基于單片機的數(shù)控開關電源設計方案
現(xiàn)實的生活和實驗中,常常要用到各種各樣的電源,電壓要求多樣。如何設計一個電壓穩(wěn)定,輸出電壓精度高,并且調節(jié)范圍大的電壓源,成了電子技術應用的熱點。在市面上,各種電源產(chǎn)品各式各樣,有可調節(jié)的和固定的。但是普遍存在一些問題,如轉換效率低,功耗大,輸出精度不高,可調節(jié)范圍過小,不能滿足特定電壓的要求,輸出不夠穩(wěn)定,紋波電流過大,并且普遍采用可調電阻器調節(jié),操作難度大,易磨損老化。
針對以上問題,本文采用基于KA3525 PWM控制芯片的不對稱半橋式功率變換器,并采用16位凌陽單片機作為數(shù)控核心,通過其內置的D/A輸出調制PWM,提高了電源的輸出精度和效率,并且方便使用者操作,實現(xiàn)了基于單片機的數(shù)控開關電源。
1、基于單片機的數(shù)控開關電源系統(tǒng)組成
本數(shù)控開關電源,采用凌陽單片機實現(xiàn)對基于PWM控制的不對稱半橋式功率變換器的數(shù)字控制,實現(xiàn)直流輸出電壓0V~40V設定和步進值為1連續(xù)調整,最大輸出電流為2A.同時實現(xiàn)了對輸出電壓和輸出電流的顯示等功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要包括: PWM控制的開關電源模擬電路部分和凌陽單片機組成的數(shù)控部分。
圖1 基于單片機的數(shù)控開關電源設計系統(tǒng)框圖
2、基于PWM控制的開關電源設計
PWM控制的開關電源電路原理如圖2所示。主要包括EMI濾波電路、整流濾波電路、功率變換電路、驅動電路、輸出電路、穩(wěn)壓電路、過流保護電路以及輔助電源電路等。
圖2 PWM控制的開關電源原理圖
2.1 EMI濾波電路
EMI濾波器如圖3所示電路。該濾波器有兩個輸入端、兩個輸出端和一個接地端。電路包括快速保險絲F1,泄放電阻R1,共模電感L1、L2,濾波電容C1、C2、C8、C9.泄放電阻R1可將C1上積累的電荷泄放掉,避免因電荷積累而影響濾波特性;斷電后還能使電源的進線端不帶電,保證使用的安全性。共模電感L1-1、L1-2對差模干擾不起作用,對共模信號呈現(xiàn)很大的感抗。C1、C9主要用來抑制差模干擾。C2、C8跨接在輸出端,經(jīng)過分壓后接地,能有效的抑制共模干擾。
圖3 EMI濾波電路
2.2整流濾波電路
常用整流電路有半波、全波、橋式、倍壓整流等形式。本文采用橋式整流電路,電路如圖4所示。圖中 C3、C10兩個電容分別用于濾除整流后的高低頻成分。
圖4 整流濾波電路
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