可编程电源设计与实现

发布时间：2021-01-22 07:10

　　众所周知,电源在电子设备中具有不可或缺的作用,各种设备地使用都离不开电源的正常工作和运行。本文针对传统开关电源只能通过按键或者旋钮调整电压值,并且仅能显示当前时刻电压值,无法反映电源电压变化趋势的问题,目标设计出一款可编程电源,能够通过软件控制电源的输出,实现指定的目标波形电压值输出功能。文章首先介绍了可编程电源的概念和组成,调研了国内外研究现状,分析了系统的实际需求,制定出了需要实现的可编程电源的总体方案。其次,完成了电源的硬件的设计,选择了电源的拓扑结构和开关管的控制方式,设计了输入整流滤波电路、输出整流滤波电路、逆变电路和电源的控制电路,使用Saber软件对电路进行了仿真。然后,根据软件总体方案,实现可编程电源软件的数据设置、数据监视记录、波形显示、按键锁定和指定波形输出功能,在Visual Studio的编程平台下,通过MFC用户界面设计工具,设计了简单明了的用户交互界面,操作方便,具有良好的用户体验。接着,搭建了可编程电源的实验平台,通过工控机控制电源输出,对输出结果进行了精确度、稳定度和压摆率测试,测试结果表明可编程电源能够实现预定功能,输出的精度指标符合要求。最后,总结产... 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

PWM调制原理示意图

西安石油大学硕士学位论文14结合可编程电源的实际需求情况，电源的输入为市电220V交流电，需求的输出电压最高为200V，输出电流最高为1A，根据确定的输入电压、电源的功率范围以及实际情况，选择半桥式拓扑结构，半桥电路的拓扑结构如图3-3所示。图3-3半桥逆变拓扑结构图半桥电路拓扑结构图中Vin表示输入电压，V0ut表示输出电压，C1和C2表示分压电容，SW1和SW2表示功率开关管，T表示高频变压器，n1和n2表示变压器一次侧和二次侧的匝数，VD1和VD2表示整流二极管，L表示输出电阻，C表示输出电容。在半桥拓扑结构中，开关管SW1和SW2和电容器C1和C2组成半桥结构，开关管SW1和SW2轮流导通，当SW1导通时，SW2关断，高频变压器T二次侧的电压极性与输出电压Vin的极性相同，整流二极管VD1处于导通，二次侧电流经过输出电阻L和输出电容C，当SW2导通时，电路的工作状态与SW1导通时相反，当SW1导通时，电路的拓扑结构图如图3-4(a)所示，当SW2导通时，电路的拓扑结构图如图3-4(b)所示。图3-4(a)SW1导通电路拓扑图图3-4(b)SW2导通电路拓扑图半桥拓扑结构的变压器一次侧电压的幅值只有输入电压Vin数值的一半，在相同输出功率下，半桥式拓扑结构的一次侧电流较大。可编程电源采用脉冲宽度调制方法，通过改变脉冲信号的占空比使输出电压V0ut发生变化，脉冲信号的周期为T，晶体管的在一个周期内的导通时间为ton，半桥式拓扑结构的输出V0ut计算如式(3-1)所示：

西安石油大学硕士学位论文14结合可编程电源的实际需求情况，电源的输入为市电220V交流电，需求的输出电压最高为200V，输出电流最高为1A，根据确定的输入电压、电源的功率范围以及实际情况，选择半桥式拓扑结构，半桥电路的拓扑结构如图3-3所示。图3-3半桥逆变拓扑结构图半桥电路拓扑结构图中Vin表示输入电压，V0ut表示输出电压，C1和C2表示分压电容，SW1和SW2表示功率开关管，T表示高频变压器，n1和n2表示变压器一次侧和二次侧的匝数，VD1和VD2表示整流二极管，L表示输出电阻，C表示输出电容。在半桥拓扑结构中，开关管SW1和SW2和电容器C1和C2组成半桥结构，开关管SW1和SW2轮流导通，当SW1导通时，SW2关断，高频变压器T二次侧的电压极性与输出电压Vin的极性相同，整流二极管VD1处于导通，二次侧电流经过输出电阻L和输出电容C，当SW2导通时，电路的工作状态与SW1导通时相反，当SW1导通时，电路的拓扑结构图如图3-4(a)所示，当SW2导通时，电路的拓扑结构图如图3-4(b)所示。图3-4(a)SW1导通电路拓扑图图3-4(b)SW2导通电路拓扑图半桥拓扑结构的变压器一次侧电压的幅值只有输入电压Vin数值的一半，在相同输出功率下，半桥式拓扑结构的一次侧电流较大。可编程电源采用脉冲宽度调制方法，通过改变脉冲信号的占空比使输出电压V0ut发生变化，脉冲信号的周期为T，晶体管的在一个周期内的导通时间为ton，半桥式拓扑结构的输出V0ut计算如式(3-1)所示：


本文编号：2992808