(xué),2006,(12).2劉文武,段玉生,劉文鑫.真有效值毫伏電壓表的設(shè)計(jì)與制做J.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與理,2001,(01).3彭善

7、瓊,數(shù)字交流毫伏表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).電子質(zhì)量,2006(08)4宣飛,韓銳,王玉剛,陳興文.數(shù)字交流毫伏表的設(shè)計(jì)與制作J.大連民族學(xué)報(bào),2001,(03).5張玘,周婷婷,扈嘯.智能數(shù)字交流毫伏表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.電子工程師,2003,(07).6周潤(rùn)景.張麗娜.基于PROTEUSR的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真.20067周塵.單片機(jī)C語言輕松入門.北京航空航一大學(xué)出版社.20068張小義,量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電壓表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)M.2007,(02)9彭容修，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).武漢理工大學(xué)出版社.2006,(02)10康光華，電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社.2006.(05)11 謝自美,電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、

8、測(cè)試.華中理工大學(xué)出版社.200312 陳大欽,電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn).高等教育出版社.200513Richard J. Hiygins,Electronis with Digital and Analog Integrated Circuits. Prentice Hall,Inc.198314Willian kleitz, Digital Electronics. A Practical Approach.Prentice Hall. 199615Christopher.E.Strangio, Digital Electronics. Fundamental Concepts and Appli

9、cations. Prentice Hall. 1980二、主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、研究（設(shè)計(jì)）思想及工作方法或工作流程1主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容基本要求：通用直流穩(wěn)壓電源是常用電子儀器設(shè)備之一?？蓮V泛用于教學(xué)，實(shí)驗(yàn)，科研，老化等眾多場(chǎng)所。同學(xué)們?cè)诖髮W(xué)期間雖然使用過很多次該儀器，但對(duì)內(nèi)部的具體工作原理仍然不知其然，要想真正認(rèn)識(shí)只有對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)才能做到，該電源的內(nèi)部電路包含了大學(xué)所學(xué)的很多知識(shí)的綜合應(yīng)用，選擇該題目將是對(duì)自己大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一次很好鍛煉。 題目特點(diǎn)：電源是我國(guó)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一大類產(chǎn)品，且就業(yè)機(jī)會(huì)較高。最適合想靠一點(diǎn)技術(shù)就業(yè)的同學(xué)選，最好對(duì)單片機(jī)和硬件有一定的實(shí)踐基礎(chǔ)。 任務(wù)書：基本要求

10、（1）輸入電壓：AC220V10% 50HZ2HZ（2）輸出電壓：2030V連續(xù)可調(diào)。（3）輸出電流：205A連續(xù)可調(diào)。（4）電源效應(yīng)：CV110-4+0.5mV。CC110-3+0.6mA。（5）負(fù)載效應(yīng)：CV110-4+2mV（電流不大于5A) CV110-4+10mV（電流不大于5A)CC110-3+10mA。（6）紋波與噪聲：CC1mV(ras)， 噪聲20mV；CC3mV(ras)，噪聲50mV。擴(kuò)展要求：數(shù)字顯示電源電壓和電流值2、研究（設(shè)計(jì)）思想及工作方法或工作流程（1）、研究（設(shè)計(jì)）思想設(shè)計(jì)要求理解題目要求設(shè)計(jì)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源，輸入的是電壓為220V10%、頻率是50HZ2

11、HZ的交流電，輸出的是雙路的030V連續(xù)可調(diào)電壓，205A連續(xù)可調(diào)的電流，而穩(wěn)定電源的輸出量并不是絕對(duì)不變的，例如當(dāng)穩(wěn)定電源工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)，其輸出電壓會(huì)由于輸入電壓的變化或由于負(fù)載的變化而引起輸出電壓微小的變 化，當(dāng)穩(wěn)定電源處于恒流工作狀態(tài)時(shí)，其輸出電流也會(huì)由于輸入電壓的變化或由于負(fù)載的變化而發(fā)生微小的變化。為了衡量這種變化的程度，即衡量一個(gè)穩(wěn)定電源的穩(wěn)定度，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在制定穩(wěn)定電源標(biāo)準(zhǔn)時(shí)引出源效應(yīng)和負(fù)載效應(yīng)的概念。電源效應(yīng)是指：僅當(dāng)由于輸入量的變化而引起輸出穩(wěn)定量的變化的效應(yīng)就叫源效應(yīng)。對(duì)于一個(gè)普通穩(wěn)壓電源來說：輸入量就指輸入電壓，即交流220V工頻電壓。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)

12、輸入電壓變化10%時(shí)，輸出電壓變化的相對(duì)百分比，就稱電源效應(yīng)。負(fù)載效應(yīng)是指：僅當(dāng)由于負(fù)載的變化而引起輸出穩(wěn)定量的變化的效應(yīng)稱為負(fù)載效應(yīng)。紋波：由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱之為紋波。紋波的成分較為復(fù)雜，它的形態(tài)一般為頻率高于工頻的類似正弦波的諧波，另一種則是寬度很窄的脈沖波。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使電源是一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，為了使輸入電源和負(fù)載等條件變化時(shí)對(duì)輸出造成最小的影響，可以通過減小電源的導(dǎo)線電阻，濾波電路，增加容性負(fù)載能力，通過取樣進(jìn)行比較放大，調(diào)節(jié)輸出，使輸出保持穩(wěn)定。設(shè)計(jì)可調(diào)

13、雙路直流穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)框圖：可調(diào)式電源有電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等組成。220V交流輸入，通過整流電路是交流變直流，通過濾波電路濾去整流輸出中的紋波，在經(jīng)過調(diào)整穩(wěn)壓電路使直流穩(wěn)壓輸出指定值，其系統(tǒng)方框圖如下圖所示:交流輸入220V 50HZ直流輸出調(diào)整穩(wěn)壓電路整流電 路濾波電路電 源變壓器顯示電路顯示系統(tǒng)是由顯示電路，鍵盤電路，放大調(diào)整電路，A /D轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)電路共同組成，系統(tǒng)框圖如下圖所示單片機(jī)電壓采樣放大電路A/D轉(zhuǎn)換電路電流采樣放大電路A/D轉(zhuǎn)換電路鍵盤電路（2）、研究步驟及方法或流程選擇單片機(jī)并查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)了解其內(nèi)部原理，引腳功能，了解該芯片的主要參數(shù)功能。

14、選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片并查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)了解其內(nèi)部原理，引腳功能，設(shè)計(jì)A/D適合的轉(zhuǎn)換電路，對(duì)電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸入單片機(jī)。用Protel繪制電路原理圖，制作PCB板。購(gòu)買器件，進(jìn)行焊接，在實(shí)際電路調(diào)試的基礎(chǔ)上修改完善電路原理圖及PCB電路原理圖 。進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)測(cè)試，誤差分析。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度安排2010年12月24日至2011年2月20日 查尋收集資料，了解單片機(jī)原理，引腳及參數(shù)功能，A/D轉(zhuǎn)換調(diào)整電路，構(gòu)思開題報(bào)告框架及初稿。2011年2月20日至2011年2月27日 寫開題報(bào)告、完成開題答辯。2011年2月27日至2011年3月24日設(shè)計(jì)電源電路，設(shè)計(jì)顯示電路中A/D轉(zhuǎn)換電路，對(duì)電源的電壓和電流進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換成數(shù)字型號(hào)輸入單片機(jī)，并由數(shù)碼管或者LCD進(jìn)行顯示的電路。完成整個(gè)電路的設(shè)計(jì)。2011年3月24日至2011年4月24日繪