基于单片机控制的开关电源的设计

基于单片机控制的开关电源的设计

开关电源是一种常见的电源供应器，其基本原理是通过开关器件（如MOSFET、IGBT等）的开关行为来实现电源的稳定输出。在单片机控制下，可以实现更精确的电压和电流调节，从而提高功率转换效率和供电稳定性。本文将详细介绍基于单片机控制的开关电源的设计。

首先，我们需要选择合适的单片机。在选择单片机时，应考虑其性能、成本和易用性。常用的单片机有PIC、AVR、STM32等，可以根据实际需求

选择最适合的单片机类型。

接下来，进行开关电源的电路设计。开关电源的基本电路包括输入滤

波电路、整流电路、开关器件、输出滤波电路和反馈控制电路。输入滤波

电路的作用是滤除输入电源中的高频噪声，以保证电源的稳定性。整流电

路用于将交流输入转换为直流电压。开关器件是开关电源的关键部分，通

过控制开关器件的开关状态，可以实现电源的输出调节。输出滤波电路用

于滤波输出的脉动电压，以获得稳定的直流电压输出。反馈控制电路用于

监测输出电压，并通过单片机进行调节。

在设计过程中，要考虑电路的稳定性和效率。一方面，电路应具有足

够的稳定性以保证电源输出的精度和稳定性。另一方面，电路应具有较高

的功率转换效率，以减少功耗和热量产生。根据设计要求，可以选择合适

的电路元件，如电感、电容、二极管等，以提高电路的稳定性和效率。

在单片机控制下，可以实现电源的自动调节和保护功能。通过单片机

的输入输出引脚连接到开关器件的驱动电路，可以实现开关器件的开关控制。通过单片机的AD转换功能，可以实时监测电源的输出电压，并通过PID控制算法进行调节，从而实现电源输出的精确控制。此外，可以通过

单片机的IO口连接各种传感器，如温度传感器和过流保护电路，实现对

电源工作状态的实时监测和保护功能。

在程序设计方面，可以利用单片机的中断和定时器功能来实现电源的

调节和保护。通过中断，可以实现对输入电压的过压和欠压保护，以防止

电源工作在不正常的电压范围内。通过定时器，可以实现对输出电流的过

流保护，以避免电源损坏或者对负载产生过大的影响。此外，还可以通过

串口通信等方式实现电源的远程监测和控制。

总之，基于单片机控制的开关电源设计可以提高电源的稳定性和效率，并实现电源的自动调节和保护功能。通过合理的电路设计和程序编写，可

以满足不同需求的电源设计要求。

基于单片机开关电源及PCB设计毕业论文

基于单片机开关电源及PCB设计毕业论文 目录 摘要................................................................................................I Abstract.............................................................................................II 第 1 章绪论 (1) 1．1 概述 (1) 1．2 开关电源的发展简况 (1) 1．3 开关电源的发展趋势 (2) 第2章方案论证 (3) 2．1 概述 (3) 2．2 系统总体框图 (3) 2．3 工作原理 (3) 2．3．1 TOPSwitch-II的结构及工作原理……………………………………… 3 2．3．2 单片开关电源电路基本原理 (5) 第3章单片开关电源的设计 (7) 3．1 概述 (7) 3．2 单片开关电源参数的设计 (7) 3．3 单片开关电源中电子元器件的选择 (15) 3．3．1 选择钳位二极管和阻塞二极管 (15) 3．3．2 输出整流管的选取 (18)

3．3．3 输出滤波电容的选取 (19) 3．3．4 反馈电路中整流管的选取 (20) 3．3．5 反馈滤波电容的选取 (20) 3．3．6 控制端电容及串联电阻的选择 (20) 3．3．7 TL431型可调式精密并联稳压器的选择 (20) 3．3．8 光耦合器的选择 (21) 3．3．9 自恢复保险丝的选择 (23) 3．4 单片开关电源保护电路的设计 (24) 3．4．1 输出过电压保护电路的设计 (24) 3．4．2 输入欠电压保护电路的设计 (25) 3．4．3 软启动电路的设计 (26) 3．4．4 电压及电流控制环电路的设计 (26) 3．4．5 无损缓冲电路 (28) 3．4．6 采用继电器保护的限流保护电路 (28) 3．4．7 IGBT驱动电路 (29) 3．5 电磁干扰滤波器的设计 (29) 3．5．1 开关电源电磁干扰产生的机理 (30) 3．5．2 开关电源EMI的特点 (30) 3．5．3 EMI测试技术 (30) 3．5．4 抑制干扰的措施 (31) 3．5．5 电磁干扰滤波器的构造原理 (33) 3．5．6 电磁干扰滤波器的基本电路及典型应用 (33) 3．5．7 EMI滤波器在开关电源中的应用 (34) 第4章 PCB电磁兼容性设计 (36) 4．1 概述 (36)

基于单片机控制的开关电源及其设计

基于单片机控制的开关电源及其设计 单片机控制的开关电源是一种高效率、高稳定性的电源系统，常用于 电子设备中。本文将介绍基于单片机控制的开关电源的原理、设计步骤以 及相关注意事项。 一、原理 1.1开关电源的工作原理 开关电源的核心部分是一个开关管，它通过不断开闭来调整输出电压 和电流。当开关管关断时，电源输入端的电压会通过变压器产生瞬态电流，这个电流被蓄能电容器存储在电容中。当开关管打开时，储存在电容中的 能量被释放，通过滤波电感得到稳定的电压输出。 1.2单片机控制开关电源的工作原理 在单片机控制的开关电源中，单片机通过控制开关管的开闭状态来调 整输出电压和电流。单片机能够实时监测电源的输入和输出情况，并根据 设定的参数进行调整。同时，单片机还可以实现一些保护功能，如过压、 过流、过温等保护。 二、设计步骤 2.1确定需求 首先要确定开关电源的功率需求、输入电压范围和输出电压范围。根 据需求选择合适的开关管和变压器等元器件。 2.2定义控制策略

根据开关电源的工作原理以及需求，确定单片机的控制策略。可以采 用PWM（脉宽调制）控制方法来控制开关管的开闭时间，以实现对输出电 压的调节。 2.3确定单片机和外围电路 选择合适的单片机控制器，并设计相应的外围电路，包括ADC（模拟 数字转换）模块、PWM输出模块、电流传感器等。 2.4编写软件程序 根据控制策略，编写单片机的控制程序，并完成软件的调试和优化。 2.5PCB设计与制造 根据电路原理图设计PCB布局，并制造相关的电路板。 2.6装配与测试 完成PCB板的焊接与装配，进行电源的测试和调试。 三、注意事项 3.1安全性 开关电源具有高电压、高电流的特点，因此在设计和使用过程中要注 意安全性。应采用合适的绝缘措施，保证电源与其他电路之间的隔离。 3.2效率和稳定性 开关电源的效率和稳定性是设计过程中需要考虑的重要因素。应合理 选择元器件，控制开关管的导通和关断时间，以提高电源的效率和稳定性。 3.3EMC（电磁兼容）设计

单片机控制的开关电源设计

单片机控制的开关电源设计 一、引言 开关电源作为电子设备中常用的电源之一，具有体积小、效率高、稳定性好等优点，广泛应用于各个领域。而单片机作为微处理器的一种，可以提供精确的控制和调节功能。将单片机与开关电源结合，可以实现更加智能化、稳定的电源控制系统。本文就单片机控制的开关电源设计进行详细介绍。 二、设计原理 1.开关电源工作原理 开关电源的基本原理是将交流电转换成高频的脉冲电压，再通过整流滤波和稳压控制电路得到稳定的直流电压输出。其主要的组成部分包括输入滤波电路、直流转换电路和输出稳压控制电路。 2.单片机控制原理 单片机通过编程控制器件的工作方式和电路的连接方式，实现对整个系统的控制。单片机具有高集成度、强控制能力、稳定性好等优势，可以对电源输出进行精确的调控和监测。 三、设计过程 1.确定电源参数 根据设计需求，确定电源的输电电压、输出电压和输出电流等参数。并根据这些参数选取合适的开关电源和单片机。 2.设计输入滤波电路

输入滤波电路的主要作用是对交流电进行滤波处理，确保电源工作的 稳定性和可靠性。可以采用低通滤波器进行滤波设计。 3.设计直流转换电路 直流转换电路包括开关电源的主电路和控制电路。主电路由开关管、 变压器等组成，控制电路由电源控制芯片、放大器、反馈电路等部分组成。 4.设计输出稳压控制电路 输出稳压控制电路的主要作用是对输出电压进行精确的稳定控制，使 其符合设计要求。可以采用PID控制算法进行输出稳压控制。 5.单片机控制电路设计 通过单片机对电源进行控制和调节，可以实现开关电源的智能化控制。可以根据需要添加按键、显示屏、数据传输接口等组件。 6.系统调试和测试 设计好电路后，需要进行系统调试和测试。通过编写单片机程序，对 电源进行控制和温度、电流等参数进行监测。 四、技术难点及解决方法 1.如何选择合适的开关电源和单片机。 解决方法：根据设计参数，选取性能稳定、符合设计需求的开关电源 和单片机。 2.如何实现对输出电压的精确稳定控制。 解决方法：采用PID控制算法，通过对输出电压和设定值的比较进行 控制，使输出电压保持稳定。

基于单片机控制的开关电源的设计

基于单片机控制的开关电源的设计 开关电源是一种常见的电源供应器，其基本原理是通过开关器件（如MOSFET、IGBT等）的开关行为来实现电源的稳定输出。在单片机控制下，可以实现更精确的电压和电流调节，从而提高功率转换效率和供电稳定性。本文将详细介绍基于单片机控制的开关电源的设计。 首先，我们需要选择合适的单片机。在选择单片机时，应考虑其性能、成本和易用性。常用的单片机有PIC、AVR、STM32等，可以根据实际需求 选择最适合的单片机类型。 接下来，进行开关电源的电路设计。开关电源的基本电路包括输入滤 波电路、整流电路、开关器件、输出滤波电路和反馈控制电路。输入滤波 电路的作用是滤除输入电源中的高频噪声，以保证电源的稳定性。整流电 路用于将交流输入转换为直流电压。开关器件是开关电源的关键部分，通 过控制开关器件的开关状态，可以实现电源的输出调节。输出滤波电路用 于滤波输出的脉动电压，以获得稳定的直流电压输出。反馈控制电路用于 监测输出电压，并通过单片机进行调节。 在设计过程中，要考虑电路的稳定性和效率。一方面，电路应具有足 够的稳定性以保证电源输出的精度和稳定性。另一方面，电路应具有较高 的功率转换效率，以减少功耗和热量产生。根据设计要求，可以选择合适 的电路元件，如电感、电容、二极管等，以提高电路的稳定性和效率。 在单片机控制下，可以实现电源的自动调节和保护功能。通过单片机 的输入输出引脚连接到开关器件的驱动电路，可以实现开关器件的开关控制。通过单片机的AD转换功能，可以实时监测电源的输出电压，并通过PID控制算法进行调节，从而实现电源输出的精确控制。此外，可以通过

基于单片机控制的开关电源设计

基于单片机控制的开关电源设计 随着电子技术的快速发展，电源技术也在不断演进。目前，基于单片 机控制的开关电源设计成为了一种趋势。本文将从开关电源的概念、工作 原理、单片机的选择、开关电源的设计要点等方面进行讨论。 开关电源是一种能够将交流电转换为稳定直流电的电源装置。与传统 的线性电源相比，开关电源具有高效率、体积小、重量轻以及可调节性强 的特点。基于单片机控制的开关电源设计，通过单片机的智能控制和精确 调节，可以实现更加稳定和精确的电源输出。 首先，我们来了解一下开关电源的工作原理。开关电源主要由输入滤 波电路、整流电路、变换电路和输出电路四部分组成。其中，输入滤波电 路用于滤除电源输入的杂波干扰，整流电路将交流电转换为直流电，变换 电路通过变换器件（如MOSFET、继电器）来调节输出电压和电流，输出 电路将变换后的电源输出给负载。 在基于单片机控制的开关电源设计中，单片机是一个重要的组成部分。选择合适的单片机，可以更好地满足设计需求。在选择单片机时，需要考 虑以下几个方面：性能、接口和IO数量、编程方式、工作频率、功耗和 成本等。根据具体的设计要求，选择性能合适、接口丰富的单片机是非常 重要的。 接下来，我们将介绍一些开关电源设计的要点。首先是开关电源的稳 压和稳流控制。通过单片机控制，可以实现对输出电压和电流的精确调节，保证稳定的输出。同时，还需要注意开关电源的过流、过压、过温等保护 功能的设计，以避免电源损坏和负载设备受损。此外，还需要考虑开关电

源的高效率设计，以减少功耗和热量产生，提高电源的使用寿命。此外， 开关电源的电磁兼容性和故障诊断能力也需要进行充分考虑。 最后，我们还需要关注一些细节问题，如电路调试和信号处理等。在 电路调试中，需要通过实际测量和观察数据来分析和确认电路的工作状态，进一步优化和调整电路性能。信号处理可以使用单片机的AD转换功能来 采集和处理信号，实现对电源工作状态的监测和控制。 综上所述，基于单片机控制的开关电源设计是一项重要而有挑战的工作。通过合理选择单片机、精确控制和调节电源输出、注重细节问题等方 面的努力，可以实现高效、稳定、可靠的开关电源设计。开关电源的不断 发展和创新为各种电子设备提供了更加稳定和高效的电源支持，推动了电 子技术的进一步发展。

单片机控制的开关电源

广西科技大学 毕业设计（论文）说明书课题名称基于单片机控制的开关电源的设计 系别职业技术教育学院 专业电子信息工程 班级电子 Z091 学号 200802203044 姓名石瑜琦 指导教师刘胜永 2013年 5月 10 日

摘要 开关电源是利用现代电子电力技术控制功率开关管（MOSFET；三极管）的导通和关断的时间比来稳定输出电压的一种新型稳压电源。它是在电子、计算机、通信、电气、航空航天、军事以及家电等领域应用非常广泛的一种电力电子装置。具有电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点。 本次设计的主要目的是实现一个单片机控制开关电源，开关电源在日常生活中应用非常广泛，如今是数字化时代，用单片机实现电子产品十分方便，所以在这次设计中使用了单片机实现。在这次设计文档中，详细阐述了开关电源与线性电源的比较，方案论证，总体结构设计，通过键盘预置期望输出电压值，模/数转换器对输出电压进行采样，由软件控制单片机输出相应的脉冲宽度，对开关电源进行脉宽调制，输出预期的电压。并采用PID算法控制输出电压稳定，构成可输出0v到12v的可调电压，并显示实时电压和预置值。 关键字：开关电源半导体 PID算法闭环控制数控

Abstrat Switching power supply is to use the power of modern electronic technology to control power switch (MOSFET; transistor) on-and off time than to stabilize the output voltage of a new power supply.It is in electronics, computers, communications, electrical, aerospace, military and home appliances, is widely used as a power electronic devices.With high power conversion efficiency, small size, light weight, high control accuracy and fast and good. The design of the main aim is to realize a single-chip microcomputer control switch power supply, switching power supply in daily life are widely used in digital times, is microcontroller is used electronic products, very convenient, so in this design USES a microcontroller. In this design documents, this paper expounds the switch power compared with linear power supply, scheme comparison, general structure design, through the keyboard expected output voltage values, preset d/a converter for output voltage by sampling, the corresponding software control microcontroller output pulse width, switch power for pulse width modulation, the voltage output expected. which constitutes the output 0v to 12v adjustable voltage, and display real-time voltage and the preset value. Key word: switch power semiconductor PID algorithm closed-loop control CNC

单片机电源电路的设计

单片机电源电路的设计 现如今，单片机在各个领域中的应用日益广泛，而电源电路作为其 最基本的支撑，对于单片机的正常运行起到至关重要的作用。本文将 介绍单片机电源电路的设计原理及其注意事项，以供读者参考。 一、设计原理 单片机电源电路的设计需考虑以下几个关键因素： 1. 电源类型选择 在选择电源类型时，需要考虑所需的电压和电流。如果单片机系统 要求电压较高或者电流较大，可选择开关电源作为电源类型，其可以 提供可调的高压输出。而对于电压较低或者电流较小的系统，可以选 择线性电源作为电源类型。 2. 电源稳定性 单片机对电源的稳定性要求较高，因此在设计电源电路时需要考虑 该因素。可以通过使用稳压二极管、电容滤波器和稳压芯片等器件来 提高电源的稳定性。 3. 电源噪声 电源噪声会对单片机的正常工作产生不良影响。为了减少电源噪声，可以使用电源滤波器和选择低噪声的电源器件。 4. 电源效率

电源效率的提高对于降低系统功耗和节约能源具有重要意义。在设 计电源电路时，应选择效率高的电源器件，并合理设计功率转换电路。 二、设计注意事项 在进行单片机电源电路的设计时，需注意以下几点： 1. 使用适当的保护电路 为了防止单片机系统受到瞬态电压的损害，可以在电源电路中添加 过流保护、过压保护和过热保护等保护电路。 2. 设计适当的引入电源电流的接口 在设计电源引入接口时，需考虑单片机系统的功耗和电流需求，并 根据实际情况选择适当的引入电源接口。 3. 合理安排电路板布局 电路板的布局对于电源电路的稳定性和噪声抑制起着重要作用。应 尽量避免模拟和数字电路的干扰，并合理分配电源电路的放置位置。 4. 选择合适的电源滤波器 以减少电源噪声对单片机系统的影响。根据系统要求选择适当的低 通滤波器，以滤除高频噪声。 三、总结 单片机电源电路的设计是单片机系统的基础，一个合理、稳定、高 效的电源电路能够保证单片机系统的正常运行。在设计单片机电源电

单片机开关电源设计

引言： 在现代电子设备中，单片机开关电源是一种非常常见且重要的设计方案。它具有高效率、稳定性和可靠性的优点，可以广泛应用于各种电子设备中。本文将详细介绍单片机开关电源的设计原理和各个模块的详细设计。 概述： 单片机开关电源是以单片机为控制核心，通过开关电源技术实现对电路输入输出的转换。其设计要点主要包括输入滤波与保护、直流原理设计、开关电源控制与保护、输出滤波和稳压控制等多个方面。本文将从这五个方面来详细阐述单片机开关电源的设计原理和流程。 正文内容： 一、输入滤波与保护： 1.输入滤波电路的功能和作用 2.输入保护电路的设计原理和策略 3.输入电压范围和稳定性的考虑 4.输入滤波电容和电感的选择和计算 5.输入滤波电路的实现和布局技巧 二、直流原理设计：

1.直流电源的工作原理和作用 2.直流电源的输出特性和波形 3.直流电源的电流和电压控制 4.直流电源的输出功率和效率的计算 5.直流电源的调试和优化方法 三、开关电源控制与保护： 1.开关电源的基本工作原理 2.开关电源的控制策略和模式选择 3.开关电源的过压、过流、短路、过温保护方法 4.开关电源的恒流、恒压控制方法 5.开关电源的控制电路和芯片选择，以及相关特性分析 四、输出滤波： 1.输出滤波电容的选择和计算方法 2.输出滤波电感的选择和计算方法 3.输出滤波电路的布局和连接方式 4.输出纹波的评估和减小方法 5.输出负载和稳压控制方式的优化和调试 五、稳压控制： 1.稳压原理和工作方式

2.稳压电路的参数和设计要点 3.稳压电路中的反馈控制回路 4.稳压电路中的过压、欠压保护方法 5.稳压电路的调试和优化技巧 总结： 本文详细介绍了单片机开关电源的设计原理和各个模块的详细设计。通过对输入滤波与保护、直流原理设计、开关电源控制与保护、输出滤波和稳压控制等方面的详细阐述，读者将能够全面了解单片机开关电源设计的要点和流程。同时，本文提供了一些实际设计中的优化和调试方法，读者可根据其中的技巧进行实际应用和改进。通过合理的设计和优化，单片机开关电源能够满足各种电子设备的要求，提供稳定可靠的电源供应。

基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计

基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源 设计 随着电子设备的不断普及，稳定可靠的电源设计变得尤为重要。本 文将介绍一种基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计，以满足 电子设备对稳定电源供应的需求。 1. 概述 同步整流Buck稳压开关电源是一种能够有效降低开关功率损耗的 电源设计方案。通过使用单片机控制同步整流MOS管的开关时间，可 以实现高效率、低功耗的稳压功能。本文将详细讨论该电源设计的工 作原理和关键部件选择。 2. 设计原理 同步整流Buck电源的工作原理基于Buck拓扑结构，通过单片机控 制同步整流MOS管的开关时间来实现稳压功能。具体的设计步骤如下：（1）选择适当的功率电感、电容和二极管，以满足输出电压和电 流的需求。 （2）基于单片机的PWM控制器生成开关信号，控制主开关管和 同步整流MOS管的开关时间。 （3）PWM控制器还监测输出电压的变化，并根据反馈信息调整开 关时间，以保持稳定的输出电压。 3. 关键部件选择

在同步整流Buck稳压开关电源设计中，几个关键的部件选择将决 定电源性能的好坏。以下是一些关键部件选择的建议： （1）功率电感：选择具有适当的电感值和电流能力的电感，确保 能够提供稳定的电流输出。 （2）电容：选择低ESR值的电容，以减少输出纹波电流和电压。 （3）同步整流MOS管：选择低导通压降的MOS管，以减小开关 功率损耗。 （4）PWM控制器：选择具有高精度和快速响应特性的PWM控制器，以实现精确的稳压功能。 4. 效果与改进 基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计具有以下优点和改 进空间： （1）高效率：同步整流技术能够有效减小开关功率损耗，提高电 源的整体效率。 （2）稳定性：通过单片机的PWM控制器，可以实现精确的输出 稳压，并对输入电压和负载变化进行动态调整。 （3）改进空间：可以进一步优化电源设计，如改进PWM控制算法、使用高效率的元件等，以提高电源性能和稳定性。 综上所述，基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计是一种 高效、稳定的电源解决方案。通过精确的PWM控制和关键部件的选择，

基于单片机控制的开关电源及其设计

2。基于单片机控制的开关电源的可选设计方案 由单片机控制的开关电源, 从对电源输出的控制来说，可以有三种控制方式, 因此, 可供选择的设计方案有三种： ( 1) 单片机输出一个电压( 经D/AC 芯片或ＰＷM方式) , 用作开关电源的基准电压。这种方案仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压，可以用按键设定电源的输出电压值，单片机并没有加入电源的反馈环, 电源电路并没有什么改动。这种方式最简单。 ( 2) 单片机和开关电源专用PWM芯片相结合.此方案利用单片机扩展A/D 转换器, 不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值之差, 调整D/A 转换器的输出, 控制ＰWM芯片, 间接控制电源的工作。这种方式单片机已加入到电源的反馈环中, 代替原来的比较放大环节，单片机的程序要采用比较复杂的ＰID 算法. （３) 单片机直接控制型。即单片机扩展A／DC, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 输出PWM波，直接控制电源的工作。这种方式单片机介入电源工作最多。 3.最优设计方案分析 三种方案比较第一种方案: 单片机输出一个电压( 经D/AC芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。这种方案中, 仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 没有什么实际性的意义。第二种方案: 由单片机调整Ｄ／AC 的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。这种方案中单片机可以只是完成一些弹性的模拟给定, 后面则由开关电源专用PWＭ芯片完成一些工作。在这种方案中,对单片机的要求不是很高， 51 系列单片机已可胜任; 从成本上考虑，51 系列单片机和许多ＰWM控制芯片的价格低廉; 另外, 此方案充分解决了由单片机直接控制型的开关电源普遍存在的问题——-由于单片机输出的的ＰＷM脉冲频率低，导致精度低, 不能满足要求的问题．因此, 单片机和PWＭ芯片相结合，是一种完全可行的方案。第三种方案: 是最彻底的单片机控制开关电源，但对单片机的要求也高。要求单片机运算速度足够快，且能输出足够高频率的PWＭ波。D ＳP 类单片机速度够快, 但价格也很高, 占电源总成本的比例太大, 不宜采用。廉价单片机中, AVR 系列最快, 具有PWM输出, 但AVR单片机的工作频率仍不

基于单片机控制的开关电源设计

摘要:开关电源是当代电子科技技术的产物，用于达到输出电压的稳定，开关电源主要是通过改变脉宽调制（PWM）进行输出电压的改变。它是一种电力电子装置，广泛应用于各种电子设备、工业、通信、航天航空以及军事等领域。具有输出电压稳定、噪音小、小型化和轻型化等特点。 为了设计并实现一个单片机控制的开关电源，可以通过软件编程让单片机输出一个PWM 波形给双运算放大电路，双运算放大电路对PWM波形进行变换调压，反馈到DC-DC降压电路进行降压和稳压后输出所需要的电压。输出电压可以通过按键调节，调节范围在0至25V，电压调节幅度为0.5V，由液晶显示屏实时显示。单片机控制开关电源，实现电源的智能化，具有输出电压范围大、电压可调和输出电压实时显等优点。 关键字：开关电源,单片机,PWM波形,调节，智能化

第一章概述 开关电源是改变开关管的通断的时间比较来控制输出电压的大小的电力电子器件。随着世界科技的快速发展，开关电源成为了人们生命中不可缺少的必需品，其应用于工业、农业、通信、航空和计算机等领域，具有高效率转换、重量小、小体积和高精度等特点。传统的开关电源系统存在调整之繁琐，电路很繁琐，可靠性低等问题，本文通过对单片机进行编程实现开关电源的有效输出，具体是将常用电源220V交流电通入变压器转换成24V的交流电，经过整流电路得到直流信号，通过电容滤波得到相对干净的直流电分别接入两个LM2596S-ADJ芯片，一个是构成DC-DC降压型电路，一个是构成5V稳压电路，前者是控制输出电压的，后者是给单片机和液晶显示屏供电的。输出电压的大小由PWM控制，将PWM 波形送到PWM调压电路，进行稳压和调压，并反馈到DC-DC降压电路后输出。按键能控制输出电压的大小，输出电压能在0-25V范围里可连续调节，步加步减在0.5V，复位按键可以是输出电压恢复到5V，并由液晶显示屏显示。 单片机控制开关电源，具有灵活性好的优势，可根据设计人员的想法进行设计。电子设备越来越小型化是未来的发展趋势，由于传统的开关电源电路的复杂性，如果以单片机为控制核心，则可以大大简化电源结构的复杂性，产生更小的电源变得可能，使用单片机可以扩展电压显示的实现，可以随时控制电压的大小，更容易维护。因为国内可以专门输出PWM 波的单片机价格很高，一般的单片机引脚口模拟的脉宽频率较低，速度较慢，远远小于所需的标准，因此单片机控制开关电源运用不多，而由单片机控制具有更多的控制和更多的可扩展性等，而正是这些必将是未来开关电源发展的发展方向。因此，探究单片机控制开关电源，具有极大地挑战。 本文将运用51单片机对开关电源进行控制，因为原先选考虑在51单片机和STM32单片机两者中选择，起初认为51单片机存在运算处理速度不够快，达不到设计要求，所以决定用STM32，但由于查询到用STM32单片机编程极其复杂，系统方案和硬件电路难度会有所增加。吸取教训，本文最后还是决定选用51单片机，可以达到设计要求，实现研究意义。 开关电源的功率晶体管处于闭合状态时，当开关速度提高后，会因电路中的电感、电容成分以及二极管中储存的电荷的影响而产生较大的浪涌影响和噪音影响，也会因输入电压和电流通过电路中的元器件影响产生较强的尖端峰值扰动和谐率波信扰动，这些干扰可能会损坏电路器件，同时污染居民用电。 在开关状态下切换功率晶体管的电源，由于电路构成中的电感和电容以及存储在二极管中的电荷的影响，开关速度增加，从而产生更大的浪涌和噪声，将通过输入电压和电流在电路中的元器件会影响强峰值干扰和谐波干扰，干扰可能会损坏电路，同时会居民用电产生影响，影响设备的正常工作。即使可以有一些行为进行制止，但由于水平有限，在这方面还是很难突破。于是，在设计制作过程中要着重留意噪声产生问题，并对其有效解决。

大学生毕业设计-采用51单片机实现开关电源的设计与制作[管理资料]

开关电源设计 一、设计任务及要求 设计并制作一个开关电源,，其结构框图如图1所示。 图1 电路框图 基本要求： (1) 输入电压：输入变压器二次侧标称电压15Vac，输入电压范围：180~240Vac。 (2) 输出电压：。 (3) 最大输出电流：。 (4) 电压调整率：≤2%（）。 (5) 负载调整率：≤2%。 (6) 纹波电压：≤250mVp-p（在输入电压220Vac、满载条件下，用示波器测试）。 (7) DC/DC变换器（含控制显示电路）效率≥60%（在输入电压220Vac、满载条件下测试）。 (8) 可显示输出电压、电流；，精度1%；，精度1%。 (9) 有键控开关功能 二、方案论证

基于对硬件的熟悉程度，本实验采用51单片机来实现开关电源的设计，从对输出电压的控制角度分析罗列出了以下3种设计方案。 方案1 单片机通过数模转换输出一个电压，而作为电源的基准电压电源可以通过键盘与之输出，单片机不加入反馈控制，电源需要专门的控制芯片。由于单片机没有加入反馈控制只是输出一个基准电压所以单片机的作用很小，不宜采用。 方案2 在方案1的基础上，单片机扩展模数转换器，对电源的输入电压进行实时检测，再经过调整后通过D/A芯片输出一个基准电压去控制专门的控制芯片。虽然在这个方案中单片机加入了反馈控制，但是需要扩展A/D和D/A芯片，加大了成本也不宜采用。 方案3 单片机扩展A/D转换器，不断检测输出端的电压，并根据电源输出电压于键盘预置电压差输出一个控制脉冲直接控制电源的工作。在这个方案中，单片机不仅加入了反馈控制系统而且还作为了控制核心省去了D/A芯片，成本减低而且单片机得到了最大化的利用。 综上所述，本设计选取第三种设计方案。单片机选用89C51，A/D芯片采用ADC0832，用四位数码管显示采样数值，采用监控输入。 三、硬件电路设计 根据设计机构框图，可将开关电源大致分为整流滤波电路、开关变换电路输出整流滤波电路、保护电路、采样反馈电路、四位数码显示及键盘电路五个部分。 整流滤波电路 电路中采用发光二极管作为电源指示灯，交流220V降压后经过整流桥输出直流电压作为开关变换电路的输入电压，7805稳压输出5V给单片机提供电源。

单片机电源设计

单片机电源设计 一、概述 单片机电源设计是电子工程中的一个重要部分。单片机是一种集成电路，它需要一个稳定的电源来提供能量。因此，单片机电源设计是确 保单片机正常运行的关键。 二、电源类型 1. 直流稳压电源 直流稳压电源是一种常见的单片机电源类型。它可以将交流变成直流，并通过稳压器来保持输出电压稳定。这种类型的电源具有输出稳定、 噪声小等优点，但需要使用大功率散热器和较高的输入功率。 2. 开关电源 开关电源是一种高效率、小体积的单片机电源类型。它通过开关管和 变压器将输入交流变成高频脉冲信号，再通过滤波器和稳压器得到所 需的直流输出。这种类型的电源具有高效率、小体积等优点，但需要 使用复杂的控制系统。

3. 无线充电 无线充电技术可以将无线信号转换为能量，并传输到设备中进行充电。这种技术可以使单片机不用接触任何物理连接就能获得能量，具有很 大的应用潜力。 三、设计要点 1. 稳定性 单片机需要一个稳定的电源来保证正常运行。因此，电源设计中的稳 定性是非常重要的。可以通过选择合适的稳压器和滤波器来提高电源 的稳定性。 2. 噪声 噪声是指电源输出中不需要的信号。它可以干扰单片机正常运行，因 此需要在设计中尽量减少噪声。可以通过使用低噪声元件、增加滤波 器等方式来降低噪声。 3. 散热

单片机电源输出功率较大时会产生热量，需要及时散热以保证稳定性 和寿命。可以通过选择合适的散热器、增加通风口等方式来提高散热 效果。 4. 安全性 安全性是单片机电源设计中不可忽视的一个方面。需要注意防止过压、过流等异常情况对设备造成损坏或危险。 四、实例分析 以直流稳压电源为例，对单片机电源设计进行实例分析。 1. 选型 选择合适的稳压器和滤波器是保证直流稳压电源稳定性和噪声水平的 关键。在选型时需要考虑输出电压、输出电流、稳定性、噪声等因素。 2. 电路设计 在电路设计中，需要考虑输入滤波器、整流桥、稳压器等元件的连接 方式和参数选择。同时，还需要考虑过压保护、过流保护等安全保护 措施的加入。

基于单片机的开关电源设计与实现

基于单片机的开关电源设计与实现 1.引言 开关电源是一种将输入直流或交流电转换为稳定输出的电源系统。它 具有高效率、小体积、轻重量等特点，被广泛应用于电子设备和工业领域。本文旨在介绍基于单片机的开关电源设计与实现，包括原理、设计步骤以及实际搭建过程。 2.基本原理 开关电源的基本原理是通过快速开关元件（如MO SF ET）控制输入电压 的开关时间，将输入电压转换成高频脉冲信号，并通过滤波电路得到稳定的输出电压。而单片机作为开关电源的智能控制核心，通过调节开关元件的开关频率和占空比，实现对输出电压的精确调节。 3.设计步骤 3.1选择开关元件和滤波电路 在设计开关电源时，首先需要选取合适的开关元件和滤波电路。开关 元件应具有低导通压降和快速开关速度，常用的有MO SF ET和I G BT。滤 波电路可采用LC滤波或者P I滤波，用于去除高频脉冲信号中的杂波。 3.2确定控制策略 通过单片机控制开关元件的开关频率和占空比，可以实现对输出电压 的调节。控制策略可以采用开环控制或闭环控制，其中闭环控制更加精确稳定。根据具体的需求和应用场景选择合适的控制策略。 3.3编写控制程序 使用单片机的开发工具，编写控制程序并烧录到单片机中。程序应包 括对开关元件的开关频率和占空比的控制，以及保护功能的实现。根据具体需要，还可以添加过温保护、过流保护等功能。 3.4搭建电路并测试

按照设计方案，搭建开关电源的电路，并连接单片机及其他所需的外 围电路。在搭建完成后，进行电路的功能测试。通过实验验证电路的性能 是否符合设计要求，如输出电压的稳定性、响应速度等。 4.实现案例 以设计一个12V输出、电流可调节的开关电源为例，使用单片机控制 开关频率和占空比。具体实现步骤如下： 1.选择合适的M OS FE T开关元件，并设计电路以实现12V输出。 2.通过脉宽调制（PW M）控制单片机的输出端口，调节开关频率。 3.使用反馈电路和AD C模块实现对输出电流的检测和调节，实现电流 可调节功能。 4.编写单片机控制程序，包括P WM输出和电流检测的算法。 5.搭建电路并连接单片机及其他外围电路。 6.运行程序，通过监测输出电压和电流，调节单片机的输出信号，实 现输出电压和电流的精确控制。 5.结论 本文介绍了基于单片机的开关电源设计与实现的基本原理和具体步骤。通过选择合适的开关元件和滤波电路、确定控制策略、编写控制程序以及 搭建电路并测试，可以设计出满足特定需求的开关电源系统。基于单片机 的开关电源不仅具有高效率和稳定性，而且可以实现电压和电流的精确调节，适用于各种电子设备和工业场景中。

基于单片机控制的开关电源设计

保密类别编号200910013126 毕业论文 基于单片机控制的开关电源设计 学院信息工程学院 专业电子信息工程 班级3班 姓名 指导教师 中国传媒大学 2013年5月24日

基于单片机的开关电源设计 摘要 本次设计的主要目的是实现一个智能开关电源，开关电源在日常生活中应用非常广泛，比如电视机、电脑、冰箱以及其他常用的电子产品都需要用到开关电源.如今是数字化时代，用单片机实现电子产品十分方便，所以在这次设计中，使用了单片机实现。本设计提出了一种基于单片机控制的高效率、低功耗开关电源直流电压转换器的设计方法，其中直流-直流变换器控制电路使用MC34063芯片。单片机控制部分使用了STC12C5A60S2单片机进行控制，可以通过步进键盘实现输出电压的升降操作。单片机STC12C5A60S2对电压电流进行采样形成高精度的电压电流反馈，再通过编程处理控制DAC0832输出一个精准的0-2.56v的参考电压，电压输出端采集电压与参考电压通过一个电压比较器进行比较，并将比较结果输入至MC34063的反相输入端，控制开关管的通断时间，以此来控制输出电压。 关键字：MC34063，STC12C5A60S2，DC/DC变换器，开关电源

The Design of Switching power supply based on MCU ABSTRACT Switching power supply has been widely used among our daily life such as television, computer，refrigerator，etc. Since we are living in a digitized world, where MCU can be used easily, conveniently in electronic industry with considerable efficiency, a design of DC voltage switching power is proposed, which is based on MCU and also, has high efficiency and low power loss. In this design, the chip MC34063 is used for the section of dc/dc convertor and the MCU STC12C5A60S2, which has variable functions especially the A/D convertor and the output of PWM wave, is used for the control section. We can adjust the voltage we need through pushing the press-button. In this design, the MCU STC12C5A60S2 controls the DAC0832 by programming and handling the collection of the feedback voltage and current to produce a reference of voltage that is used to be compared with the collection of the feedback voltage, so as to change the output voltage. Keywords: MC34063，STC12C5A60S2，DC/DC Convertor, Switching power supply.

单片机开关电源设计

目录 1 绪论 (3) 2.1 单片机的发展历史 (3) 2单片机的概述 (3) 3 电源开关的硬件系统设计 (5) 数字化智能开关电源的设计思路 (5) 4软件设计 (8) 5 结语 (9) 毕业设计总结： (9) 参考文献： (10)

1 绪论 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。随着仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化,完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变。而数字仪表采用新技术、新工艺，由LSI和VLSI构成的新型数字仪表及高档智能仪器的大量问世，标志着电子仪器领域的电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河： （1）广泛采用新技术，不断开发新产品。 （2）新一代数字仪表正朝着标准模块化的方向发展。预计在不久的将来，许多数字仪表将由标准化、通用化、系列化的模块所构成，给电路设计和安装调试、维过程及变化趋势的两大优点。 （4）安全性。 （5）操作简单化。 2 单片机的概述 2.1 单片机的发展历史 单片机诞生于20 世纪70 年代末，经历了SCM、MCU、SoC 三大阶段： 1. SCM 即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单修带来极大方便。 （3）为彻底解决数字仪表不便于观察连续变化量的技术难题，"数字/模拟条图"双显示仪表已成为国际流行款式，它兼有数字仪表准确度高、模拟式仪表便于观察被测量的变化片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM 与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel 公司功不可没。 2. MCU 即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展