51单片机控制的开关型直流稳压电源_毕业设计.doc

摘 要 目前在军事通信装备上所配发的稳压电源技术比较落后，而新型的开关式稳压电源功能比较单一。论文设计开发出一种利用单片机控制的开关型智能稳压电源，包括了开关电源部分、电池充放电部分与单片机控制部分。 开关电源部分:采用半桥式硬开关和脉冲宽度调制(PWM)技术，对其核心器件等主要参数进行了理论计算，在设计中利用屏蔽变压器、采用吸收电路以及合理布局等方法去减小和防止电磁干扰。 电池充放电部分:利用改变PWM输出脉宽使电源的输出电压大小变化，调整输出电流的大小；充电脉冲的产生则是通过控制PWM的输出有无，使得电源的输出表现为脉冲式输出的形式，实现了对电池组的脉冲充电，利用脉冲式放电也解决了功率和体积比较大的放电电阻问题。 以PIC16F877单片机为系统的主控核心，对电源的稳压输出进行监测并告警、对电池是否充满进行判断，实现了智能化控制。 关键词：智能充电；稳压电源；单片机； 目 录 目 录 I 第一章 稳压电源 1 1.1 直流稳压电源 1 1.1.1 线性稳压电源 1 1.1.2 开关稳压电源 2 1.2 开关电源 2 1.2.1 开关电源原理 2 1.2.2 半桥式开关电源原理 4 1.2.3 PWM控制器SG1525A 6 第二章 电池的充电原理 8 2.1 可充电电池 8 2.2 电池的充电方法 9 2.3 电池的充满检测 10 第三章 可充电稳压电源总体方案设计 11 3.1 电源的技术指标和功能要求 11 3.1.1 功能要求 11 3.1.2 技术指标 11 3.2 电源的硬件方案设计 12 3.2.1开关电源电路 13 3.2.2单片机控制电路 13 3.2.3充放电控制电路 14 3.3 电源的充放电控制方案设计 14 第四章 可充电稳压电源的硬件设计 16 4.1 开关电源电路设计 16 4.1.1半桥式电路设计 16 4.1.2主要器件参数设计 17 4.2 单片机控制电路设计 21 4.2.1单片机PIC16F877芯片 21 4.2.2主控制电路设计 22 4.3 充放电控制电路设计 24 4.3.1充电电路设计 24 4.3.2放电电路设计 25 4.4 防电磁干扰措施 26 4.4.1电磁干扰问题 26 4.4.2电源采用的防电磁干扰(EMI)方法 26 第五章 可充电稳压电源的软件设计 29 5.1 软件主流程 29 5.2 A/D转换子程序 30 5.3 电源使用的充电控制设计 30 5.3.1电源充满检测方法 30 5.3.2镉镍(NiCd)/氢镍(NiH)电池的充满检测方法 31 5.4 稳压输出、浮充子程序 31 结 论 33 参考文献 34 引 言 随着未来战争向小规模、数字化发展的趋势和满足军事行动中的机动性和快速反应能力的需求，通信装备也正积极加快随之发展。然而，目前配备给通信装备的配套电源仍然比较落后，存在着许多技术上的不足: 使用复杂、使用前要手动调整电流、电压充电过程中要有人随时看护。 检测方式单一，可靠性差。存在对电池过充电、欠充电使容量下降等问 题，严重影响电池寿命。 对可充电电池操作类型单一、通用性差。 体积大，笨重，而且效率低，不适应现代化装备要求。 不能消除镍电池的“一记忆”特性，使电池使用效率降低。 充电时间长，不能满足军事行动中应急使用。 目前，国内外在充电电源的研究方面主要朝着智能化、集成化和高频化等几个方面发展(((。世界各国都在研究智能化决速充电技术，目前己经研制出了许多专用的电池充电模块，但能够买到的几乎都是小电流的民用产品，大电流军品级的还需要自己开发。 为了满足军事行动中的需要，保障通信的可靠性，急需开发一种智能充电稳压电源能为通信装备提供12V和24V稳定电压；能对各种电池组进行快速充电；并且要求体积小、重量轻;能提供各种保护功能；解决由于过、欠充电而带来的电池寿命短的问题；同时也要满足电网适应能力强、三防和振动等军用标准的要求。 第一章 稳压电源 本章主要讨论了稳压电源以及开关电源的原理，对电源中用到的脉冲宽度调制(PWM)芯片SG1525A进行了介绍。 1.1直流稳压电源 稳压电源是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置。对一个理想的直流稳压电源来说，应具有下述特点： 在直流和所有频率下，输出阻抗为零； 在交流电源电压很宽的范围内，并在供电电路所要求的负载电流范围内， 调整率为零；(直流电压输出恒定) 功耗为零； 电网电压和负载电流变化时，输出电压能立即恢复稳定； 当过载电流消除时，过载保护装置能自动恢复到正常工作状态(((。 直流稳压电源包括线性控制型和开关控制型两种方式。 1.1.1线性稳压电源 线性稳压电源是调整元件工作