CAT蓄电池直流稳压电源设计

以下几个方面，是摘要内容：本文先是对国内外电源发展趋势做了分析，之后分析了传统电源存在的不足，接着以单片机作为控制器，构建出来直流稳压电源系统，并且给出了各模块具体的设计方案以及控制程序框图，该系统具备较好的实用性以及稳定性。

关键词：直流稳压；单片机；模块化

一、设计背景

今时今日，社会之中的人们尽情享受着电子设备带来的便利，然而，任何一款电子设备都存在着一个共有的电路，那便是电源电路。当然，这些电源电路的样式以及复杂程度各不相同。超级计算机的电源电路自身便是一套繁杂的电源系统。借助这套电源系统，超级计算机的各个部分均可获得持续稳定且符合各类复杂规范的电源供应。可以这么讲，电源电路是所有电子设备得以存在的依据，要是没有电源电路的话，种种样式的便利电子设备也就不曾出现了。对于电子设备而言，电源电路所具备的要求体现为可供应持续稳定、契合负载需求的电能，而那个能够供应这般稳定直流电能的电源即为直流稳压电源，直流稳压电源于电源技术里拥有相当重要的地位。

防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、直流电机及充电设备等领域广泛应用着直流稳压电源，它可用于各种电子设备老化，像是PCB板老化、家电老化、各类IT产品老化、CCFL老化以及灯管老化，它适用于需要自动定时通、断电且自动记周期数的电子元件的老化、测试，它可进行电解电容器脉冲老练，它能对电阻器、继电器、马达等做测试老练，它还能进行整机老练以及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

常用的电子技术里有之一为直流稳压电源，它用于教学、科研等诸多领域。与此同时，传统之多功能直流稳压电源有着功能简单的特点，存在难控制的状况，可靠性比较低，干扰较为大，精度比较低，并且体积大，复杂度高 。

在家用电器以及其他各类各种各样的电子设备当中，一般情况下通常往往都需要那种电压稳定的直流电源来提供电。在实际真实的生活里面范围中，是由220V的交流电网来供应电。这就必须得需要通过变压、还有整流、再加上滤波、以及稳压一系列的电路把交流电变化转化成稳定的直流电。用于滤去整流输出电压中纹波的滤波器，一般传统电路是由滤波扼流圈以及电容器构成的，要是由晶体管滤波器来进行替代，那么能够缩小直流电源的体积，减轻其重量，并且晶体管滤波直流电源不用直流稳压器就能够被用作家用电器的电源，这不但降低了家用电器的成本，还缩小了其体积，使得家用电器小型化 。

传统的直流稳压电源，通常借助电位器、波段开关来达成电压的调节，且通过电压表来指示电压值的大小，所以其电压调整精度不太理想、读数不够直观，电位器容易产生磨损，而基于单片机控制的直流稳压电源能够较好地处理上述传统稳压电源存在的弊病 。

国内以及国外的研究现状表明，电源技术特别是数控电源技术，属于一项实践性极为突出的工程技术，其服务范畴涵盖各行各业，而数控电源从80年代才切实开始发展起来，在这期间系统的电力电子理论得以开始建立，在后续的一段时期当中，数控电源技术取得了显著的发展。可是其产品存在数控程度无法达到所需要求、分辨率较低、功率密度相对较低、可靠性欠佳的不足之处，所以数控电源主要的发展趋向，是针对上述这些缺点持续予以改进。单片机技术的现世，为精确数控电源的发展，提供了有利契机，电压转换模块亦为之添砖加瓦。新的变换技术持续演进，各类专业集成电路不断推陈出新，数字信号处理器件也在研发应用历程中迭代更新，控制理论同样处于不断发展的进程里 。

电源行业，因板载电源管理应用更为广泛，且受到行业对能源节约及运行最优化的关注，于是，半导体生产商们开始一起开发名为“数控电源”的新产品。当前，伴随直流电源技术的迅猛发展，整流系统从以往的分立元件以及集成电路控制演变为微机控制，进而促使直流电源趋向智能化，具备遥测、遥信、遥控这一三遥功能，基本上达成了直流电源的无人值守，“所设计的直流稳压电源主要由几部分构成，包括单片机系统、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。 ”。被选用的单片机系统是89C51型号单片，它内部存在4K的ROM，将8255用作电压输出的扩展接口，另外把8279当作键盘和显示器的扩展接口。

目前于电力电子器件这块儿，差不多全是旋纽开关拿来调节电压，其调节精度不咋高，并且常常会有跳变情况出现，使用起来挺麻烦的。借助数控电源，能够达成每步0.1V的精度，输出电压范围是0直至9.9V，电流能够达到500mA。数控技术领域的发展是以51系列单片机作为主控单元电路的拓扑结构以及软开关技术等电子技术的完善当作主要明显特征。数字化应当是属于控制领域的重要发展趋向，伴随信息技术的迅猛发展，会对开关电源技术的发展起到极大的推进作用。数控电源当下的发展，主要朝着这样的方向，其一，是具备更高的数控精度，具备更高的分辨率，具备更好的动态特性；其二，是拥有更好的环保性能；其三，是实现智能化，具备高可靠性；其四，是有着更广泛的应用 。

该系统的电压调节范围是30V至36V ，最大能输出的电流为2A ，具备过流保护功能 。系统数字显示有4位 ，其中一个是功能显示 ，另外三个用于显示输出电压以及电路参数设定值 。系统配备的键盘设有4个键 ，包含功能选择键 ，具有设定参数功能的同时步进增减数值的步进增减键 ，还有用以敲确定的确认键功用选择及确认键以及步进增减键 。功能选择键作用是开启参数设定状态 ，步进增减键用来设置参数值 ，确认键用于输入设定值 。

电源开机时的设定值是上次使用过的那个值，这时若按下按键，那么电压显示的值就会出现闪烁的情况以此表明进入了参数设定的状态，借助按键功能，可以在不同的设定值范围里进行切换让其改变，之后再按下确认键就能进入到设定状态，通过增加或者减少按键来改变设定的值，按确认键使其输入设定值，系统具备自动识别的功能，对于超出使用范围的设定值是不会接受的。

三、设计方案

此电路原理为，系统以AT89C51单片机被用作为控制核心，而后外部扩展一片能实现电擦除的称为2864的存储器，其目的在于达成断电时参数存储的功能，单片机去计算设定值同A/D转换采样反馈值之间的偏差，以及偏差的变化率，进而得出对应相关的输出值，该输出值经由D/A转换电路变换成模拟量，以此去驱动电压输出控制电路，最终达成使电压稳定在设定值。

第二，存在一个显示输出以及按键输入的电路，其中，LED显示器与74LS247、74LS138共同构建起一个信息显示系统，这里，显示数据是从单片机Ｐ０口输出的。其显示的内容主要涵盖电源实际输出的电压、电流，还有ＰＩＤ参数。而输入操作是通过四个轻触按键来达成的，采用的是独立式按键中断接口方式，当单片机响应中断之后，会读取Ｐ１口的数据并且运行相应的按键处理程序。因为采取了中断方式，所以占用系统的时间比较少。有一个功能选择键，它的功能循环路径是这样的，先是输出电压显示，之后是输出电压设定，接着是比例参数，跟着是积分参数，再接着是微分参数，最后又回到输出电压显示，参数设定借助按“＋”“－”键改变，按确认键可输入存储器，并且保存在２８６４存储单元中。

3、稳压输出电路：单片机针对按键设定值，依据Ａ／Ｄ转换的采样值，计算得出输出值，借助数据总线，将数据传送至ＤＡＣ０８３２，实施Ｄ／Ａ转换，经由ＩOUT1，IOUT2输出对应的模拟电流信号，输出电压被送往A/D转换电路，经采样处理后反馈至单片机。倘若采样值高于设定值，单片机算出输出量减小，输出电压降低。

在输出电压处于过低状况时，电压反馈的稳定进程呈现出与之前相反的态势。基于这样的情形，达成了输出电压的稳定状态。

A/D转换电路，它由ADC0809以及500KHZ方波发生器构成，500KHZ信号是由555定时器组成的多谐振荡器产生的，该信号目的是为ＡＤＣ０８０９提供时钟源，模数转换工作完结之后，ADC0809会向单片机发出中断申请。

软件设计方面，软件运用汇编语言来编写，进行的是全部模块化编程，系统主要是由显示模块构成，还有按键输入中断模块，以及电压调整量模块等所组成。