摘要
本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统采用简单的boost升压电路作为DC-DC变换器主电路；PWM控制器采用低压型专用集成芯片TL494; 主开关管采用IRF540N；由单片机STC89C54控制LCD屏的显示；另外，系统还增加了实时输出功率数据显示和负载过流保护等实用功能。
随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90 年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC 和MOSFET 构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。
目录
目录................................................................2 1 系统方案与论证...................................................3 1.1 题目要求.....................................................3 1.1.1 基本要求...............................................3 1.1.2 发挥部分...............................................3 1.1.3 说明...................................................4 1.2 系统基本方案.................................................4 1.2.1 系统基本框图...........................................4 1.2.2 系统各个模块的选择与论证...............................5 2 系统硬件设计.....................................................6 2.1系统硬件的基本组成部分.......................................6 2.2 主要单元的电路设计...........................................6 2.2.1 整流电路...............................................6 2.2.2 升压电路...............................................7 2.2.3 TL494工作电路..........................................7 3 系统软件设计.....................................................8 3.1 系统主程序设计...............................................8 3.1.1 软件执行概述...........................................8 3.1.2 主流程图...............................................8 3.1.3 按键扫描子程序流程图...................................8 4 系统测试.........................................................9 4.1 系统各项指标测试.............................................9 4.1.1 测试仪器...............................................9 4.1.2 电压的测试.............................................9
5 总结.............................................................9 参考文献...........................................................10 附录一 硬件整体框架图..............................................10
1 系统的方案与论证
设计人员： 指导老师：
1.1题目要求
设计并制作一个稳压开关电源。
1.1.1 基本要求
（1）输出电压UO可调范围：30V～36V； （2）最大输出电流IOmax：2A；
（3）U2从15V 变到21V 时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）； （4）IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）；
（5）输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； （6）DC-DC 变换器的效率h≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； （7）具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.5±0.2A；
1.1.2 发挥部分
（1）进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）； （2）进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）； （3）进一步提高效率，使h≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
（4）排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；
（5）能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同时具有输出电
压、电流的测量和数字显示功能。 （6）其他。 1.1.3 说明
（1）DC-DC 变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。 （2）U2可通过交流调压器改变U1来调整。DC-DC变换器（含控制电路）只
能由UIN端口供电，不得另加辅助电源。
（3）本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求
用带宽不小于20MHz模拟示波器（AC 耦合、扫描速度20ms/div）测量UOPP
（4）本题中电压调整率SU指U2在指定范围内变化时，输出电压UO的变化
率；负载调整率SI指IO在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率；DC-DC 变换器效率h=PO/ PIN，其中PO＝UOIO，PIN＝UINIIN。 （5）电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，
不能出现过热等故障）。
（6）制作时应考虑方便测试，合理设置测试点。
（7）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、
主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。
1．2 系统基本方案
1.2.1 系统基本框图
根据题目要求本系统可分为以下几个模块：电源模块、控制电路模块、键盘显示模块等。
电源模块 采样电路 单片机 键盘模块 保护电路 控制电路
1.2.2 系统各个模块的选择与论证
（1） DC-DC主回路：
方案一：采用变压器升压的隔离型PWM直流－直流变换器电路，
此电路效率较低，开关辐射/纹波较大，电路较复杂。
方案二：采用非隔离型BOOST升压电路，控制电路用专用集成芯
片TL494，这种电路使用的外部原件少、调试容易、成本低、效率高。因此，采用此种方案。
（2） 控制电路模块：
方案一：采用电压型脉宽调制技术，产生频率固定，脉冲宽度可调
整的方波脉冲，采用电压反馈环控制系统，它的反馈信息取自输出电压，用反馈电压调整控制器的输出脉冲宽度，改变脉冲占空比，实现开关电源的稳定。
方案二：采用电流型脉宽调制芯片，此技术与传统的仅有输出电压
反馈的PWM系统相比增加了一个电感电流反馈。
综合比较方案一、二，方案二优点多，但不宜实现，所以选择方案
一。
2 系统硬件设计
2.1系统硬件的基本组成部分
本设计运用了检测技术、自动控制技术和电子技术。系统可以分为变压整流部分、电路控制部分。
变压整流部分：将220v正弦工频交流电源电压变为符合要求的18v电压,通过整流元件，将正负交替变化的正弦交流电压变成单方向的脉动直流电压。再通过滤波稳压达到理想的电压值。
电路控制部分：采用TL494芯片，利用它的脉冲宽度调制比较器调节占空比使电路中输出电压与单片机输出电压达到一致。
2.2 主要单元的电路设计
2.2.1 整流电路
直流稳压电源一般由四部分组成：
交流电源 变压器 整流电路 负载 稳压电路 滤波电路
整流滤波电路图
2.2.2 升压电路
系统采用简单的boost升压电路作为DC-DC变换器主电路。
通过电感、电容的存储能量来达到要求的电压值。
2.2.3 TL494工作电路
TL494具有自动调节占空比的功能，系统通过采样电压、电流反馈到芯片工作区内，由TL494调节，输出理想的数值。
3 系统软件设计
系统的软件设计采用C语言，对单片机编程来实现各项功能。 主程序对模块进行初始化，接收从电路采样点获取来的电压信号，并对此信号进行处理，调试出和键盘输出相符合的值。采用循环查询的方式，来显示和控制电压值的范围。
3.1 系统主程序设计
3.1.1 软件执行概述
芯片STC89C52RC为主控中心，由此芯片接收信号，发送信号对整个系统进行控制，芯片TL494为占空比调节芯片，提供我们需求的电压值，4*4键盘0-9为电压输出值，可选择电压范围；10号键为++功能键，实现步进加1的功能；11号键为--键，实现步进减1功能；12号键为清零键，实现为重新输入清零功能；13号键为确认键，实现输出确认功能；14、15、16号键为备用键，为避免其它键偶然损坏备用功能。
3.1.2 主流程图
初始化 设定参考电压 是否有键按下 D/A转换 3.1.3 按键扫描子程序流程图：
LCD显示
开始键盘扫描去除抖动有无按键按下？N清有键按下标志Y置有键按下标志，读取键值等待按键松开返回
4 系统测试
4.1 系统各项指标测试
4.1.1 测试仪器
为了更加准确的测试出系统的数据，我们采用SP1641B函数信号发生器、UT212C示波器、DT-890B+万用表测试数据。
4.1.2 电压的测试 Lcd输出值 测量值 30v 31v 32v 33v 34v 35v 36v 5 总结
在本设计过程中，我们一味的追求发挥部分的拓展，忽略了基础的电路设计，致使本设计没能达到理想的功能。
本次设计综合运用了自动化技术、模拟电子技术等多种技术，我们从中受益匪浅，特别是方案的设计与论证，我们从中汲取了很多有用的经验，为以后的设计打下了坚实的基础。
参考文献：
【1】 单片机应用技术 王静霞 电子工业出版社 2009.5 【2】 电子仪器仪表设计 高吉祥 电子工业出版社 2007.8 【3】 模拟电子技术 苏士美 人民邮电出版社 2005.8
【4】 单片微型计算机原理与应用 张毅坤 西安电子科技大学出版社 1998 【5】 微型计算机借口技术 王兆月 机械工业出版社 2006
附录一：硬件整体框架图
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