（北方自动控制技术研究所 山西省太原 030006）
摘要：本文在分析了国内外电源发展趋势后，分析了传统电源的不足，以单片机为控制器，构建了直流稳压电源系统，给出了各模块具体设计方案及控制程序框图。该系统具有较好的实用性和稳定性。
关键词：直流稳压；单片机；模块化
一、设计背景
当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统，超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。
直流稳压电源广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、直流电机、充电设备等。（1)可用于各种电子设备老化，如PCB板老化，家电老化，各类IT产品老化，CCFL老化，灯管老化；(2)适用于需要自动定时通、断电，自动记周期数的电子元件的老化、测试；(3)电解电容器脉冲老练； (4)电阻器，继电器，马达等测试老练；(5)整机老练；电子元器件性能测试，例行试验。
二、直流稳压电源的发展现状及发展方向
直流稳压电源是电子技术比较常用之一,它广泛的应用在教学、科研等领域上。而传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。
在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。在实际生活中，是由220V的交流电网供电。这需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。
传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小.因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
国内外研究现状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。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。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。
由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电源”的新产品。现今随着直流电源技术的飞跃发展,整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制,从而使直流电源智能化,具有遥测、遥信、遥控的三遥功能,基本实现了直流电源的无人值守，“设计的直流稳压电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/ A转换电路、直流稳压电路等几部分组成。单片机系统选用89C51型号单片机,内含4K的ROM.采用8255作为电压输出的扩展55作为电压输出的扩展接口,8279作为键盘和显示器的扩展接口。
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆利用数控电源，可以达到每步0.1V的精度，输出电压范围0~9.9V，电流可以达到500mA。数控技术方面的发展是以51系列单片机为主控单元电路的拓扑和软开关技术等电子技术的完善为主要标志。数字化则应属于控制方面的重要发展方向，随着信息技术的突飞猛进，将对开关电源技术的发展起到巨大推进作用。数控电源目前的发展，主要朝着更高的数控精度和分辨率及更好的动态特性;更好的环保性能;智能化与高可靠性;更广泛的应用等方向发展。
系统电压调节范围为30V-36V，最大输出电流2A，具有过流保护功能。数字显示有4位，其中一位功能显示，另三位显示输出电压以及电路参数设定值。键盘设有四个键，功能选择键，步进增减键以及确认键。功能选择键用于启动参数设定状态，步进增减键用于设定参数值，确认键用于输入设定值。
电源开机设定值为前次使用值。此时按键，则电压显示值出现闪烁现象，表示进入参数设定状态。通过按键功能选择可在不同的设定值之间切换，再按确认键进入设定状态，通过增减键改变设定值，按确认键输入设定值。系统具有自动识别功能，将不接受超出使用范围的设定值。
三、设计方案
1、电路原理：系统采用AT89C51单片机为控制核心，外部扩展一片电擦除2864存储器，用以实现断电参数存储功能，单片机计算设定值与A/D转换采样反馈值的偏差以及偏差变化率，得出相应的输出值，由D/A转换电路变换为模拟量去驱动电压输出控制电路，从而使电压稳定在设定值。
2、显示输出及按键输入电路：LED显示器和74LS247、74LS138构成信息显示系统，显示数据由单片机Ｐ０口输出。显示内容主要有电源实际输出电压、电流，ＰＩＤ参数。输入操作由四个轻触按键完成，采用独立式按键中断接口方式，单片机响应中断后，读取Ｐ１口数据并进行相应的按键处理程序。由于采用中断方式，占用系统时间较少。功能选择键，其功能循环路径为：输出电压显示→输出电压设定→比例参数→积分参数→微分参数→输出电压显示，参数设定通过按“＋”“－”键改变，按确认键输入存储器，保存在２８６４存储单元中。
3、稳压输出电路：单片机根据按键设定值和Ａ／Ｄ转换的采样值计算出输出值，通过数据总线，把数据传送到ＤＡＣ０８３２，进行Ｄ／Ａ转换，由ＩOUT1，IOUT2输出相应的 模拟电流信号，输出电压送到A/D转换电路，采样处理后反馈到单片机。当采样值高于设定值，单片机计算出输出量减小，输出电压下降。
当输出电压过低时，电压反馈稳定过程与此相反。由此，实现了输出电压的稳定。
4、A/D转换电路：A/D转换电路由ADC0809及500KHZ方波发生器组成，其中500KHZ信号是由555定时器组成的多谐振荡器，为ＡＤＣ０８０９提供时钟源。模数转换完成后以后，ADC0809向单片机申请中断。
5、软件设计：软件采用汇编语言编写，全部模块化编程，系统主要由显示模块、按键输入中断模块、电压调整量模块等组成。
参考文献
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[3]陈民助,陈祥东.电热原子化器的单片机程控电源研制[J].实验科学与技术. 2009(02).
作者简介
董祺宁（1990-05-01），男，汉族，籍贯：山西省太原市，职务：软件研发，职称：助理工程师，学历：硕士研究生，方向：军用计算机。
论文作者:董祺宁
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：电压论文; 电源论文; 单片机论文; 电路论文; 设定值论文; 数控论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第20期论文;