【正文】 32設(shè)置OUTA和OUTB的死區(qū)時(shí)間，R28和C30設(shè)置鋸齒波的斜率和幅值，設(shè)置C45軟啟動(dòng)的時(shí)間。R31和C41跨接在誤差放大器的反向輸入端和輸出端作為補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成比例積（PI）調(diào)節(jié)器。圖54 UC3875組成的PWM控制電路圖（1）開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定將變換器的開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置為80kHz，則振蕩器的頻率160kHz。根據(jù)： （517）取，可求得（分別是圖54中的R23和C31）（2）死區(qū)時(shí)間設(shè)定由于主電路開(kāi)關(guān)管為MOSFET，將開(kāi)關(guān)變換器的死區(qū)時(shí)間設(shè)置為2μs，死區(qū)設(shè)置電阻決定死區(qū)時(shí)間。由UC3875芯片資料可知：延遲時(shí)間： （518）延時(shí)電流： （519）式（519）中一般取； 。所以可求得R25和R32值都是100千歐姆。（3）鋸齒波的設(shè)定開(kāi)關(guān)頻率是80KHz，每個(gè)周期產(chǎn)生兩次移相，所以（圖54中的C30）的充電時(shí)間是，又Up=5V，根據(jù)： （520）?。▓D54中的R28），得。移相式PWM控制器能較好地克服傳統(tǒng)PWM技術(shù)的缺點(diǎn)它通過(guò)移相，使全橋的四個(gè)開(kāi)關(guān)輪流導(dǎo)通。在同一橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管輪流導(dǎo)通過(guò)程中，通過(guò)變壓器的漏感與開(kāi)關(guān)管的輸出寄生電容組成諧振腔使電容上的電壓以最快的速度放電，保證開(kāi)關(guān)管處于零電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)（ZVS），從而避免了開(kāi)關(guān)工作過(guò)程中電壓電流的重疊。在移相全橋開(kāi)關(guān)電路中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)不僅要驅(qū)動(dòng)橋的兩個(gè)對(duì)角臂，而且還要使兩個(gè)對(duì)角橋臂的導(dǎo)通有一定的時(shí)間延時(shí)，有效占空比由圖55所示的延遲時(shí)間控制。由于兩個(gè)橋臂的開(kāi)關(guān)元件不是同時(shí)被驅(qū)動(dòng)的，所以需要精確設(shè)置“移相”導(dǎo)通波形之間的延遲時(shí)間間隔，延遲時(shí)間間隔由諧振腔控制電路的電壓回路進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終充當(dāng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的移相信號(hào)。此時(shí)串聯(lián)在變壓器的上半橋或下半橋中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管均處于導(dǎo)通狀態(tài)，而變壓器在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)刻的電壓為零，即變壓器的初級(jí)處于短接狀態(tài)，并箝位初級(jí)電流保持原值。當(dāng)半橋中的一個(gè)開(kāi)關(guān)器件經(jīng)適當(dāng)?shù)难舆t時(shí)間后關(guān)斷時(shí)，變壓器初級(jí)電流又流過(guò)該開(kāi)關(guān)管的輸出寄生電容，從而與開(kāi)關(guān)管的漏極電壓諧振且與電壓反相，使對(duì)角臂開(kāi)關(guān)上的電壓為零，從而保證了零電壓開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)。圖55 移相全橋PWM控制電路的理論波形圖圖56是MOSFET驅(qū)動(dòng)電路原理[13]。橋臂兩只開(kāi)關(guān)管由一個(gè)脈沖變壓器控制，變壓器有3個(gè)繞組，兩個(gè)次級(jí)繞組分別驅(qū)動(dòng)上下兩只開(kāi)關(guān)管。變換器的PWM控制芯片采用UC3875，它提供了四路圖騰柱輸出方式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出電流峰值為2A。對(duì)于該課題所采用的功率器件和脈沖變壓器而言，UC3875與主電路進(jìn)行隔離，以免造成干擾，本設(shè)計(jì)采用變壓器隔離，如圖56所示。圖56 開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路圖為了得到穩(wěn)定的電流，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器，用來(lái)減少電流的脈動(dòng)和延長(zhǎng)晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間。其結(jié)構(gòu)如下圖57 所示。圖57 輸出濾波電路圖濾波電感取值 變壓器二次側(cè)最大電壓幅值： （521）最大脈動(dòng)電流時(shí)的對(duì)于全波整流： （522），濾波電感器Lf的電流在臨界電流狀態(tài)，也就是說(shuō)的脈動(dòng)量。最小電感： （523）濾波電容取值，指定紋波電壓限值，需要的電容值為： （524）輸出整流二極管選擇本電源的頻率為80KHz，輸出整流二極管選用快速恢復(fù)二極管。變壓器副邊是全波整流電路，加在整流管上的反向電壓為： （525）二極管開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)有一定的電壓振蕩，考慮2倍余量。型號(hào)是HFA15TB60的基本符合要求。第6章 輔助及保護(hù)電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中需要的輔助電源有：運(yùn)算放大器工作需要的177。15V電源；移相全橋變換器控制電路的+15V工作電源；單片機(jī)、AD芯片和液晶的+5V工作電源。所以設(shè)計(jì)一個(gè)177。15V及+5V的穩(wěn)壓電源，電路圖如圖61所示。首先，通過(guò)變壓器給電路的A、B兩端輸入14V的交流電壓。然后通過(guò)整流濾波后得到直流電壓，分別接在7815和7915的2腳和3腳之間，即輸入端和公共端之間。這樣，在輸出端即可得到穩(wěn)定的177。15V輸出電壓了。為了改善紋波電壓，在輸入端接電容CC9。為改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，在輸出端接電容C1和C7。在輸入端和輸出端跨接一個(gè)保護(hù)二極管DD1，其作用是當(dāng)輸入端短路時(shí)，使CC7分別通過(guò)DD3放電，以便保護(hù)集成穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管。最后，在穩(wěn)壓電源輸出端加一個(gè)發(fā)光二極管，當(dāng)有輸出電壓時(shí)，二極管提示正常工作。并且加入一個(gè)保護(hù)電阻R1。再15V輸出后接上7805，和上述一樣原理可以得到+5V輸出。圖61 輔助電源電路圖目前，雖然功率開(kāi)關(guān)器件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，性能有了很大的提升，容量提高很大，承受過(guò)電壓、過(guò)電流能力得到提高。但是對(duì)于開(kāi)關(guān)器件的過(guò)載保護(hù)還是必須的。這就要求在出現(xiàn)異常情況（過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓）時(shí)，系統(tǒng)能夠采取保護(hù)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了輸入過(guò)壓、輸出過(guò)壓保護(hù)、開(kāi)關(guān)管過(guò)流保護(hù)、溫度保護(hù)電路。四種保護(hù)都是通過(guò)一個(gè)或門(mén)UC3875的電流檢測(cè)端C/S+（5腳），導(dǎo)致UC3875關(guān)斷輸出。輸入、輸出電流分別取自串聯(lián)在輸入、輸出回路中的分流器上的信號(hào)（0～75mV）。（1）光耦的選擇為了保證電路的可靠工作，控制電路必須和主回路隔離，因此來(lái)自主回路的電壓、電流反饋信號(hào)必須經(jīng)過(guò)光耦隔離。本設(shè)計(jì)中選擇TLP521系列，其參數(shù)如下：隔離電壓：2500V。驅(qū)動(dòng)電流最大為50mA，三極管最大集射極電壓為55V，最大集射極電流為50mA，電流放大倍數(shù)最小為15。上升時(shí)間為10uS，在開(kāi)關(guān)頻率低于100kHz時(shí)，其性能滿(mǎn)足要求。（2）輸入過(guò)壓保護(hù)輸入電壓經(jīng)過(guò)分壓后送到比較器的同相端，比較器的另一端接給定電壓。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，檢測(cè)信號(hào)電壓大于給定電壓，輸出高電平使UC3875封鎖脈沖輸出來(lái)關(guān)斷主電路的開(kāi)關(guān)管。注意因?yàn)檩斎?、輸出電壓必須隔離，則輸入過(guò)欠壓電路的檢測(cè)電路必須用另外一種電源供電，而且輸出保護(hù)信號(hào)由光耦隔離后送給封鎖端。同時(shí)電路中有各自的發(fā)光二極管來(lái)顯示各種電路故障。輸入過(guò)壓保護(hù)電路如圖62所示。其中，R62是限流電阻，其取值要保證輸入電流不超過(guò)光耦的最大驅(qū)動(dòng)電流。R50和R24用來(lái)整定過(guò)壓保護(hù)值。LED是保護(hù)動(dòng)作指示燈。D16是止逆二極管，防止別的保護(hù)動(dòng)作時(shí)，指示燈誤動(dòng)作。其工作原理如下：運(yùn)放工作在非線(xiàn)性區(qū)，當(dāng)比較器使用。當(dāng)輸入電壓高于整定值時(shí)，運(yùn)放輸出高電平（+15V），過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作；否則，運(yùn)放輸出低電平（0V），保護(hù)不動(dòng)作。由于電壓反饋信號(hào)是一個(gè)有正負(fù)極性的高頻脈沖信號(hào)，因此加了一個(gè)二極管和RC吸收電路，以提高過(guò)壓保護(hù)的精確性。圖62 輸入過(guò)壓保護(hù)電路圖（3） 輸出過(guò)壓保護(hù)如圖63所示。其原理與輸入過(guò)壓保護(hù)相同。圖63輸出過(guò)壓保護(hù)電路圖（4）過(guò)流保護(hù)電路電流互感器具有能耗小、頻帶寬、信號(hào)還原性好、價(jià)格便宜、控制和主功率電路隔離等諸多優(yōu)點(diǎn)。在PushPull、Bridge等雙端變換器中，功率變壓器原邊流過(guò)正負(fù)對(duì)稱(chēng)的雙極性電流脈沖，沒(méi)有直流分量，電流互感器可以得到很好的應(yīng)用。為了保護(hù)高頻變壓器免受過(guò)流燒毀的危險(xiǎn)，設(shè)計(jì)過(guò)流保護(hù)電路，如圖64所示。利用電流互感器TH引檢測(cè)變壓器的原邊的電流，經(jīng)過(guò)整流電路將電流信號(hào)整流后，由整流電路引到UC3875的電流檢測(cè)端C/S+[13]。當(dāng)原邊電流過(guò)流時(shí)，UC3875的輸出全部關(guān)斷，切斷送給各個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖。圖64 過(guò)流保護(hù)電路圖（5）溫度保護(hù)電路功率器件過(guò)熱時(shí)，性能降低，使用壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)器件將損壞。因此有必要設(shè)置基于硬件的溫度保護(hù)電路，以確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)溫控開(kāi)關(guān)，分兩級(jí)對(duì)功率器件進(jìn)行熱保護(hù)。使用時(shí)把溫控開(kāi)關(guān)和功率器件一起安裝在散熱片上。其中一個(gè)溫控開(kāi)關(guān)選用40℃常開(kāi)開(kāi)關(guān)，串聯(lián)在風(fēng)扇供電線(xiàn)路中。當(dāng)散熱片溫度高于40℃，溫控開(kāi)關(guān)閉合，起動(dòng)風(fēng)扇散熱。另一個(gè)為80℃常開(kāi)開(kāi)關(guān)，使用方法如圖65所示。當(dāng)散熱片溫度上升到警戒值時(shí)，溫控開(kāi)關(guān)閉合，三極管截止，LED指示燈亮，顯示報(bào)警C為高電平，UC3875的C/S+， UC3875關(guān)斷驅(qū)動(dòng)輸出，導(dǎo)致功率管全部關(guān)斷。 圖65 溫度保護(hù)電路圖第7章 顯示、監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的顯示、監(jiān)控模塊用12位AD芯片－TLC2543來(lái)將模擬電壓、電流信號(hào)傳化成數(shù)字信號(hào)，傳給AT89C52進(jìn)行處理。用1602液晶來(lái)實(shí)時(shí)顯示輸出電壓、電流。 AD芯片TLC2543介紹TLC2543是12位串行A/D轉(zhuǎn)換器，使用開(kāi)關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機(jī)I/O資源，且價(jià)格適中。其特點(diǎn)有： 兼容MCS51指令系統(tǒng) 8K可反復(fù)擦寫(xiě)（大于100000次）Flash ROM32個(gè)雙向I/O口 256x8bit內(nèi)部RAM 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率024MHz 2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道 2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線(xiàn)，3級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能（1）TLC2543的使用方法控制字的格式控制字為從DATAINPUT端串行輸入的8位數(shù)據(jù)，它規(guī)定了TLC2543要轉(zhuǎn)換的模擬量通道、轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、輸出數(shù)據(jù)的格式。高4位（D7～D4）決定通道號(hào)，對(duì)于0通道至10通道，該4位分別為0000～1010H，當(dāng)為1011～1101時(shí)，用于對(duì)TLC2543的自檢，分別測(cè)試（VREF+＋VREF）/VREF、VREF+的值，當(dāng)為1110時(shí)，TLC2543進(jìn)入休眠狀態(tài)。低4位決定輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度及格式，DD2決定輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，01表示輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位，11表示輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為16位，其他為12位。D1決定輸出數(shù)據(jù)是高位先送出，還是低位先送出，為0表示高位先送出。D0決定輸出數(shù)據(jù)是單極性（二進(jìn)制），還是雙極性（2的補(bǔ)碼），若為單極性，該位為0，反之為1。轉(zhuǎn)換過(guò)程上電后，片選CS必須從高到低，才能開(kāi)始一次工作周期，此時(shí)EOC為高，輸入數(shù)據(jù)寄存器被置為0，輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是隨機(jī)的。開(kāi)始時(shí)，CS片選為高，I/O CLOCK、DATA INPUT被禁止，DATA OUT 呈高阻狀，EOC為高。使CS變低，I/OCLOCK、DATAINPUT使能，DATAOUT脫離高阻狀態(tài)。12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)從I/OCLOCK端依次加入，隨著時(shí)鐘信號(hào)的加入，控制字從DATAINPUT一位一位地在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿時(shí)被送入TLC2543（高位先送入），同時(shí)上一周期轉(zhuǎn)換的A/D數(shù)據(jù)，即輸出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)從DATAOUT一位一位地移出（下降沿）。（在CS=0時(shí)輸出第一位，其他的在下降沿輸出）（2）TLC2543的簡(jiǎn)要工作過(guò)程 TLC2543的工作過(guò)程分為兩個(gè)周期：I/O周期和轉(zhuǎn)換周期。 I/O周期 I/O周期由外部提供的I/O CLOCK定義，延續(xù)12或16個(gè)時(shí)鐘周期，決定于選定的輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。器件進(jìn)入I/O周期后同時(shí)進(jìn)行兩種操作。在I/O CLOCK的前8個(gè)脈沖的上升沿，以MSB前導(dǎo)方式從DATA INPUT端輸入8位數(shù)據(jù)流到輸入寄存器。其中前4位為模擬通道地址，控制14通道模擬多路器從11個(gè)模擬輸入和三個(gè)內(nèi)部測(cè)電壓中選通一路送到采樣保持電路，該電路從第4個(gè)I/O CLOCK脈沖的下降沿開(kāi)始對(duì)所選信號(hào)進(jìn)行采樣，直到最后一個(gè)I/O CLOCK脈沖的下降沿。I/O周期的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)與輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（位數(shù)）同時(shí)由輸入數(shù)據(jù)的DD2位選擇為12或16。當(dāng)工作于12或16位時(shí)，在前8個(gè)時(shí)鐘脈沖之后，DATA INPUT無(wú)效。在DATA OUT端串行輸出12或16位數(shù)據(jù)。當(dāng)CS保持為低時(shí)，第一個(gè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)在EOC的上升沿。若轉(zhuǎn)換由CS控制，則第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)發(fā)生在CS的下降沿。這個(gè)數(shù)據(jù)串是前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果，在第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)位之后的每個(gè)后續(xù)位均由后續(xù)的I/O時(shí)鐘下降沿輸出。 轉(zhuǎn)換周期 在I/O周期的最后一個(gè)I/O CLOCK下降沿之后，EOC變低，采樣值保持不變，轉(zhuǎn)換周期開(kāi)始，片內(nèi)轉(zhuǎn)換器對(duì)采樣值進(jìn)行逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換，其工作由與I/O CLOCK同步的內(nèi)部時(shí)鐘控制。轉(zhuǎn)換完成后EOC變高，轉(zhuǎn)換結(jié)果鎖存在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個(gè)I/O周期輸出。I/O周期和轉(zhuǎn)換周期交替進(jìn)行，從而可減小外部的數(shù)字噪聲對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響。由于TLC2543只識(shí)別電壓采樣信號(hào)，所以要將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。再因?yàn)門(mén)LC2543的電壓采樣范圍是0～5V，而本設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源的最大電流是10A，所以得將轉(zhuǎn)換后的電壓降到一半。同樣電壓最大為48V，所以也得降4倍。AT89C52[12]是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。其主要功能特性有以下幾點(diǎn)：兼容MCS51指令系統(tǒng) 8K可反復(fù)擦寫(xiě)（大于100000次）Flash ROM 32個(gè)雙向I/O口 256x8bit內(nèi)部RA