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基于stc12系列单片机的串联型开关电源设计与实现单片机报告.doc
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2023-07-07
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基于stc12系列单片机的串联型开关电源设计与实现单片机报告.doc
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广 西 大 学
单片机及通信接口设计
课题名称:基于 STC12 系列单片机的串联型开关电源设计与实现
--单片机控制部分
学 院 计算机与电子信息学院
专 业 通信工程
班 级 通信 142 班
学 号 1407200134
姓 名 韦杰
摘要: 随着电子工业的发展,高频率、高耐压、大功率开关管问世,开关型稳
压电源以其自身功耗小、体积小、重量轻,得到越来越广泛的作用。本系统的设
计采用 STC12C5A60S2 单片机作为控制核心,构成一个闭环控制的串联型开关稳
压电源。该开关电源为脉冲宽度调制型(PWM),其中,STC12C5A60S2 单片机以
及其外围器件实现输出电压实时测量、人机交互、按键等功能。
关键词:单片机、稳压、开关电源、AD
1、系统方案
原理分析:本次模电课程设计的目的是实现一个串联型开关稳压电源,开关稳压电源电路的
换能电路将输入的直流电压转换成脉冲电压,再将脉冲电压经 LC 滤波转换成直流电压。
首先,我们看到原理图中有六个元件,分别是两个电阻,一个电解电容,一个二极管,
一个电感,还有一个 NPN 型的三极管,原理图中虽然只有那么六个简单的元件,却蕴藏着
丰富的电路知识。电阻 R2 的作用主要是用来限流,因为 PWM 信号是要经过 R1 流入三极管,
而该三极管的集电极最大电流为 1.5A,通过 R2 电阻限流后,可以对电路起到保护的作用,
因此需要一个 1K 的限流电阻;电阻 R1 的作用是负载电阻,也就是开关电源的输出部分,
我们要在这里进行输出电压的采集,然后构成一个闭环的控制系统;二极管为 1N4007,是
普通的硅整流二极管,它的作用是在三极管截止后,使得整个电流继续构成一个完整的回路,
因为三极管截止后,电源就与 LC 回路以及负载断开了,这时通过一个反接的二极管可以继
续保持整个电路构成一个回路,所以该二极管也就是续流的作用。电感与电容构成一个 LC
滤波电路,以及构成换能电路,在换能电路中,如果电感 L 数值太小,在导通期间储能不足,
那么在截止还未结束时,能量已放尽,将导致输出电压为零,出现台阶,这是绝对不允许的,
同时为了使输出电压的交流分量足够小,C 的取值应足够大。换言之,只有在 L 和 C 足够大
时,输出电压 UO 和负载电阻 IO 才是连续的,L 和 C 愈大,UO 的波形愈平滑。由于输出电
流 IO 是 UI 通过开关调整管和 LC 滤波电路轮流提供,通常脉动成分比线性稳压电源要大一
些,这是开关型稳压电路的缺点之一;开关管为 NPN 型三极管,型号为 2SC8550,从该三
极管的资料上,我们可以知道,当三极管的基极开路时,集电极与发射极有一个反向击穿电
压(在资料书上可看到,该最大承受电压为 25V),如果超过了最大值,就会把三极管烧掉,
该系统的设计的电源电压为 5V,整个电路中不会有超过 5V 电压的部分,因此,选择该三极
管作为开关管是合适的。
系统框图如下:
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xinkai1688
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