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智能数字化开关电源设计

发布时间:2020-06-30 19:54:19 阅读: 来源:柱塞泵厂家

引言

本文引用地址:与线性电源相比,开关电源具有诸多优点:由于主功率晶体管工作在开关状态,其损耗小,整机效率大大提高;采用铁氧体高频变压器,使电源的体积和重量大为减少,成本更低等。一些专用电源芯片如TL494、UC3842的出现,也使开关电源的设计更为简单,同时性能可靠。但只使用专用芯片制作的开关电源输出通常为单一状态,若要改变输出状态要对硬件电路进行修改。笔者设计实现了一种单片机控制的数字化开关电源,有效的改善了上述问题。

1 数字化开关电源的设计原理

笔者设计的数字化开关电源额定功率12OW。系统以开关电源作为基本电路,采用高性能单片机作为控制系统,在控制算法的支持下,通过对输出电压和电流进行实时采样,并与软件给定值相比较,控制和调整开关电源的工作状态,得到期望值。主要包括输入的整流滤波校正、功率变换、辅助电源部分、驱动电路、单片机控制系统5部分。功率变换部分采用单端反激变换电路,辅助电源为驱动电路提供电能,驱动电路将来自单片机的PWM 信号放大后驱动主功率晶体管,单片机系统是整个电路的控制核心,通过采样值的变化实时控制输出PWM 的占空比。整个设计力求做到了性能最优,成本最低。其结构如图1所示。

1.1 主电路分析

功率转换部分采用单端反激电路,结构如图2。当加到原边主功率开关管Q1的激励脉冲为高电平使Q1导通时,直流输入电压加在原边绕组两端,由于此时副边绕组相位是上负下正,整流管D1反向偏置截止,原边电感储存能量;当激励脉冲为低电平使Q1截止时,原边绕组两端电压极性反向,副边绕组相位变为上正下负,整流管正向偏置导通,变压器储存的能量向副边释放。在此开关过程中,高频变压器既起变压隔离作用,又起电感储能作用。

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