開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案-wenkub
2023-05-19 04:18:17 本頁面
【正文】 行控制，配合模擬圖騰柱電路，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管較為理想。 SPCE061A單片機(jī)可以直接輸出可調(diào)PWM波，雖然應(yīng)用簡(jiǎn)單，但是其輸出脈寬最小調(diào)節(jié)范圍較大，不利于精確控制。由于采用模擬圖騰柱驅(qū)動(dòng)電路，使PWM波的上升下降沿時(shí)間短，降低其在開關(guān)管上的功耗，從而提高其輸出效率。SPCE061A凌陽單片機(jī)具有強(qiáng)大功能的16位微控制器，它內(nèi)部集成7路10位ADC和2通道10位DAC，可以直接用于電流電壓采集，以及數(shù)字控制輸出；且其存儲(chǔ)空間大，能配合LCD液晶顯示的字模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及語音的存儲(chǔ)。因此系統(tǒng)采用方案二?？捎?jì)算出電壓調(diào)節(jié)率 %＜5% 測(cè)量輸出噪聲紋波電壓峰峰值先用示波器將整個(gè)波形捕獲，然后將關(guān)心的紋波部分放大觀察和測(cè)量（自動(dòng)測(cè)量或光標(biāo)測(cè)量均可），同時(shí)還要利用示波器的FFT功能從頻域進(jìn)行分析最大紋波電壓（用紋波電壓峰峰值表示）。2腳電壓(V)輸出端電壓(V)36353433323130 表1 輸出電壓調(diào)可調(diào)范圍 測(cè)量輸出電流Iomax 選用18歐大功率電阻,在直流輸出電壓為36伏時(shí),通過萬用表測(cè)得輸出電流達(dá)到 2A。 數(shù)字設(shè)定及顯示電路的設(shè)計(jì) 數(shù)字設(shè)定及顯示功能由單片機(jī)ADuC812來實(shí)現(xiàn)，具體的電路設(shè)計(jì)和控制程序見附錄。單片機(jī)選用高集成度自帶D/A和A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)ADuC812；脈寬調(diào)制控制器選用具有欠壓鎖定、系統(tǒng)故障關(guān)閉、軟起動(dòng)延時(shí)PWM驅(qū)動(dòng)等功能的SG3525芯片。選用了IRF640（VDSS= 200 V， RDS(on) W，ID= 18 A）⑶選用快速恢復(fù)整流二極管，減少反向?qū)〞r(shí)間，減少損耗。經(jīng)過方案比較與論證，最終確定用方案二單片機(jī)和脈寬調(diào)制型控制器共同實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。該方案的優(yōu)點(diǎn)：布線簡(jiǎn)單，硬件設(shè)計(jì)節(jié)省時(shí)間；該方案的缺點(diǎn)：⒈控制軟件編程工作量大、難度大；⒉所有的控制都由單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，對(duì)單片機(jī)的硬件資源要求很高；⒊該設(shè)計(jì)要求對(duì)DCDC變換器實(shí)現(xiàn)PWM控制的開關(guān)頻率至少要為100KHZ，這是單片機(jī)難于實(shí)現(xiàn)的。 方案的論證 DCDC主回路 設(shè)計(jì)的要求是進(jìn)行升壓變換，選擇了Boost變換器。系統(tǒng)主要由隔離變壓、整流濾波、DC—DC變換器、控制系統(tǒng)、顯示等電路模塊組成。隔離變壓模塊實(shí)現(xiàn)220VAC變壓為18VAC，再經(jīng)整流濾波電路轉(zhuǎn)換為直流電壓；控制器模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、過流保護(hù)、DC—DC電壓輸出控制和穩(wěn)壓、顯示、人機(jī)交換等功能。Boost換器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由開關(guān)管、二極管、電感、電解電容等元件組成，便于進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，穩(wěn)壓性能優(yōu)，并且轉(zhuǎn)換效率高。（2）方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)和脈寬調(diào)制型控制器共同實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。系統(tǒng)的組成框圖如圖2所示，脈寬調(diào)制器產(chǎn)生高頻脈沖直接控制DCDC變換模塊，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、過流保護(hù)、處理電壓反饋信號(hào)、對(duì)脈寬調(diào)制器進(jìn)行控制、顯示和人機(jī)交換等功能。選用了肖特基二極管RHRP15120，恢復(fù)時(shí)間trr 65ns。控制系統(tǒng)的電路圖如圖3所示，采用雙閉環(huán)控制電路來實(shí)現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。通過按鍵設(shè)定送到SG3525的電壓、調(diào)節(jié)數(shù)碼管的顯示模式,按鍵詳細(xì)功能如下:鍵1: 模式鍵切換上升/下降功能、電流顯示和電壓顯示。當(dāng)輸出電壓為36V時(shí)，不同時(shí)段經(jīng)多次測(cè)量紋波峰峰值Uopp≤1V。 控制方案的選擇方案一：采用AT89C51作為控制器采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制。采用SPCE061A單片機(jī)，能將相當(dāng)一部分外圍器件結(jié)合到一起，使用方便，抗干擾性能提高。 TL494內(nèi)置功率驅(qū)動(dòng)晶體管，可提供500ms驅(qū)動(dòng)能力，足以滿足開關(guān)管（IRF3205）的驅(qū)動(dòng)要求，但是從效率考慮，不采用直接驅(qū)動(dòng)。故采用方案二。方案二：由三角波比較產(chǎn)生故系統(tǒng)采用方案三。因此即使是比較小的電阻，通過2A 電流時(shí)功率也會(huì)大大超過普通電阻的額定功率，電阻將被燒斷。因此不能使用溫度漂移嚴(yán)重的普通大功率電阻。鑒于上面分析，本設(shè)計(jì)采用方案三。電壓調(diào)節(jié)為脈寬調(diào)制型，并引入反饋調(diào)節(jié)，使主電路輸出更加穩(wěn)定。整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)過測(cè)試，單元電路能夠很好的協(xié)調(diào)工作。驅(qū)動(dòng)電路采用TL494，是一種衡頻脈寬調(diào)制控制器，內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器震蕩頻率可通過一個(gè)外部的電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，其震蕩頻率計(jì)算公式為：在既滿足反饋要求，且功耗低。系統(tǒng)初始化后，通過上下調(diào)整鍵，步進(jìn)1V調(diào)整；當(dāng)預(yù)設(shè)鍵按下，系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)設(shè)調(diào)整，通過上下調(diào)整鍵1V步進(jìn)調(diào)整，完成按確定鍵，系統(tǒng)輸出預(yù)設(shè)值；,系統(tǒng)自動(dòng)斷開輸出，進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作及語音提示報(bào)警，并且在排除過流保護(hù)后，電源自動(dòng)恢復(fù)正常狀態(tài)。我們測(cè)得的紋波峰峰值為600mv足以滿足題目紋波不大于1v的要求。 6心得體會(huì)：
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