隨著新型電力電子器件和適于更高開關頻率的電路拓撲的不斷出現，傳統應用技術，由于功率器件性能的限制使開關電源性能的影響減至最小，新型的電源電路拓撲和新型的控制技術，可使功率開關工作在零電壓或零電流狀態，為了提高開關電源工作效率，設計出性能優良的開關電源，十分必要。

1 幾種數控直流穩壓電源設計方案比較

1.1 幾種設計方案電路原理

方案1：采用模擬的分立元件，利用純硬件來實現功能，通過電源變壓器、整流濾波電路以及穩壓電路，實現穩壓電源穩定輸出±5 V、±12 V、±15 V并能可調輸出0～30 V電壓，見圖1所示。但由于模擬分立元件的分散性較大，各電阻電容之間的影響較大，因此所設計的指標不高、不符合設計要求、且使用的器件較多、連接復雜、靈活性差、功耗也大，同時焊點和線路較多，使成品的穩定性和精度受到影響。

方案2：此方案采用傳統的調整管方案，主要特點在于使用一套雙計數器完成系統的控制功能，其中二進制計數器的輸出經過D/A變換后去控制誤差放大的基準電壓，以控制輸出步進。十進制計數器通過譯碼后驅動數碼管顯示輸出電壓值，為了使系統工作正常，必須保證雙計數器同步工作。

方案3：此方案不同于方案1之處在于使用一套十進制計數器，一方面完成電壓的譯碼顯示，另一方面其輸出作為EPROM的地址輸入，而由EPROM的輸出經D/A變換后控制誤差放大同步的問題，但由于控制數據燒錄在EPROM中，使系統設計靈活性降低。

方案4：此方案采用51系列單片機作為整機的控制單元，通過改變輸入數字量來改變輸出電壓值，從而使開關控制電源輸出電壓發生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統具備檢測實際輸出電壓值的大小，經過ADC0809進行模數轉換，間接用單片機實時對電壓進行采樣，然后進行數據處理。利用單片機程控輸出數字信號，經過D/A轉換器（DA0830）輸出模擬量，再經開關電源控制電路，使得輸出電壓達到穩壓的目的。單片機系統還兼顧對恒壓源進行實時監控，輸出電壓經過電流/電壓轉變后，通過A/D轉換芯片，實時把模擬量轉化為數據量，經單片機分析處理，經過數據形式的反饋環節，使電壓更加穩定，構成穩定的壓控電壓源。而且采用PWM控制的開關電源，該電源具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標、能構成高效率無工頻變壓器的隔離式開關電源等優點。而且在成本上與同等功率的線性穩壓電源相當，而電源效率顯著提高，體積和重量則大為減小。

2 方案的比較與論證

（1）輸出模塊

方案1采用線性調壓電源，以改變其基準電壓的方式使輸出不僅增加/減少，這樣不能不考慮整流濾波后的紋波對輸出地影響，此輸出只能是用萬用表量出。而方案2、方案3中使用運算放大器做前級的運算放大器，由于運算放大器具有很大的電源電壓抑制比，可以減少輸出端的紋波電壓。在方案1中，為抑制紋波而在線性調壓電源輸出端并聯的大電容降低了系統的響應速度，這樣輸出的電壓難以跟蹤快變的輸入，方案4中的輸出電壓波形與D/A變換輸出波形相同，不僅可以輸出直流電平，而且只要預先生成波形的量化數據，就可以產生多種波形輸出，使系統有一定驅動能力的信號源。

（2）數控模塊

方案1利用純硬件來控制電壓的輸出，其中最基本的電路原理分析，需要計算負載的大小，穩壓管的選擇有關，方案2、方案3中采用中、小規模器件實現系統的數控部分，使用的芯片很多，造成電路內部接口信號繁瑣，中間相互關聯多，抗干擾能力差，如方案1中的雙計數器一旦出現計數不同步時，會導致顯示電壓與輸出電壓不一致。在方案4中采用AT89C51單片機完成整個數控部分的功能，同時，AT89C51作為一個智能化的可編程器件，便于系統功能的擴展。

（3）控制模塊

在該系統中，采用具有D/A轉換功能的PWM調節電路、斬波電路、闊流器和可調穩壓管（LM317）去控制輸出參考電壓，在利用A/D轉換采樣，使輸出更準確，且紋波小，電流亦可擴展，容易保護電路。

（4）顯示模塊

方案2、方案3中的顯示輸出地對電壓的量化值直接進行譯碼顯示輸出，顯示值為D/A變換的輸入量，由于D/A變換與功率驅動電路引入的誤差，顯示值與電源實際輸出值之間可能出現較大偏差。方案4中采用A/D轉換電路，通過對輸出電壓的采樣，經過單片機的分析處理，通過數據的反饋環節，使電壓更加穩定，這樣使得顯示值與實際輸出之間的偏差減為最小。方案4采用4位數字電壓表直接對輸出電壓采樣并顯示輸出實際電壓值，一旦系統工作異常，出現預制值與輸出值偏差過大，用戶可以根據該信息予以處理，還采用了鍵盤/顯示器的查詢時間，提高了CPU的利用率。

3 結束語

如前所述，雖然方案3比前兩者有許多優點，但方案1、方案2對于完成設計要求并非不可行，而且在某些方面還具有優勢，之所以采用方案4，一個很重要的考慮是系統使用了單片機，使得進一步的功能擴展較為方便。