单片机控制的高频开关电源的研制

摘要

电源是各种电子设备的重要组成部分，它有如人体的心脏，为所有电气类设备的正常运行提供动力。高频开关电源作为电源的一个分支，由于它具有效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽、可靠安全等一系列特点，普遍受到青睐和推崇。
　　 本文对X光发射装置的灯丝加热电源进行了研究和设计，论文首先介绍了开关电源领域的发展情况和X光机的基本工作原理，针对本文研究的灯丝加热电源所存在的高压绝缘问题，提出了主变压器采用两级变压器串联的结构。通过大量的实验和理论的分析发现单端的变换器结构难以满足系统的功能和性能指标的要求，本文提出了一种组合式的结构，以降压斩波变换器组合半桥变换器构成主电路，斩波变换器用来设定和调整整个电源的输出电压，半桥变换器为主变压器提供交流电，起到了隔离和能量传递的作用。控制电路选用单片机和开关电源专用PWM芯片相结合的方法，利用单片机扩展A/D转换器，检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值之差，调整D/A转换器的输出，控制PWM芯片，间接控制开关电源的工作。
　　 在设计部分详细的给出了整个灯丝加热电源的设计过程，其中主电路的设计包括斩波变换器电路的设计、半桥变换器电路的设计、驱动电路的设计、缓冲电路的设计和变压器的设计；控制电路的设计包括单片机外围电路的设计、模数转换模块的设计、数模转换模块的设计、辅助电源模块的设计、显示模块和键盘模块的设计。在论文的系统调试部分记录了此次电源设计的步骤和过程，以及调试波形和数据，从结果看电源运行状态良好，输出电压稳定，验证了系统设计方案的可行性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 开关电源简介

1.2 开关电源的发展状况

1.3 开关电源技术在X光机中的应用

1.4 单片机控制开关电源设计方案的选取

1.5 本文主要内容

第2章 主电路的工作原理

2.1 开关电源主电路结构的选取

2.2 主电路的工作原理

2.2.1 斩波电路的工作原理

2.2.2 斩波电路的仿真

2.2.3 半桥变换器电路

2.2.4 半桥变换器电路的仿真

第3章 电源主电路的设计

3.1 主电路的设计

3.1.1 TL494芯片简介

3.1.2 TL494控制的斩波电路

3.1.3 TL494控制的半桥电路

3.2 缓冲网络的原理与设计

3.2.1 缓冲网络的工作原理

3.2.2 缓冲网络的设计

3.3 高频变压器的设计

第4章 电源控制电路的设计

4.1 高频开关电源的控制方式

4.1.1 电压模式控制

4.1.2 电流模式控制

4.2 PID数字控制器在开关电源中的应用

4.3 开关电源控制模块的硬件设计

4.3.1 单片机外围电路

4.3.2 键盘模块设计

4.3.3 显示模块设计

4.3.4 模数转换电路设计

4.3.5 数模转换电路设计

4.3.6 辅助电源设计

4.4 开关电源控制模块的软件设计

4.4.1 主程序设计

4.4.2 初始化模块设计

4.4.3 A/D转换模块设计

4.4.4 PID数字控制模块主程序设计

4.4.5 键盘及显示模块主程序设计

4.5 系统抗干扰

第5章 系统的调试

5.1 TL494芯片的测试

5.1.1 TL494单端模式的测试

5.1.2 TL494双端模式的测试

5.2 电路的调试

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

附录1 主电路电路图

附录2 控制电路电路图

附录3 控制电路PCB图