程控电源是一种智能化电源,它能根据不同环境的需要为其他设备提供合乎规格的能源,不仅广泛应用于自动测试系统中,而且可以作为一种通用的动力源,在工业生产和实验研究等领域中起着重要的作用。尽管目前市场上的程控电源种类不少,且其调节范围、控制精度等性能指标亦有多种选择,但由于其与上位机接口多为GPIB或RS-232接口,交流输入电压范围固定,并且体积很大,价格昂贵,因此很难为实际用户组建小型自动测试系统所接受。针对这些问题,本文研制了一种基于USB接口控制的宽范围输入电压的程控开关电源。本文首先提出了程控电源的总体设计方案,接着使用单片开关电源芯片TOPSwitch设计出了宽范围电压输入的小功率反激式开关电源,对开关电源中的核心功率转换部件——高频变压器进行了详细分析设计;其次,使用状态空间平均法推导了反激式开关电源功率级主电路的低频小信号模型,并分析了开关电源反馈环路的传递函数,进而对整个开关电源系统进行了系统建模并对其稳定性进行了分析;再次,以设计出的开关电源作为初级电源,使用改变反馈环路反馈量大小的控制策略,在理论上实现了电源输出电压幅值的线性调节;最后,以集成了USB功能控制器的Soc片上系统C8051F320作为控制电路的核心控制器,设计了程控电源的硬件控制电路,并使用C51语言编写了单片机的固件程序以及使用Visual Basic语言开发了程控电源上位机应用软件程序。通过对研制的小功率程控电源进行实验及测试,结果表明,其主要性能指标,如电压调整范围、电压调整精度、负载调整率、输出电压纹波等均达到了设计要求。本文研制的基于USB接口的程控电源已应用于实际项目中,实践表明,与常见的GPIB及RS-232接口的程控电源相比,其易用性和易操作性大大加强。