全国电子设计大赛数控直流稳压电源.doc

一、项目参加人员、负责容以与技术特长： "主要人员 "负责容 "技术特长 " " "自制稳压电源的设计，撰 "数字电路设计，应用软件 " " "写论文电路精度的调节, " " " "键盘、数控部分、数字显 "单片机编程以与电路设计 " " "示的设计，单片机编程 " " " "D/A转换以与精度，输出电"模拟电路设计 " " "路的设计 " " 二、项目背景 数控直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。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。普通直流稳压电源品种很多, 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。但在实际生 活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、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。 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。电力 电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控 制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命， 给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电 源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度 。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定 了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。 随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。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。这些理论为其后来的 发展提供了一个良好的基础。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。单片机技术与电压转换 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，到90年代，己出现了数 控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。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。 随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的 方便也是不可否定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子。但人们对它的 要求也越来越高,要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施，就需要从数字 电子技术入手，一切向数字化和智能化方向发展。 数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过 程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和 产品一致性等工程问题，极提高生产效率和产品的可维护性。 三、主要研究容 一、设计任务 设计出有一定输出电压围和功能的数控电源。 其原理示意图如下： +10V -10V +5V 220V 二、设计要求 1．基本要求 （1）输出电压：围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV； （2）输出电流：500mA； （3）输出电压值由数码管显示； （4）由"＋"、"－"两键分别控制输出电压步进增减； （5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±10V，＋5V。 2．发挥部分 （1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 四、总体思路与研究方案 1. 总体思路 随着时代的发展，数字电子技术已经普与到我们生活、工作、科研等各个领域，本文 将介绍一种数控直流电源，本电源由电源电路、显示电路、控制电路、数模转换电路四 部分组成。准确说就是电源电路提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压，显示电 路用于显示电源输出电压的大小，同时分析了数字技术和模拟技术相互转换的概念。与 传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以与其输出电压大小采用数码显示的 特点。 数控电压源是最常用的仪器设备，在科研与实验中都是必不可少的。目前所使用的直 流可调电源中，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 。利用数控电压源，可以达到每步0.1V的精度，输出电压围0.1V至9.9V，电流可以 在现代电子技术领域，数控直流稳压电源作为基本的实验工具，在教学、科研、工业应用等多个领域扮演着至关重要的角色。随着技术的不断进步，对直流稳压电源的要求也在不断提升，尤其是在精度、稳定性和智能化方面。全国电子设计大赛中的数控直流稳压电源项目，不仅是对参赛者电子设计能力的挑战，也是对电子技术发展现状的一次集中展现。 在项目背景部分，我们了解到传统的直流稳压电源在功能上存在较大局限性。功能简单、控制不便、可靠性低、干扰大、精度低以及体积庞大，这些问题在一定程度上限制了电源技术的进一步发展。随着电力电子技术的融合以及信息技术革命的推动，对电源产品提出了新的、更高的要求。在这一背景下，数控电源应运而生，它以其高精度和高可靠性，满足了现代社会对电源技术的高标准。 数控电源的技术进步，离不开单片机技术和电压转换模块的贡献。单片机的引入，使得电源的智能化水平大幅提高，用户可以通过数字界面轻松地进行各种设置。此外，随着控制理论和材料科学的发展，数字化智能电源模块应运而生，它在可靠性、智能化和产品一致性上取得了显著的成效。 在研究内容方面，项目要求设计一款具有特定输出电压范围和功能的数控电源。具体而言，输出电压需要达到0~+9.9V，步进精度为0.1V，并保证纹波不超过10mV，同时输出电流需达到500mA。此外，项目鼓励创新设计，如设置可预置电压、自动扫描功能以及输出电压类型的扩展等。 设计的总体思路是构建一个集电源电路、显示电路、控制电路以及数模转换电路于一体的系统。电源电路作为系统的能量供应站，负责为各部分提供稳定的电压和电流。显示电路则将电压信息实时反馈给用户，控制电路接收用户的指令，处理输入信息，并通过数模转换电路将数字信号转换为模拟信号以调节输出电压。 项目对参赛者的技能要求较高，涵盖了数字电路设计、模拟电路设计、单片机编程以及电源设计等多方面。因此，团队成员需要在这些领域具备扎实的专业知识和实践经验。项目的成功完成，不仅能够展示参赛者的综合技术能力，还能提高他们解决实际问题的能力，为未来的职业生涯打下坚实的基础。 通过这样的竞赛活动，参赛者不仅能够在实践中学习和掌握先进的电子设计技术，还能在实践中发现问题、解决问题，这对于激发创新思维和推动电子技术的进一步发展具有重要的意义。同时，这也为我国电子设计领域的年轻人才提供了一个展示自我、实现梦想的舞台。