基于单片机的交流源转换直流源研究

杨文月　王紫巍　周乾　孙艳丽　王凤全

摘 要：直流稳压源通常是将220V的交流电经过变压器变压，在经过整流、滤波以及稳压电路，从而得到稳定的直流电压。通过采用51单片机以及LM2576-ADJ作为改变电压输出大小的主要控制器件，调整滑动变阻器来实现输出电压幅值的改变。同时利用AD0823来实现A/D转换以及向数码管提供显示信息。本系统主要有整流滤波模块、输出电压控制模块（LM2579）、AD转换模块AD0832、单片机控制模块（51单片机）、DS18B20测温模块、数码管显示模块（四位八段数码管）所组成，从而构成一个完整的数控直流可调稳压源。

关键词：LM576；输出电压；单片机；数码管

随着科技与经济的飞速发展，电源已经成为人们工作与生活当中不可或缺的一部分。特别是数控电源技术在各行各业当中起到了重要的作用。伴随着现代信息技术革新的到来，人们对于电源技术的指标也是越来越高。为了减少普通电源在工作中带来的误差，提高系统的精度，数控电源在电子装置中得到了广泛的应用。由于普通电源在使用过程中会存在一定的安全隐患，电源的数字化控制得到了广阔的发展。其中数控直流稳压源在人们的生活中应用很广，但是随着科技的进步，人们对他的需求标准也不断提高，为了使当代人的工作、学习、生活更加安全更加方便，一切都向着数字化、智能化方向发展。

在大学的实验室里，普遍使用的是通过调节电位器，以及波段开关并有电压表来显示电压的幅值，来得到稳定的直流电压。此类直流稳压源得到的电压值不精确，并且单位器容易损坏，稳压精度相对较低，电路元件多、复杂，体积较大。而在单片机基础上实现的数控稳压源巧妙地处理了这些问题，体积小，精度提高、安全方便。

1 系统原理框图设计

本设计是将220V的交流电经过整流、滤波、稳压电路输出稳定的直流电压。其中输出电压控制模块可也进行调节使输出电压在1V至24V范围变化。输出的电压经过A/D转换模块送入单片机进行数码管显示，温度检测模块稳压芯片进行温度检测，当温度过热时，单片机驱动风扇进行散热。

其原理如图：

2 数控直流稳压源内容

通过旋钮可调出1V至24V的稳定的电压，为不同型号的低压电器提供稳定的直流电压，方便使用。其设计主要是基于LM2576而设计制作用的7805可直接输出+5V稳定的电源为单片机供电，保证其正常工作。

3 输出电压控制电路的设计

LM2576系列开关稳压集成电路的主要特性如下：

LM2576是输出电压控制电路的主要控制器件，它的外面在连接上滑动变阻器，然后调节滑动变阻器就会产生不同的输出电压。与LM2576相连的电路中，电容、电感以及二极管应当有特殊要求。其中集成电路LM2576的输入端连接的电容C应当不要小于100μF，把它放在接近LM2576的输入端，此电容的最大电压承受值应当不小于电压值的最大输入值。对于输出端口连接的电容C必须遵循以下关系式：

C≥13300Vin/Vout≥X L（μF）

在这个关系式中，Vin表示的是稳压器LM2576的输入端所能承受的电压最大值，Vout表示的是稳压器LM2576的输出电压、L代表的是通过反复的运算并在查阅表格从而得出的电感L1的大小。电容C最大电压承受大小要多于正常工作时输出电压的大小的1.5倍至2倍。通常情况下，二极管D1的正常工作时电流的大小应该是最大负载电流的1.2倍以上，由于要避免短路的产生，二极管的正常工作时电流值应该比稳压器LM2576所承受的电流的峰值要多。二极管的负极承受的最大电压必须是最大输入电压的2.25倍以上。由于单片机要用到5V的电压进行供电，所以需要将220V市电经变压器变压之后再用整流桥整流得到大约25V的电压，接着使用L7812稳压得到12V电压。再接着用L7805得到5V的电压。

具体电路如下图所示：

4 测试结果

5 结语

MCS-51单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高、价格低廉、可靠性高，本设计将220V的交流电经过整流、滤波、稳压电路输出稳定的直流电压且电压在1V至24V范围变化，使人们的工作、学习、生活更加安全更加方便。

参考文献

[1] 赵月静，陈继荣，张永弟.单片机原理及应用课程创新实践教学改革[J].实验技术与管理，2013，30（01）.