基于LM2576的多功能開關(guān)電源設(shè)計

引言

　　隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)電源以其功耗小、體積小、重量輕等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。目前開關(guān)電源也正在朝著集成化與多功能化的方向發(fā)展。本文以大學(xué)生電子設(shè)計競賽為背景，介紹一種性價比高、功能較強(qiáng)的實用開關(guān)電源設(shè)計方案。

　　競賽內(nèi)容為設(shè)計具有單路恒壓輸出功能的開關(guān)電源，輸出電壓范圍為0 ~ 15 V,步進(jìn)100 mV;輸出電流不小于1 A,紋波300 mV以下；調(diào)整過程用單片機(jī)完成，并提供數(shù)字顯示功能。

　　方案論證及設(shè)計

　　開關(guān)電源控制核心模塊，包括開關(guān)電源控制器和配套的必要外圍電路、反饋回路和繼電器切換電路。這一模塊的作用是完成開關(guān)電源最基本的功能，包括降壓、升壓和恒流等。其中開關(guān)電源控制器采用LM2576-ADJ,這是具有可調(diào)電壓輸出的開關(guān)電源控制芯片，內(nèi)置PWM控制電路和驅(qū)動管，性價比高。此芯片最大輸入電壓為37V,輸出通過反饋電阻分壓，可在1.25V~ 35V范圍內(nèi)調(diào)整，輸出電流可以達(dá)到3A,滿足題目設(shè)計要求。反饋回路中進(jìn)行比較、差分放大的電路采用CMOS型集成運放TLC2262,具有功耗低、精度高、滿幅輸出范圍大、線性度好等特點，適合在本設(shè)計電路中應(yīng)用。

　　單片機(jī)控制模塊，包括單片機(jī)和相應(yīng)的A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊、繼電器切換控制模塊，以及人機(jī)交互接口。這一模塊的作用是通過單片機(jī)輸出的D/A轉(zhuǎn)換信號和繼電器切換控制信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，又稱D/A轉(zhuǎn)換器，簡稱DAC，它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。D/A轉(zhuǎn)換器基本上由4個部分組成，即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開關(guān)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器中一般都要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，簡稱ADC。

　　輔助電源模塊完成從220V到系統(tǒng)所需各路電源的變壓、整流、降壓等工作。輔助電源模塊通過整流提供兩路直流輸出，一路給開關(guān)電源的核心模塊提供輸出所需的足夠能量，另一路由LM2576和LM1117穩(wěn)壓給單片機(jī)和其他控制模塊提供控制需要的較低壓直流電。

　　以上描述的總體設(shè)計原理見圖1。

　　圖1 系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理框圖

　　硬件電路設(shè)計

　　降壓型電路原理和設(shè)計

　　采用LM2576構(gòu)成的降壓電路如圖2所示，輸出電壓經(jīng)R1和R2分壓取樣后送到減法器的正輸入端，負(fù)端接VSET。VSET信號是單片機(jī)給出的電壓信號，輸出的取樣電壓減去D/A轉(zhuǎn)換電壓后得到誤差信號。再將誤差信號加上參考電壓（VREF）1.23V, 將此結(jié)果送到LM2576的反饋端。

　　圖2 降壓型（Buck）基本電路

　　相比于傳統(tǒng)的直接反饋，本