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目录
第一章 绪论 2
第二章 方案论证 3
2.1 开关电源方案 3
2.2 开关电源集成控制器方案 3
2.3 单片机控制的开关电源方案 4
2.4 数控系统的实现方案 6
第三章 基于开关电源部分的设计 7
3.1 开关电源电路原理 7
3.2 开关控制稳压原理
3.3 PWM控制电路的设计
3.4 电磁兼容性(EMC)设计
3.5 开关电源电路的设计以及具体参数计算
第四章 基于51单片机的数控电源设计
4.1 工作原理
4.2 硬件设计
4.3 软件设计
4.4 关于软件抗干扰的方法研究
附录A程序清单
附录B电路原理图
设计总结46
参考资料
第一章 绪论
直流稳压电源是一种常见的电子仪器，广泛地应用于电子电路、教学实验和科学研究等领域。目前使用的直流稳压电源大部分是线性电源，利用分立器件组成，其体积大，效率低，可靠性性差，操作使用不方便，自我保护功能不够，因而故障率高。随着电子技术的飞速发展，各种电子、电器设备对稳压电源的性能要求日益提高，稳压电源不断朝着小型化，高效率，低成本，高可靠性，低电磁干扰，模块化和智能化方向发展。以单片机系统为核心而设计制造出来的新一代智能稳压电源不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对采样数据进行各种计算，从而可排除和减少由于骚扰信号和模拟电路引起的误差，大大提高稳压电源输出电压和控制电流精度，降低了对模拟电路的要求。智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护监测系统，确保电源运行可靠。输出电压和限定电流采用数字显示，输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。
第二章 方案论证
2.1 开关电源方案
传统的晶体管串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源。这种传统稳压电源技术比较成熟，并且已有大量的线性稳压电源模块，具有稳定性好、输出纹波电压小、使用可靠等优点。但通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，很难满足现在电子设备发展的要求。
开关型稳压电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压，以功率晶体管（GTR）为例，当开关管饱和导通时，集电极和发射极两端的压降接近零；当开关管截止时，其集电极电流为零。所以其功耗小，效率可高达70%～95%。而功耗小，散热器也随之减小。开关型稳压电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器。此外,开关工作频率为几十千赫,滤波电容器、电感器数值小。因此开关电源具有重量轻、体积小等优点。另外，由于功耗小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为220V±10%，而开关型稳压电源在电网电压在110～260V范围内变化时，都可获得稳定的输出电压。
2.2 开关电源集成控制器方案
在中小功率的电源中，电流型PWM控制是大量采用的方法，它较电压控制型有如下优点：逐周期电流限制，比电压型控制更快，不会因过流而使开关管损坏，大大减少过载与短路的保护；优良的电网电压调整率；迅捷的瞬态响应；环路稳定，
易补偿；纹波比电压控制型小得多。生产实践表明电流控制型的50W开关电源输出纹波在25mV 左右，远优于电压控制型。
硬开关技术因开关损耗的限制，开关频率一般在350kHz以下，软开关技术应用谐振原理，实现开关损耗为零，从而可将开关频率提高到兆赫级水平，这种应用软开关技术的变换器综合了PWM变换器和谐振变换器两者的优点，接近理想的特性，如低开关损耗、恒频控制、合适的储能元件尺寸、较宽的控制范围及负载范围，但是此项技术主要应用于大功率电源，中小功率电源中仍以PWM技术为主。
TL494是一种脉宽调制性开关电源集成控制器，它性能优良、功能齐全。它的特点如下：推挽/单端输出；最高工作频率300kHz；内部基准电压5V；输入电压小于或等于41V；工作温度范围是-40℃～85℃。
