基于單片機的交流源轉換直流源研究

楊文月　王紫巍　周乾　孫艷麗　王鳳全

摘 要：直流穩壓源通常是將220V的交流電經過變壓器變壓，在經過整流、濾波以及穩壓電路，從而得到穩定的直流電壓。通過采用51單片機以及LM2576-ADJ作為改變電壓輸出大小的主要控制器件，調整滑動變阻器來實現輸出電壓幅值的改變。同時利用AD0823來實現A/D轉換以及向數碼管提供顯示信息。本系統主要有整流濾波模塊、輸出電壓控制模塊（LM2579）、AD轉換模塊AD0832、單片機控制模塊（51單片機）、DS18B20測溫模塊、數碼管顯示模塊（四位八段數碼管）所組成，從而構成一個完整的數控直流可調穩壓源。

關鍵詞：LM576；輸出電壓；單片機；數碼管

隨著科技與經濟的飛速發展，電源已經成為人們工作與生活當中不可或缺的一部分。特別是數控電源技術在各行各業當中起到了重要的作用。伴隨著現代信息技術革新的到來，人們對于電源技術的指標也是越來越高。為了減少普通電源在工作中帶來的誤差，提高系統的精度，數控電源在電子裝置中得到了廣泛的應用。由于普通電源在使用過程中會存在一定的安全隱患，電源的數字化控制得到了廣闊的發展。其中數控直流穩壓源在人們的生活中應用很廣，但是隨著科技的進步，人們對他的需求標準也不斷提高，為了使當代人的工作、學習、生活更加安全更加方便，一切都向著數字化、智能化方向發展。

在大學的實驗室里，普遍使用的是通過調節電位器，以及波段開關并有電壓表來顯示電壓的幅值，來得到穩定的直流電壓。此類直流穩壓源得到的電壓值不精確，并且單位器容易損壞，穩壓精度相對較低，電路元件多、復雜，體積較大。而在單片機基礎上實現的數控穩壓源巧妙地處理了這些問題，體積小，精度提高、安全方便。

1 系統原理框圖設計

本設計是將220V的交流電經過整流、濾波、穩壓電路輸出穩定的直流電壓。其中輸出電壓控制模塊可也進行調節使輸出電壓在1V至24V范圍變化。輸出的電壓經過A/D轉換模塊送入單片機進行數碼管顯示，溫度檢測模塊穩壓芯片進行溫度檢測，當溫度過熱時，單片機驅動風扇進行散熱。

其原理如圖：

2 數控直流穩壓源內容

通過旋鈕可調出1V至24V的穩定的電壓，為不同型號的低壓電器提供穩定的直流電壓，方便使用。其設計主要是基于LM2576而設計制作用的7805可直接輸出+5V穩定的電源為單片機供電，保證其正常工作。

3 輸出電壓控制電路的設計

LM2576系列開關穩壓集成電路的主要特性如下：

LM2576是輸出電壓控制電路的主要控制器件，它的外面在連接上滑動變阻器，然后調節滑動變阻器就會產生不同的輸出電壓。與LM2576相連的電路中，電容、電感以及二極管應當有特殊要求。其中集成電路LM2576的輸入端連接的電容C應當不要小于100μF，把它放在接近LM2576的輸入端，此電容的最大電壓承受值應當不小于電壓值的最大輸入值。對于輸出端口連接的電容C必須遵循以下關系式：

C≥13300Vin/Vout≥X L（μF）

在這個關系式中，Vin表示的是穩壓器LM2576的輸入端所能承受的電壓最大值，Vout表示的是穩壓器LM2576的輸出電壓、L代表的是通過反復的運算并在查閱表格從而得出的電感L1的大小。電容C最大電壓承受大小要多于正常工作時輸出電壓的大小的1.5倍至2倍。通常情況下，二極管D1的正常工作時電流的大小應該是最大負載電流的1.2倍以上，由于要避免短路的產生，二極管的正常工作時電流值應該比穩壓器LM2576所承受的電流的峰值要多。二極管的負極承受的最大電壓必須是最大輸入電壓的2.25倍以上。由于單片機要用到5V的電壓進行供電，所以需要將220V市電經變壓器變壓之后再用整流橋整流得到大約25V的電壓，接著使用L7812穩壓得到12V電壓。再接著用L7805得到5V的電壓。

具體電路如下圖所示：

4 測試結果

5 結語

MCS-51單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強，對環境要求不高、價格低廉、可靠性高，本設計將220V的交流電經過整流、濾波、穩壓電路輸出穩定的直流電壓且電壓在1V至24V范圍變化，使人們的工作、學習、生活更加安全更加方便。

參考文獻

[1] 趙月靜，陳繼榮，張永弟.單片機原理及應用課程創新實踐教學改革[J].實驗技術與管理，2013，30（01）.