摘 要

不管是在实验中还是在实际应用中，程控测试电源是电子技术领域不可或缺的一种仪器设备，这是最基本的需要，设计一种可调的程控直流稳压电源不仅仅可以满足电子实验的的需求，而且在同一个实验中如果要测试不同的电压值也是一个很方便的选择。

此次毕业设计是设计一种可调的程控测试电源，本文简要介绍了程控测试电源的研究背景、国内外研究现状及其发展的趋势。在此基础上讨论了程控测试电源的实现方案。用市电220V/50Hz交流电源作为输入，再通过电路转换得到32V-40V可调，功率为800W的程控直流稳压电源。设计电路中最主要的模块是DC-DC变换电路，通过对几种方案的可行性进行对比分析，最终选取了隔离半桥式DC-DC变换电路的方案。

该程控测试电源的功能设计包括硬件和软件两个部分。硬件电路有整流滤波电路，隔离式半桥DC-DC变换器电路，电压采样电路，电流采样电路，微控制器电路，LCD液晶显示电路，芯片启动电源电路，按键控制电路等，各部分的电路均给出了电路原理图，还讨论了各部分相关电子器件的参数计算问题；软件部分即通过C语言进行编程，使得单片机产生可调的PWM波，并进行AD采样、按键控制、LCD显示控制。单片机采用的是ARM -M3微控制器中的STM32F103系列，该系列单片机为高性能、低成本、低功耗的嵌入式系统，完全能够满足程控测试电源的功能需求。

最后对程控测试电源进行了仿真，进行了相关的仿真调节，并对仿真结果进行了分析和改进。

关键词：程控测试电源，直流恒压源，PWM波，STM32单片机，DC-DC变换器

Abstract

Whether in the experiment or in practical application, the programmable power supply is an indispensable instrument in the field of electronic technology, which is the most basic needs, the design of an adjustable programmable DC power supply can not only meet the electronic Experimental requirements, but also is also a very convenient choice in the same experiment if you want to test the different voltage value.

The graduation project is to design an adjustable programmable power supply. This paper briefly introduces the research background of programmable power supply, the current situation of the research at home and abroad and its development trend. On this basis, we discussed the realization of programmable power supply program. With the mains 220V / 50Hz AC power supply as an input, and then to obtain 32V-40V adjustable through circuit converter, power of 800W Programmable DC power supply. The most important module in the design circuit is DC-DC converter circuit. Through the comparison of the feasibility of several schemes, the scheme of isolated half-bridge DC-DC converter circuit is selected.

The functional design of the programmable power supply includes two parts: hardware and software. The hardware part includes a rectifier and filter circuit, isolated half-bridge DC-DC converting circuit, a voltage sampling circuit, a current sampling circuit, single-chip control circuit, LCD liquid crystal display circuit, a power supply circuit, the key control circuit, the circuit of each part are given The circuit part is programmed by C language, which makes the MCU generate adjustable PWM wave and carry out AD sampling, key control and LCD display control. The circuit of the circuit is also discussed. The microcontroller uses the STM32F103 family of ARM -M3 microcontrollers, which is a high-performance, low-cost, low-power embedded system that fully meets the functional requirements of programmable power supply.

The function design of the programmable test power supply includes two parts, hardware and software. The hardware part includes rectifier and filter circuit, isolated half bridge DC-DC converter circuit, voltage sampling circuit, current sampling circuit, SCM control circuit, LCD display circuit, power circuit, control circuit, each part of the circuit are given the circuit principle diagram, the calculation parameters of the various parts of related electronic devices are also discussed; the software is programmed by C language, which makes the MCU adjustable PWM wave, and AD sampling, keyboard control, LCD display control. The microcontroller is ARM Cortex^TM-M3 microcontroller STM32F103 series, the series of high performance, low cost and low power consumption of the embedded system, can fully meet the functional requirements of testing power supply.

Finally, the simulation of test program power supply is carried out, and the relevant simulation adjustment is carried out, and the simulation results are analyzed and improved.

Key words: programmable test power supply, DC constant voltage source, PWM wave, STM32 microcontroller, DC-DC converter

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 程控测试电源的现状及发展趋势 2

1.3 本文的研究内容及结构安排 3

第2章 程控测试电源总体设计 5

2.1 程控测试电源研究的主要内容 5

2.2 程控测试电源设计方案分析 5

2.3 DC-DC变换电路的相关原理 6

2.3.1 PWM波调制技术 6

2.3.2 降压型DC-DC变换电路原理 7

2.4 本章小结 8

第3章 程控测试电源硬件电路设计 9

3.1 整流滤波电路 9

3.1.1 输入整流电路 9

3.1.2 滤波电路 10

3.2 DC-DC变换电路 11

3.3 检测电路 12

3.3.1 电压检测电路 12

3.3.2 电流检测电路 13

3.4 微控制器电路 14

3.4.1 键控电路 15

3.4.2 LCD显示电路 15

3.5 本章小结 16

第4章 程控测试电源软件设计 17

4.1 主程序设计思路 17

4.2 按键扫描设计流程 18

4.3 可调PWM波产生设计流程 20

4.4 AD检测设计流程 21

4.5 本章小结 22

第5章 程控测试电源仿真测试结果 23

5.1 整流滤波电路仿真测试 23

5.2 芯片的启动电源测试 23

5.3 PWM波形产生测试 24

5.4 DC-DC变换器电路测试 25

5.5 本章小结 26

第6章 总结与展望 27

6.1 设计工作总结 27

6.2 研究展望 27

参考文献 29

附录A 30

致谢 34

1. 绪论

1.1 研究背景及意义

随着科学技术的飞速发展，各种不同类型的电子类产品相继被研发出来，在这个过程中，电子产品的外观也越来越迷你，从而人们在出行游玩时更加方便携带。这种产品都拥有一个共同点，那就是必须使用电源，但是不同的产品对电源的精确度和稳定性的需求也不尽相同。电源是这些电子类产品设计中最基本的部分之一，在当今社会中有着举足轻重的作用，例如在日常生活生产或者工农业生产中，会碰到各式各样的电子产品电气设备，这些设备有不同的用途、大小质量不等，但是电源从来都是他们中必不可少的一部分。然而不同的电子设备所要用的电源电压和电流的规格、容量大小是不尽相同的。

目前市场上使用频率较高的是电池，其种类大致上可分成三类：第一类是按电解质类型分类的，如酸性电池，第二类是按工作性质和存储方式分类的，如燃料电池，第三类是按电池存储应用的正负极材料分类，如铅、锌系列电池。但不论是哪一类电池，都是运用化学反应做出的电池，因此在使用时由于其化学性质的局限性，电池在电量充足的情况和耗尽的情况下它们的输出电压是不一样的， 比如锂离子电池在电量充足时的输出电压为 4.2V，而在电量耗尽后就会下降0.6V左右。