基于LM2596的不間斷直流電源設(shè)計(jì)方案(一)

在主電源斷電時(shí)，電路通過(guò)繼電器自動(dòng)將蓄電池切入，給設(shè)備供電。在主電源正常時(shí)，以不同模式給蓄電池充電：當(dāng)電壓大于設(shè)定值時(shí)，恒壓充電；當(dāng)電壓低于設(shè)定值時(shí)，恒流充電。測(cè)試結(jié)果證明該系統(tǒng)可以通過(guò)繼電器對(duì)電路進(jìn)行過(guò)流保護(hù)與欠壓保護(hù)。

　　0 引言

　　該設(shè)計(jì)方案的指標(biāo)要求：

　　蓄電池為4.2 V，負(fù)載為5 V.為此利用開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器LM2596 進(jìn)行DC-DC 變換，具有驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，線性較好的特點(diǎn)。該不間斷直流電源的主要特點(diǎn)如下：主電源正常時(shí)，除可以給設(shè)備供電外，還可以以不同模式給蓄電池充電，當(dāng)電壓大于 4.2 V時(shí)，切斷恒流充電電路，接通恒壓充電電路；當(dāng)電壓低于4.2 V時(shí)，保持恒流充電；恒壓充電由W117 和運(yùn)放LM324 構(gòu)成，具有輸出穩(wěn)定，波紋小等特點(diǎn)。恒流充電由大功率場(chǎng)管IRF640 和運(yùn)放LM324組成，具有輸出電流精度高，紋波小，輸出電流受負(fù)載影響小等特點(diǎn)；若主電源斷電，則自動(dòng)將蓄電池切入，保持電源不間斷。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　1.1 系統(tǒng)總體框圖

　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，該不間斷直流電源具有：在無(wú)交流電源時(shí)，不間斷給設(shè)備供電；交流電源正常時(shí)，有恒壓充電和恒流充電兩種模式；綜合設(shè)計(jì)要求，形成系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　1.2 DC-DC變換器方案的選擇

　　采用開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器LM2596，能夠輸出3 A 的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性，可固定輸出3.3 V，5 V，12 V 三種電壓，也可實(shí)現(xiàn)在1.2~37 V之間的可調(diào)輸出。

　　該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開(kāi)關(guān)頻率為150 kHz，與低頻開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器件只需4 個(gè)外接元件，可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這更簡(jiǎn)化了LM2596 的使用，極大地簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)。在特定的輸入電壓和輸出負(fù)載的條件下，輸出電壓的誤差可以保證在±4%的范圍內(nèi)，振蕩頻率誤差在±15%的范圍內(nèi)?？梢杂脙H80 μA 的待機(jī)電流，實(shí)現(xiàn)外部斷電；具有自我保護(hù)電路（一個(gè)兩級(jí)降頻限流保護(hù)和一個(gè)在異常情況下斷電的過(guò)溫完全保護(hù)電路）。

　　DC-DC變換器電路如圖2所示。

　　1.3 恒壓充電電路設(shè)計(jì)

　　恒壓充電電路如圖3所示，電路由運(yùn)放LM324和三端穩(wěn)壓器W117構(gòu)成。LM324連接成電壓跟隨器，其輸出電壓U1 = U- = U+ = UX，可見(jiàn)輸出電壓可通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R2 中間抽頭來(lái)改變。由于運(yùn)放的存在，使輸出電壓的調(diào)整非常平穩(wěn)。

　　1.4 壓控恒