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基于AT89S52程控開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計

作者: 時間:2015-05-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。由于擁有較高的效率和較高的功率密度,開關(guān)電源在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的使用越來越普及。開關(guān)電源高頻化、模塊化和智能化是其發(fā)展方向。其中,步進可調(diào)、實時顯示是開關(guān)電源智能化研究方向之一。現(xiàn)設(shè)計開關(guān)電源,技術(shù)指標為:輸出電壓30V至36V可調(diào),最大輸出電流2A,有過流保護功能,能對輸出電壓進行鍵盤設(shè)定和步進調(diào)整、步進值1V,并能實時顯示輸出電壓和電流的開關(guān)

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/273694.htm

  1 總體設(shè)計方案

  采用單片機為控制核心,對普通的開關(guān)電源控制部分進行優(yōu)化設(shè)計,并通過軟件編程實現(xiàn)了對開關(guān)電源的智能控制。設(shè)計中采用隔離變壓器將市電變壓后通過整流濾波送至DC-DC升壓變換器,經(jīng)過一系列的控制整合電路之后可實現(xiàn)設(shè)計要求。系統(tǒng)總體框圖如圖1.1所示。

  

 

  1.1 DC-DC主回路拓撲

  采用UC3842和MAX4080構(gòu)成DC-DC轉(zhuǎn)換電路。UC3842是一塊功能齊全、較為典型的單端電流型PWM控制集成電路,內(nèi)包含誤差放大器、電流檢測比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內(nèi)部基準電源和欠壓鎖定等單元。電流控制型升壓DC-DC轉(zhuǎn)換電路,外接元器件少、控制靈活、成本低,輸出功率容易做到100W以上。當然,DC-DC轉(zhuǎn)換電路也可以采用成品模塊,若用PI公司生產(chǎn)的DPA-Switch設(shè)計開關(guān)電源具有集成度高、外圍電路簡單、發(fā)熱量少、性能指標優(yōu)良。

  由UC3842設(shè)計的DC-DC升壓電路直接用誤差信號控制電感峰值電流,間接地控制PWM脈沖寬度,達到控制輸出端電壓的目的。開關(guān)管以UC3842設(shè)定的頻率周期開閉,使電感L儲存能量并釋放能量。當開關(guān)管導(dǎo)通時,電感充電,把能量儲存在L中。當開關(guān)截止時,L產(chǎn)生反向感應(yīng)電壓,通過二極管把儲存的電能釋放到輸出電容器中。輸出電壓由傳遞的能量多少來控制,而傳遞能量的多少由通過電感電流的峰值來控制。具體設(shè)計電路如圖1.2所示。

  

 

  1.2 保護電路

  在大電流的情況下容易損壞芯片,所以需要對大電流的情況給予電路保護。設(shè)計中采用單片機控制繼電器的通斷來控制電路中的電流,對輸出電路電流采樣,采樣值與額定值比較,反饋比較電路如圖1.3所示,當電流大于2.5A時,則產(chǎn)生信號使單片機進入中斷處理程序,使繼電器起動,實現(xiàn)DC-DC電路的斷電,從而達到保護電路的作用。單片機控制電路如圖1.4所示。該方案中單片機控制繼電器的吸合時間短,而且易于實現(xiàn)。

  

 

  1.3 數(shù)字設(shè)定及顯示電路

  采用單片機和集成芯片CD4051實現(xiàn)程控和步進,用單片機控制鍵盤實現(xiàn)輸出電壓的初始設(shè)定,可以實現(xiàn)電壓的步進1V,步減1V。使用液晶顯示輸出電壓和電流,可撥動轉(zhuǎn)換開關(guān)來選擇顯示電壓/電流模式。

  1.4 程序設(shè)計

  在設(shè)計好相關(guān)電路的基礎(chǔ)上,通過編程由單片機對開關(guān)電源進行智能控制。系統(tǒng)由單片機控制,電源系統(tǒng)具有"+‰"和"-"步進功能,步進幅度為1V。同時AT89S52結(jié)合繼電器等電路實現(xiàn)了電路過流保護功能,并且能實時顯示開關(guān)電源的輸出電壓和電流。程序總流程圖和中斷流程圖如圖1(5,6)所示。

  

 

  

 

  

 

  開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。由于擁有較高的效率和較高的功率密度,開關(guān)電源在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的使用越來越普及。開關(guān)電源高頻化、模塊化和智能化是其發(fā)展方向。其中,步進可調(diào)、實時顯示是開關(guān)電源智能化研究方向之一?,F(xiàn)設(shè)計開關(guān)電源,技術(shù)指標為:輸出電壓30V至36V可調(diào),最大輸出電流2A,有過流保護功能,能對輸出電壓進行鍵盤設(shè)定和步進調(diào)整、步進值1V,并能實時顯示輸出電壓和電流的開關(guān)。

  2 提高效率

  如何提高開關(guān)電源的效率顯得尤為重要。在提高開關(guān)電源的效率上采取了如下措施。

  2.1 DC-DC轉(zhuǎn)換電路中電感在很大程度上影響系統(tǒng)的效率。市場上很難買到符合要求的電感,在繞制時對電感磁芯和漆包線的要求非常高,應(yīng)將輸出電壓紋波降到最小。

  2.2 DC-DC轉(zhuǎn)換電路中開關(guān)管采用MOS管取代雙極性晶體管,串聯(lián)柵極電阻將衰減由MOS輸入電容、柵一源電路引線電感所產(chǎn)生的高頻寄生振蕩。可有效提高轉(zhuǎn)換效率,若選用幾個MOS管IRF530并聯(lián),可進一步提高效率。

  2.3續(xù)流二極管選擇肖特基二極管,其開啟時間短、管壓降小,可使電感存儲能量大,有利于提高電源轉(zhuǎn)換效率。

  2.4二極管、電感和MOS管的柵極最好盡可能地靠近焊接,這樣可以減少損耗,有利于提高系統(tǒng)的效率。

  3 測試數(shù)據(jù)和分析

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