宽幅低功耗数控电源设计及在矿井设备中的应用

摘要

使用传统方式在矿井中登记雷管炸药时，手续繁杂、容易出错，因此“雷管编码扫描仪”应运而生。论文针对雷管编码扫描仪在36V交流供电特殊矿井环境应用的需求，设计了一款宽幅电压供电、数控可调的多路直流电源，兼容220V市电应用环境，并且成功应用于雷管编码扫描仪中。论文对硬件设计和建模过程进行了深入探讨，运用Matlab仿真工具对部分电路进行了仿真，最后用实验验证了设计过程。
　　为了适应雷管编码扫描仪的宽范围输入、高效率的要求，文中设计的雷管编码扫描仪电源被分为两级。前级Flyback结构电路提供一个恒压输出，后级BUCK电路将前级的输出降压，实现恒压与恒流控制。论文对前级Flyback采用了状态空间平均法进行了数学建模，加入实际辅助电路的模型，针对数学模型设计了相应的补偿控制器，论文还对前级Flyback的变压器、电容电感提供了完整的设计选取过程，然后运用Matlab进行仿真，最后研制了一种宽幅、低功耗、数控可调的多路直流电源，并进行了性能测试和应用验证。
　　论文对后级模拟电路和控制系统的设计到数字控制系统的实现进行了理论说明，提出一些程序设计相关理念。通过UART可以连接到计算机等控制设备上，非常方便实现对电源电压、电流的调节。雷管编码扫描仪电源不仅成功应用到了雷管编码扫描仪上，具备30～260V极宽范围电压输入，而且体积小巧、价格低廉、效率较高，通过实验验证了电源具有较强的稳定性及实用性。

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1 绪论

1.1应用背景与研究目的

1.2直流稳压电源发展状况

1.3本文研究内容概述

2 多路数控可调直流电源系统分析

2.1电源系统整体概述

2.2前级AC-DC变换电路拓扑选择

2.3后级DC-DC数控可调电路拓扑选择

2.4本章总结

3 前级AC-DC电路设计

3.1 Flyback电路的参数设计

3.2 Flyback电路的数学建模

3.3 Flyback电路的Simulink仿真

3.4本章小结

4 后级DC-DC电路及软件设计

4.1电路设计概述

4.2后级DC-DC电路的分析与设计

4.3 30～60mA恒流源设计

4.4电源选择开关设计

4.5控制器的软件设计

4.6本章小结

5 整机装配与系统测试

5.1装配联调

5.2电源模块测试

5.3电源整体测试

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1工作总结

6.2课题展望

致谢

参考文献

附 录 攻读学位期间发表论文目录