原创《基于89C51单片机电源设计》：该文是关于单片机论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
摘 要：本作品采用89C51单片机作为主控制器产生PWM波控制UCC27211,以驱动MOS管形成开关电源,经过LC电路滤波、 降压斩波电路作用以及电压反馈电路和INA282为核心的电流反馈电路的共同作用,最后得到所需的直流稳定电压/电流.本作品具有电压调整率低、负载调整率低、输出噪声纹波电压低以及整机效率较高等优点,可实现输出电压/电流的步进调节,并具有过流保护、过压保护功能.
关键词：降压斩波电路；PWM波；继电保护；步进调节
1系统方案设计和选择
1.1系统方案
直流电源一般由变压、整流、滤波、稳压四部分组成,如图1所示.
本稳压稳流电源主要由控制系统和反馈系统组成,其中控制系统包括89C51、UCC27211、CSD19535KCS等核心器件；反馈系统包含电压反馈电路、INA282电流反馈电路两大部分.
1.2降压斩波电路
本稳压稳流电源以降压斩波电路的工作原理为核心.
直流斩波电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,也称为直接直流——直流变换器.
斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机,也可带蓄电池负载,两种情况下负载中均会出现反电动势.
工作原理,两个阶段：
t等于0时V导通,E向负载供电,uo等于E,io按指数曲线上升；t等于t1时V关断,io经VD续流,uo近似为零,io呈指数曲线下降.为使io连续且脉动小,通常使L值较大.
斩波电路三种控制方式：
（1）脉冲宽度调制（PWM）或脉冲调宽型——T不变,调节ton.
（2）频率调制或调频型——ton不变,改变T.
（3）混合型——ton和T都可调,使占空比改变.
其中PWM控制方式应用最多.
基于“分段线性”的思想,可对降压斩波电路进行解析.
1.3电路方案设计和选择
实际电路方案设计的过程中,我们发现多个器件能够帮助我们实现同一个目标,我们对各种器件进行了筛选和比较,最终选出了和作品适应性更强、效率更高的元器件.
1.3.1单片机的方案设计和选择
方案一：
采用89C51单片机,通过定时器中断产生PWM波驱动MOS管.
方案二：
采用PIC16F873A单片机产生PWM波驱动MOS管.
方案三：
由89C51作为主控制器,控制PIC16F873A产生所需PWM波.
选择：
通过搭建电路实际比较上述三种方案,89C51单片机功能更易实现功能且工作频率能满足电源工作需求,因此我们选择了方案一,即单独使用89C51单片机对整个电源系统进行控制.
1.3.2 MO*ET驱动器的方案设计和选择
方案一：
采用8引脚高频4A吸入电流同步MO*ET驱动器 TPS28225.
方案二：
采用120V升压4A峰值电流的高频高侧/低侧驱动器UCC27211.
选择：
经过最终对比TPS28225和UCC27211实际工作时的效果,UCC27211能够以相对较小的开关损耗驱动大功率MO*ET,最终我们决定会用UCC27211作为MO*ET驱动器,以提高电源系统的工作效率.
1.3.3电流检测芯片的方案设计和选择
方案一：
使用宽共模范围、双向、高准确度电流并联监控器INA282.
方案二：
使用电压输出、高/低侧测量、双向零漂移系列电流并联监视器INA210.
选择：
经过对比INA282和INA210的各项优缺点,我们最终选择了偏移电压更小的INA282.
1.3.4单片机稳压电源的方案设计和选择
方案一：
使用LM2940稳压输出5V为单片机供电.
方案二：
使用LM7805稳压输出5V为单片机供电.
选择：
LM2940比7805的转换效率高.LM7805直接输入不接输出的情况下,其内部还会有3mA的静态电流消耗.而作为LDO元件的LM2940静态电流就比它远远小得多了.
2系统理论分析和计算
2.1系统电路结构分析
电路由89C51单片机产生PWM波,借由UCC27211芯片实现对MO*ET的驅动控制构成开关电源,再经过LC电路滤波后于滑动变阻器两端输出.另有电压反馈电路和INA282电流反馈电路,下面进行分模块介绍：
2.1.1 MOS管驱动电路分析
PWM波由89C51单片机产生,输入到MO*ET驱动器UCC27211实现对MO*ET的驱动.UCC27211驱动器基于常见的UCC27200和UCC27201 MO*ET驱动器,但是对性能进行了几项重大改进. 峰值输出上拉和下拉电流已经被增加至4A拉电流和4A灌电流,并且上拉和下拉电阻已经被减少至0.9Ω,因此可以在 MO*ET的米勒效应平台转换期间用尽可能小的开关损耗来驱动大功率 MO*ET.
2.1.2电流反馈电路分析
由于锰铜丝具有较低的电阻温度系数、较宽的使用温度范围以及加工性能良好、具有良好的焊接性能等特点,故我们选择锰铜丝作为电流反馈电路的采样电阻.
INA282系列是电压输出电流并联监控器,此监控器能够感测共模电压上-14V至+80V的压降,和电源电压无关.零漂移架构的低偏移使得电流感测在整个分流器上的最大压降低至10mV的满量程.
这个电流分流监控器由+2.7V至+18V电源供电运行,使用最大900μA的电源电流.它在-40°C至+125°C扩展的额定温度下运行并采用小外形尺寸集成电路（SOIC）-8封装.
2.1.3单片机稳压电源电路分析
LM2940为低压差的线性稳压集成电路,为大功率供电使用.选用LM2940稳定输出5V电压为单片机供电,
2.1.4继电器保护电路分析
实现电源电路稳压工作时动作电流IO（th）等于2.0±0.2A的过流保护、稳流工作时动作电压Uoth等于11±0.5 V的过压保护.
2.2系统测试计算
INA282电流-输出电压比例系数计算
在+IN和-IN中接一采样电阻（锰铜丝）,再另串接一滑动变阻器,通过改变滑动变阻器的阻值来改变流经采样电阻的电流,最终测得在电源电压为9V时,输出电压和流经采样电阻的电流之比k等于5.5.
3程序设计部分
软件部分主要用于PWM波的优化调整、电压反馈和电流反馈的检测.
实验测试中仅采用一路PWM波控制无法实现题目中5MV/2MA的步进调节精度.为了优化电压/电流的步进调节,我们采用两路PWM波相和的方式以获取更小的调整步距,达到了题目的要求.
通过单片机AD采集电压/电流的反馈信息,运用PID算法对目标值进行跟踪,实验效果较好.
参考文献：
[1]2012年山东省TI杯电子设计专科组优秀论文选.山东.20013（03）.
[2]邱关源.电路.高等教育出版社,1999.
[3]康华光.电子技术基础-模拟部分.高等教育出版社,2001.
[4]康华光.电子技术基础-数字部分.高等教育出版社,2001.
[5]郭天祥.51单片机-C语言教程.电子工业出版社,2013.04.
单片机论文参考资料：
结论：基于89C51单片机电源设计为关于本文可作为单片机方面的大学硕士与本科毕业论文学单片机需要什么基础论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
