本文中研究的单片机控制开关电源，可以通过键盘预置期望输出电压值，模/数转换器对输出电压进行采样，由软件控制单片机输出相应的脉冲宽度，对开关电源进行脉宽调制，输出预期的电压。并采用PID算法控制输出电压稳定，构成可输出3v到12v的可调电压，并显示实时电压和预置值，通过键盘可随时修改PID参数以优化控制效果，并该系统可以给芯片提供工作电压，加以扩展可构成输出正负3到12伏的双极性电源。

引言..................................................................... 1

1  概述................................................................. 1

1.1 课题来源及意义........................................................ 2

1.2 课题基本要求.......................................................... 2

1.3 课题相关背景.......................................................... 2

2  开关电源方案设计.................................................. 3

2.1 开关电源工作原理...................................................... 3

2.2 开关电源与线性电源的比较.............................................. 4

2.3 方案论证.............................................................. 4

2.3.1方案1............................................................... 4

2.3.2方案2............................................................... 5

2.3.3方案3............................................................... 5

2.3.4方案分析............................................................ 5

2.3.5总体结构设计........................................................ 5

2.4 难点分析.............................................................. 6

2.4.1如何提高电源工作频率................................................ 6

2.4.2储能电感的绕制...................................................... 7

2.4.3标度转换技术........................................................ 7

2.5 控制技术选择.......................................................... 8

2.6 开关变换器结构分析与选择.............................................. 9

2.7 开关电路器件参数选择................................................. 12

2.7.1功率开关管的选择................................................... 12

2.7.2 滤波电容的选择..................................................... 13

2.7.3储能电感的选择..................................................... 13

2.7.4续流二极管的选择................................................... 14

3  硬件电路设计...................................................... 14

3.1 电源电路设计......................................................... 14

3.1.1整流滤波电路....................................................... 14

3.1.2开关变换电路....................................................... 14

3.1.3分压电阻的计算..................................................... 15

3.1.4保护电路........................................................... 15

3.2 控制电路设计......................................................... 16

3.2.1反馈电路设计....................................................... 17

3.2.2四位数码显示电路设计............................................... 18

3.2.3单片机与键盘接口电路设计........................................... 19

4  软件设计........................................................... 19

4.1 总体编程思想......................................................... 20

4.1.1键盘防抖动子程序................................................... 20

4.1.2数码显示子程序..................................................... 21

4.1.3采样子程序......................................................... 22

4.1.4中断处理程序设计................................................... 23

4.1.5PID控制算法........................................................ 24

4.1.6数字滤波........................................................... 24

5  系统调试........................................................... 25

5.1 硬件模块调试......................................................... 25

5.1.1整流滤波电路的调试................................................. 25

5.1.2AD转换的调试....................................................... 25

5.1.3脉冲输出电路的调试................................................. 25

5.1.4功率开关管的调试................................................... 26

5.2 电源性能指标的测试................................................... 26

5.2.1开关电源的技术指标................................................. 26

5.2.2输出电压的测试..................................................... 27

5.2.3最大输出电流的测试................................................. 28

5.2.4过流保护的测试..................................................... 28

5.2.5电压调整率的测试................................................... 28

5.2.6纹波电压的测试..................................................... 29

6  结论................................................................ 29

谢辞.................................................................... 29

参考文献............................................................... 30

附录.................................................................... 31