电源稳定性设计篇1

提出了一种直流稳压电源及其输出功率测量系统，系统以单片机为核心，采用DC-DC直流变压电路进行电压转换，使用单片机及其集成的A/D转换器完成功率测量及显示功能，同时在功率测量中使用了专用的集成检流放大器。通过对试验板进行测试与分析，证明系统主要技术指标符合设计要求，具有一定的实用价值。

【关键词】直流稳压电源功率检流放大器单片机

直流稳压电源及其输出功率测量系统在生产、生活中被广泛使用，其中5V直流稳压电源普遍应用于各类数码设备充电、小型仪器仪表供电等，因此一种性能优良，运行稳定的5V直流电源具有很高的实用价值。这里以2013年全国大学生电子设计竞赛L题“直流稳压电源”所列基本要求为基础，设计了一种5V直流稳压电源及其输出功率测量系统，系统能够提供最大1A的电流，适用于各种不同的应用场合。

1总体设计

系统以单片机为核心，采用DC-DC直流变压芯片进行电压转换，将输入的直流电压转换成5V，并使用采样电阻与AD转换器完成功率测量，采用液晶屏显示系统相关信息。系统结构框图如图1所示。这里单片机采用的是宏晶科技生产的STC15F2K60S2，该单片机是一款高速、低功耗的8051改进型单片机，内部集成高精度时钟及复位电路，可以省去外部时钟与复位电路，更重要的是该单片机内部集成了一个8路高速10位A/D转换器，在本系统中用于功率测量。

系统设计主要技术指标如下：

负载电阻为5Ω时，当直流输入电压在7～25V变化时，要求输出电压为5±0.05V，电压调整率≤1%；

直流输入电压固定在7V，当直流稳压电源输出电流由1A减小到0.01A时，要求负载调整率≤1%；

功率测量与显示电路能实时显示稳压电源的输出功率。

2直流变压部分设计

这里直流变压芯片采用的是LM2596。LM2596系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器（150KHZ）和基准稳压器（1.23v），并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。该芯片电路简单，只需要4个元器件就可以完成基本电路的搭建，直流变压部分原理图如图2所示。

根据芯片手册与系统所要求的技术指标，硬件各部分元器件参数取值如下：C1为680?F电解电容，C2为470?F电解电容，D1为肖特基二极管SK54，L1为33mH电感。

该部分电路结构虽然简单，但由于模拟电路受电路板步线及元器件特性影响较大，故在设计时应注意以下一些问题：由于开关电流与环线电感密切相关，这种环线电感所产生的暂态电压往往会引起许多问题，要使这种感应最小、地线形成回路，这里D1与LM2596引脚2，C2与L1，C1与LM2596之间的连线在PCB板上要印制得宽一点，且要尽可能地短，并且C1、C2、D1、L1这4个元器件要尽可能地靠近LM2596。

3功率测量电路设计

这里采用MAX4070完成系统对输出功率的测试，MAX4070是MAXIM公司出品的一款低价的双向、高侧、电流检测放大器，性能优良，适用范围广，该芯片共模输入电压可高达24V，且与电源电压无关，供电电流低于100?A（关断状态电流降至10?A），总的输出误差小于1.5%。为了增加设计的灵活性，芯片需要外接一个确定阻值的检流电阻，并且还可通过一个引脚选择芯片的增益为50V/V或100V/V。芯片通过单一输出引脚输出与电流成正比关系的电压信号，便可连续监视电流变化。这里由于输出电压是确定的，只要对输出电流进行测量便能实现功率测量。功率测量部分的原理图如图3所示。

4性能测试与分析

5结论

这里提出了一种直流稳压电源及其输出功率测量系统，并给出了具体的设计，按照设计制作了实物并进行了性能测试，通过测试与分析，证明系统主要技术指标符合设计要求，具有一定的实用价值。

参考文献

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电源稳定性设计篇2

【关键词】电子技术；数控直流稳压电源；设计方案

电源是保证电力电子设备持续生产提供电能的设备，电源电路中一般包含多个单元电路和系统电路，在诸多的电源中，使用的最为广泛的是直流电源。直流电源的获取方式，一般可以分为以下两种：第一是将电池作为直流电源，第二利用交流降压和滤波电流将交流电进行转换，使其成为直流电源。如今所使用的各种电源几乎都能够达到同时获取几个不同电压等级的要求，基于这种情况，数控制流稳定电源又成为了人们使用的最大需求，其能够通过电压的调节提供稳定的电压，而且能够将电压的精度保持在一个较高的水平内，这样便有效的提升了电源的使用质量，因此数控直流稳压电源的设计也受到了越来越多专家学者的重视。笔者认为，数控直流稳压电源的设计方案可以从以下几个方面考虑：

1.直流稳压电源方框图

在图1中所显示的是使用交流电压和滤波电流的方法转换而获得的直流电源，从中也可以看出，这一电源电路中包含的主要部分有减压电路、整流电路、稳压电路等，这些功能共同组成了直流稳定电流。通过上述方框图中的程序，便能同时形成多种直流电压形式，并且在不同的直流工作电中产生的抗压等级也有着一定的差异，因此，其能够同时满足多种不同电力电器设备对工作电压的需求。

1.1降压电路

降压电路的主要功能是为了实现高压电的降压，为直流工作电压的形成奠定基础。

1.2整流电路

整流电路是整个电源电路的核心部分，其主要的功能就是将交流电压通过整流二极管的作用，转化为单向的脉冲直流电压，该转换步骤是实现交流与直流转换的关键部分。

1.3滤波电路

通过上述整流电路转换，输出的电压是单向脉冲星直流电压，该电压不能直接为电子电路提供直流电流的需要，因为其中含有较多的交流成分，这就需要通过滤波电路对其进行过滤，这样才能获得可以直接用于电路工作的稳定工作电压。

1.4抗干扰电路及保护电路

在一般情况下，抗干扰电路具有多方面的功能，其中最为重要的就是具有较强的抗干扰作用，能够有效的防止交流网中的高频信号进入到整机电路中，防止其对整机电路的稳定性产生影响。同时，抗干扰电路的另一个重要作用就是对整流二极管的保护作用，能够在系统开始运行时防止大量的电流对整流二极管产生的冲击作用，有效的增强二极管工作的可靠性，这种抗干扰作用的实现需要使用小容量电器实现。

1.5保护电路

保护电路中包含了很多种了，其中电路电源中的保护电路对于电路整体的运行都有着十分重要的影响，在大多数情况下都需要使用电路电源来实现保护动作，从而保证电路电源工作的稳定性。

1.6稳压电路

稳压电路的功能通常需要利用基层稳压器来实现，在集成稳压器中又分为三端固定式和三端稳压电源两种方式。

2.直流稳压电源设计电路

在直流稳压电源设计中，主要是为了实现稳压电源在电路中的保护作用，并且实现对其他集成电路的持续供电，因此对于精密度的要求可以适当的降低，基于上述要求，在本次设计中使用三端固定式稳压电路便能够满足基本的设计和使用需求，同时也能够时电路的设计更加简便。

要完成D/A的转换以及有效的运算，必须要在以正负电源同时供电作为基础，因此选择15V供电电源。在数字控制电路中要求使用5V电源，可以通过7805集成三端稳压器组成的电源实现。在该电路中，变压器使用的是双抽头的18V变压器。可以输出两路的18V交流电压（变压器的选择一般的标准足：输出电压若要满足U0≥12V。则变压器次级输出的电压一般应需要满足Uo+2V；输出电压若要满足U0≤12V。则变压器次级输出的电压一般应需要满足=U0）。

3.数显电路

在该设计思路中，从计数器的输出端输出的信号通过翻译，进入到译码器的输入端，通过译码器外部的显示器便能够实现数字显示功能。本次设计中使用的是七段译码器，其能够通过信号的输入和输出来实现LED显示器实现对线路的显示和控制。从整个电路的使用需求来看，这里应当使用的输入译码器为BCD码较为科学，其在功能实现方面更加方便，也能够提高LED显示的稳定性。

4.输出电路

在系统的输出电路中，一般包括模拟加法器和电压跟随器两个主要部分。当电压通过输入端进入到模拟加法器中，一部分作为小数位的电压值，另一部分则作为十位上的电压值，不同的电压值同时存在于加法器内进行模拟计算，计算的结果以电流的方式输出，但是这时输出的电流较小，无法满足外用驱动设备的需求。因此，在加法器进行运算之后，还需要将输出的电流进行扩大，这样才能够满足电子电器设备的使用要求，对电流放大的功能可以利用模拟加法器中的集成运算放大功能来实现。

5.D/A转换电路

不同的级别输出电路有着不同的运作方式，其通过对电阻的调节来实现输出电压的控制，在每一级的DAC0832电路中都存在着多种树木模式，不同的数位连接方法也有着较大的差异，所以要通过调整端的作用来实现对启动速度和动态抗阻的有效调节，保证其稳定性，才能将该电压作为基准电压电源。

6.计数器电路及控制电路的设计

计数器电路的主要功能体现在将输入的数字值进行D/A转换之后完成整个电路的转换，这也是实现数控功能的急促航和前提。而控制电路的实现，则是通过对控制器的控制来实现的，一般利用“+”“-”键对电压的大小进行控制，同时实现不同档之间的转换。

参考文献

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[2]周述良,张玉平.数控直流稳压电源设计[J].现代电子技术,2011(16).

[3]傅莉.数控直流稳压电源设计[J].电子科技,2010(11).

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电源稳定性设计篇3

【关键词】电力系统；规划设计；工程设计；应用研究；经验总结

1、电力工程中涉及系统规划设计的主要内容

1.1预测与分析电力负荷

在电力系统的规划设计的过程中，对于计划建设的电力工程，预测和分析其附近片区的电力负荷是前提和基础。在设计电力工程时，主要是对中短期负荷（10年以内）进行预测。预测负荷的方法有很多，传统方法有序列预测法，新方法包括模糊理论、专家系统等。对于枢纽变电站、大容量发电机组等重要电力工程，可以利用多种方法进行负荷预测，对其负荷增长因素及发展趋势进行分析。

1.2统计分析电源规划及电源的出力情况

在电力系统的规划设计的核心的内容是电源规划。统计和分析计划建设的电力工程四周的电网电源规划，以及电源的出力情况，是对单项电力工程建设的必要性进行科学论证的重要依据。电力电源包括两种，即统调电源和地方电源，其中：统调电源是指各种类型的大型发电厂，它们由电网调度统一进行调度；地方电源是指各种类型的小型水电站、企业自备的发电机组等。水文期不同，各类电源会有不同的出力情况。同时，在规划期间，新建电源机组会有逐年投产的情况出现，所以需要详细分析统计电源的出力情况，从而有助于后续工作的开展。

1.3电力电量平衡计算和分析

在进行电力系统规划设计的过程中，电力电量平衡计算和分析是约束条件。依据对电力负荷和电源出力情况进行预测和分析的结果，计算电力工程项目所在区域的电力、电量平衡情况，并分析平衡结果，以此为基础，确定如何对电力工程项目进行布局，工程的建设规模是多大。通过预测负荷，确定各水平年内最大的系统负荷，结合分析各类电源的出力情况，得出电力电量的盈余或亏损，以此为基础，确定电力系统需要的发电和变电设备的容量。另外，在平衡电力电量的时候，还要进一步考虑到分区间的电力电量交换，并视具体情况适当地增减设备容量。

1.4提出接入系统方案

立足于电力工程所属区域的实际，即电力网络的特点、分布的负荷，以及发展电网的规划等，对项目工程的地位和作用予以确定，继而根据电网的发展规划以及政府相关部门的审批意见，提出项目接入系统的比较方案。在对方案进行论述时，应结合远近情况、节约用地和能源、电网应用新技术。此外，还要结合各工程方案确定其相应的布局和规模、投产的时间，电网的结构、电网的运行方式和供电电压等内容。

1.5进行电气计算

（1）潮流计算。潮流计算主要是计算电力网络中的功率和电压的分布情况，从而确定运行方式，检查各元件是否达到运行的要求，并为系统继电保护和稳定计算提供依据和初值。

（2）稳定计算。根据相关的要求，模拟计算和分析电力系统的各种故障情况，在此基础上，确定电力系统稳定问题的主要特征和稳定水平。稳定计算大多是基于潮流计算结果进行的，在单项工程设计中，常用到电力系统暂态稳定、电压、频率等稳定计算。通过各种稳定计算，能够对各接入系统方案的运行参数进行校验，看其能否符合稳定运行的要求，以此为基础，如有必要可以提出安全稳定的策略和保障措施。

（3）计算短路电流。在电气元件上，由于故障短路往往会产生不正常的电流值。计算短路电流就是在给定的网架中对上述不正常的电流值进行验算。通过对项目工程接入系统节点处的各种短路电流进行计算，能够为选择电气设备的型号提供依据。网架结构和系统运行方式确定后，计算短路电流可以对电气设备进行选择和校验，选用正确的继电保护整定值和熔体的额定电流，在故障发生时，能把短路电流快速切断，使其持续的时间和由此而形成的损失有效减少。在系统中，对于短路电流，应该在一个合理的水平上对其进行限制，若存在很大的短路电流，要求大量更换工程所在网区的电气设备时，需要提出相应的措施对短路电流予以限制。

（4）适当地进行无功补偿。在电力系统网络中，可为感性负荷提供相应的无功功率，因而使各种网络元件的电能损耗不会因为传输无功功率而减少。在电力工程中，要依据无功平衡，确定无功补偿装置的总容量，以及无功补偿装置的分组容量，如果有必要，还应当校对核算单组低压电容器投切时的电压波动，对近区的无功平衡进行分析，对调相调压专题进行计算。

1.6进行项目接入方案比较

立足于各种电气的计算结果，对其可靠性、实施性、发展适应性和经济性进行综合分析，全方位地评价各方案的设计效果和运行情况，并从中选出最佳的推荐方案。

1.7系统专业提资

通过系统的合理设计，对于系统电气进行可靠计算，选出综合条件最优的接入系统方案，确定项目工程的规模和投产时间，从而作为其他专业设计的依据和数据支持。

2、电力系统规划设计的相关经验

目前，电网电压不断升高、电网规模持续扩大、电源装机总容量逐年增加，标志着我国电力系统进入到了全新的发展阶段。在这一时期，电力系统专业的设计和论证在单项电力工程的设计中，发挥着重要的指导作用。因此，对于中小规模的电力设计单位而言，如何使电力系统规划设计工作独立开展，已经成为了一个必须面对和解决的新问题。

2.1准备阶段在准备阶段

主要的工作内容包括：在进行系统规划设计前，要收集系统所在区域的资料，从而全面地了解网区的基本情况和特点，进而整理收集的系统资料并进行细致分析。同时，把收集的变电站资料、线路资料、统调电源资料进行数据库录入，作为网架的基础性数据。同时，还要注意收集电力主网的最新规划报告，及时了解掌握近区电网的方向和变化，收录电力规划的网络资料形成数据库，作为各规划水平年的网架基础性数据。

2.2具体的工作开展情况

注意关注电力系统最新的变化动态，从而及时更新数据库中的资料，不断地收集、研究各区域的电力负荷情况与特点，掌握相关的数据资料，以及大电网中各个发电厂、变电站、和线路在地理上的分布情况，作为系统设计的前期准备工作。根据新的工程项目，收集当地的负荷情况，对当地及周边的电力系统资料及时进行更新。在此基础上，计算各类系统电气，以有效地配合工程项目的设计。在电力系统规划设计过程中，电力网络的基础数据具有非常重要的作用，因为计算电气必须要以电网数据作为参考。

电源稳定性设计篇4

关键词电力系统规划设计电力工程设计电力电量平衡

电能作为国民经济各个领域的基础能源，在社会发展中起着举足轻重的作用。电力工业的先行建设，是保证经济发展的先决条件。作为电力工程前期工作的重要组成部分，合理的系统规划是电力系统安全、可靠、经济运行的前提，也是具体单项电力工程设计建设的方针和原则。

一、电力工程中所涉及系统规划设计的主要内容

系统规划设计相关工作可分为长期的电力系统发展规划、中期的电力系统发展设计。其对单项电力工程设计具有指导性的作用，也是论证工程建设必要性的重要依据。

在进行单项电力工程设计时，其涉及到的系统规划设计主要内容包括：(1)工程所在区域的电力负荷预测和特性分析；(2)近区电网电源规划情况及出力分析；(3)根据负荷预测和电源规划结果，进行电力和电量平衡；(4)提出电力工程接入电网系统方案；(5)对所提方案进行电气计算；(6)分析计算结果，并进行方案技术经济比较；(7)为电力设计其它专业提供系统资料。

(一)电力负荷预测和分析

对拟建电力工程附近片区进行电力负荷预测和分析，是电力系统规划设计的基础。在电力工程设计时，主要进行10年以内的中短期负荷预测。

中短期负荷预测，主要围绕国民经济的运行和发展而进行。在总结历年经济数据的基础之上，结合社会经济的发展规划，对中短期的近区最大负荷进行逐年预测；同时，根据已建、在建和规划的大项目情况，对负荷的特性进行必要的研究分析，并确定其对电网供电的影响。

(二)电源规划情况及出力

电源规划是电力系统规划设计的核心内容。对拟建工程周边电网的电源规划进行统计，并分析电源的出力情况，是论证单项电力工程建设必要性的重要依据。

电力电源分为统调电源和地方电源，其中统调电源是指归电网调度统一调度的各类大型发电厂；地方电源则包括各类小水电站，以及企业自备发电机组。每种电源在不同的水文期的出力各不相同，同时新建电源机组会出现在规划期间逐年投产的情况，因此，需对电源出力情况进行详细的分析统计，以利于下一步工作开展。

(三)电力电量平衡

电力电量平衡在电力系统规划设计中起约束条件的作用。根据电力负荷预测和电源出力分析，进行项目所在地区、供电区域进行电力、电量平衡计算，并对平衡结果进行分析，从而确定电力工程的布局和规模。

通过负荷预测确定各水平年的系统最大负荷，结合各类电源的出力分析，得出电力电量盈亏，从而确定电力系统所需的发电、变电设备容量。该容量应满足负荷需求的工作容量加上系统需要的备用容量。此外，在进行电力电量平衡时，还需考虑分区间的电力电量交换，并根据情况增减设备容量。

(四)接入系统方案

根据工程所在地原有网络特点、负荷分布和电网发展规划等情况，说明项目工程在电力系统中的地位和作用，按照电网规划，以及政府部门的审批意见，提出项目接入系统比较方案。

在论述项目接入系统方案时，应远近结合、综合考虑节约用地、节能降耗、电网新技术的应用。与此同时，需提出项目工程各方案的布局和规模，投产年及终期近区的电网结构、运行方式和供电电压等内容。

(五)电气计算

电气计算是电力系统规划设计的主要内容，包括：潮流计算，稳定计算，短路电流计算和无功补偿计算。

第一，潮流计算主要是对电力网络中的功率和电压的分布进行计算，通过潮流计算可确定系统运行方式，检查各元件是否满足运行要求，并为系统继电保护和稳定计算提供依据和初值。

潮流计算作为电力系统设计中最基本的计算，是比较电力工程各接入系统方案最直观的方法。通过潮流计算得出的电网各节点电压、各网络元件电力损耗、以及电力潮流的分布情况，可直接用于分析各接入系统方案的可靠性、合理性和经济性。

第二，稳定计算是指根据要求，对电力系统的各种故障情况进行模拟计算和分析，从而确定电力系统稳定问题的主要特征和稳定水平。

稳定计算多是基于潮流计算结果的基础之上，在单项工程设计中常用到的稳定计算包括电力系统暂态稳定计算、电压稳定计算、以及频率稳定计算等。通过进行各种稳定计算，可校验各接入系统方案的运行参数能否满足稳定运行的要求，在必要的情况下提出安稳策略和保障措施。

第三，短路电流计算主要是验算在给定的网架中，由于故障短路而在电气元件上产生的不正常电流值。计算项目工程接入系统节点处的各种短路电流，能为电气设备的选型提供依据。

二、电力系统规划设计工作的一些经验

随着我国电网电压的升高，电网规模的不断扩大，电源装机总容量的逐年提升，电力系统的发展进入了新时期。在单项电力工程的设计中，电力系统专业的设计和论证起着重要的指导作用。如何独立开展电力系统规划设计工作，成为中小规模的电力设计单位遇到的新问题。

(一)准备阶段

在开展系统规划设计工作前，应收集近区电力系统现状相关资料，了解大网区的基本情况和特点，分析和整理收集到的系统资料。收集现有变电站、线路以及统调电源资料，并开列成表录入数据库，形成电网现状网架的基础数据。

(二)开展工作

关注电力系统的最新变化情况，更新数据库资料，收集和研究各地区的负荷情况和特点，掌握大网内各电厂、变电站、电力线路的地理分布情况和数据资料，为系统设计做好准备。

针对新项目工程，展开对当地负荷情况的收集工作，及时更新当地及周边电力系统的资料。之后，进行各类系统电气计算，配合项目工程的设计工作。

电力网络基础数据对电力系统规划设计具有重要意义，所有电气计算均是基于电网数据的基础上进行的。因此，不断更新和完善基础数据，将是电力系统规划设计的一个长期工作。

电源稳定性设计篇5

关键词：激光器单片机电源控制

中图分类号：TN248.4文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0001-01

驱动电源的性能对半导体激光器起到非常大的影响，瞬时电流或者电压突变等许多原因都可破坏激光器。电流、温度的剧烈变化会使输出光功率突变，影响输出的精确、稳定。基于单片机的智能化控制，对于解决半导体激光器工作的准确性、稳定性和可靠性的问题起到了极大改善作用。现介绍一种由单片机控制的激光器电源，该系统具有广大的实际使用前景。

1系统构造

系统的整体结构见图1。组成模块包括：电源管理模块，控制单元模块、温度控制模块、驱动模块等。因为半导体激光器对驱动电源的特殊要求，电源的设计需非常完善。电源部分由功率驱动路、使能电路、电流负反馈电路、取样放大路、恒流源电路、限流保护电路等组成。控制部分主要包括温度和光功率控制，可使半导体激光器输出更加准确、稳定和可靠。

2激光电源的设计

2.1电流源的驱动

电源自身的纹波对输出电流影响非常大，电源电压部分中应使用效果良好的稳压电路和滤波电路，确保电源电压有很低的噪声与干扰纹波和非常高的稳定度，采用恒定电流源电路抑制浪涌电流。监测单元的作用：当工作时电流突变或高压瞬间冲击时做出快速响应，同时将中断请求送给单片机系统，MCU便将输出电流调低至零，这样实现过电流保护的作用。

2.2光功率反馈控制

设计一个闭环的反馈系统来确保激光器输出光功率的稳定性。在激光器后端面安放一个光电二极管，对输出光功率进行采样，首先将其转换成监测电流，然后通过电流与电压的转换电路将其转成电压信号，调节控制信号的幅值来调整输出电流，最终达到对半导体激光器输出光功率的恒定控制。

2.3恒定温度控制

半导体激光器对温度非常敏感，温度的升高，阀值电流提升，促使输出光功率降低，波长变大。温度的升高还会造成LD内部产生缺陷，还可导致影响寿命。PN结温度的上升主要原因是因为输入的电能所产生的热消耗，因此需要调控激光器的结温，使输出的光功率和工作波长稳定。

利用温度传感器对半导体激光器的温度值进行采样，获取实际温度值，然后与键盘预先设定的基准温度值比较，同时进入PID算法控制模块，经过算法处理，得到稳定的温度值，最过将稳定的输出数字控制量经过D/A转换，把得到的模拟信号量发送给半导体制冷器，从而达到对半导体激光器的温度自动控制目的。

2.4显示界面

系统使用LCD12864显示输出频率、输出脉宽、输出脉冲数。在待机时，显示当前系统的频率、脉宽、输出脉冲数值；当系统处于预置状态时，界面显示图标闪烁，如果此时有增加、减少键按下时，将增减相应的数值。

2.5键盘控制

键盘有五个按键，设置为开始/停止、波形的选择、功率设置、增加、减少。可预置功率、频率、脉宽的值。按键优先级从高至低依次为启动/停止、波形选择、功率设置、增加、减少。通电时，波形选择、功率预置、增加、减少键有效。当增、减按键被连续按下时，增加、减少的速度会自动变快，使系统可以快速的实现要求功能。

2.6硬件方案设计

系统主要硬件设计有光功率控制和温度控制电路，可以更有效地解决半导体激光器工作的准确、稳定和可靠性问题。硬件结构如图2。光功率和温度采样模拟信号经放大后由A/D转换为数字信号，送入MCU进行运算处理，反馈控制信号经D/A转换后再分别送给激光器电流源电路和温控电路，形成光功率和温度的闭环控制。

3结语

本文应用AVR单片机对激光电源进行智能化控制，介绍了智能控制系统的硬件结构和工作原理。应用开关电源和微控制器的解决方案，使激光电源具有智能化程度高、体积小、保护完备和使用方便等优点，同具备与电脑或其它智能仪器通信等功能。经过测试，系统性能稳定，完全达到科研机构对激光电源性能指标要求。

参考文献

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电源稳定性设计篇6

关键词：连续可调；直流电源电路；软启动；电压补偿；LM317

中图分类号：TN710

文献标识码：B

文章编号：1004―373X(2008)04―012―03

1引言

电子电路要正常工作，电源必不可少，并且电源性能对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带有感性负载的电路和设备(如电机)中，对电源的性能要求更高。在很多应用直流电机的场合中，要求为电机驱动电路提供1个其输出能从0V开始连续可调(0～24v)的直流电源，并且要求电源有保护功能。实际上就是要求设计一个具有足够调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路。该电路的设计关键在于稳压电路的设计，其要求是输出电压从0V开始连续可调；所选器件和电路必须达到在较宽范围内输出电压可调；输出电压应能够适应所带负载的启动性能。此外，电路还必须简单可靠，能够输出足够大的电流。

2电路的设计

符合上述要求的电源电路的设计方法有很多种，比较简单的有3种：

(1)晶体管串联式直流稳压电路。电路框图如图1所示，该电路中，输出电压Uo经取样电路取样后得到取样电压，取样电压与基准电压进行比较得到误差电压，该误差电压对调整管的工作状态进行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压u1。发生变化引起的输出电压的变化正好相反，从而保证输出电压Uo为恒定值(稳压值)。因输出电压要求从0V起实现连续可调，因此要在基准电压处设计辅助电源，用于控制输出电压能够从0V开始调节。

单纯的串联式直流稳压电源电路很简单，但增加辅助电源后，电路比较复杂，由于都采用分立元件，电路的可靠性难以保证。

(2)采用三端集成稳压器电路。如图2所示，他采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从0V起连续可调，因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。

(3)用单片机制作的可调直流稳压电源。该电路采用可控硅作为第一级调压元件，用稳压电源芯片LM317，LM337作为第二级调压元件，通过AT89CS51单片机控制继电器改变电阻网络的阻值，从而改变调压元件的参数，并加上软启动电路，获得0～24V，0.1V步长，驱动能力可达1A，同时可以显示电源电压值和输出电流值的大小。

正、负端压差控制电路的作用是减少LM317和LM337输入端和输出端的压差以降低LM317和LM337的功耗。稳压电路由三端稳压芯片LM317(负压用LM337)及器件组成，输出电压控制电路采用继电器控制的电阻网络。电阻网络的每个电阻都需要精密匹配，电阻的精密程度直接影响输出电压的精度。电压电流采样电路由单片机控制实时对当前电压电流进行采样，以修正输出电压值。掉电前重要数据存储电路用以保存当前设置的电压值，可以方便用户在重新上电后不用设置，而且也不会因为电压值过高损坏用户设备。

该电源稳定性好、精度高，并且能够输出±24V范围内的可调直流电压，且其性能优于传统的可调直流稳压电源，但是电路比较复杂，成本较高，使用于要求较高的场合。在实际中，如果对电路的要求不太高(这种情况较多)，多采用第二种设计方案。

3实际电路的设计

电路采用三端集成稳压器电路方案，电路原理图如图4所示。其中IC为三端集成稳压器。晶体管T，阻R3和电容器C组成软启动电路。电阻R4和二极管D组成电压补偿电路。电容C2为输出滤波电容。

(1)三端集成稳压器LM317及其调压原理。图4中IC采用了LM317系列三端集成稳压器，其输出电压调节范围可达1.25～37V，输出电流可达1.5A，内部带有过

(3)软启动电路设计。软启动电路由晶体管T，电阻R3，R和电容器C组成。其作用是使电路输出电压U0有一个缓慢的上升过程，以适应感性负载(如直流电机)的启动特性。当输入电压U1接入时，因C上的电压不能突变，故T因基极电位较高而饱和导通，使U2(LM317的2脚电位)和U3都很低，故U0很小，随着C的充电，T的基极电位下降，其集电极电位(即U2)升高，使U3升高(因U32为一稳定电压)，所以U0也升高。当C充满电时，T被截止，启动电路失去作用，U0也达到设定值。启动的时间可以通过改变C和R的值进行调整。

(4)改进方案。由于该电路的输出电压的调整完全依赖电电位器R2的改变，因此R2的改变范围较大，这样在输出电压的调整过程中，容易调过头或调不足，要准确地实现0～24V宽范围的电压任一电压有些调整比较麻烦，必须反复调整，只依赖R2是比较困难的，如果将电位器R2用一个电位器R′2和电阻R档串联实现，通过一个开关实现电阻R档的改变从而改变输出电压的范围，并在所选择的输出电压范围内通过改变电位器R′2的阻值得到所需要的准确的直流电压输出。电路如图6所示。