基于单片机的开关电源设计

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基于单片机的开关电源设计

基于单片机的开关电源设计
开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广阔的发展空间。
开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。
1.3
开关电源具有如下特点:
(1)效率高。开关电源的功率开关调整管工作在开关状态,所以调整管的功耗小,效率高,一般在80%~90%,高的可达90%以上;
(2)重量轻。由于开关电源省掉了笨重的电源变压器,节省了大量的漆包线和硅钢片,从而使其重量只有同容量线性电源的1/5,体积也大大缩小了;
(3)稳压围宽。开关电源的交流输入电压在90~270 V变化时,输出电压的变化在±2%以下。合理设计开关电源电路,还可使稳压围更宽并保证开关电源的高效率;
1.4 开关电源发展方向
开关电源产品的技术发展动向是高可靠、高稳定、低噪声、抗干扰和实现模块化、小型、薄型、轻运化。由于电源轻、小、薄的关键是高频化,因此国外目前都在致力于同步开发新型高智能元器件,特别是改善二次整流管的损耗、变压器电容器小型化,并同时采用SMT技术在电路板两面布置元件以确保开关电源的轻、小、薄。
KEYWORDS:TL494; Pulse Width Modulation; Switching power supply; PWM; MOSFET chopper circuit.
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基于单片机控制的开关电源设计

基于单片机控制的开关电源设计

摘要:开关电源是当代电子科技技术的产物,用于达到输出电压的稳定,开关电源主要是通过改变脉宽调制(PWM)进行输出电压的改变。

它是一种电力电子装置,广泛应用于各种电子设备、工业、通信、航天航空以及军事等领域。

具有输出电压稳定、噪音小、小型化和轻型化等特点。

为了设计并实现一个单片机控制的开关电源,可以通过软件编程让单片机输出一个PWM 波形给双运算放大电路,双运算放大电路对PWM波形进行变换调压,反馈到DC-DC降压电路进行降压和稳压后输出所需要的电压。

输出电压可以通过按键调节,调节范围在0至25V,电压调节幅度为0.5V,由液晶显示屏实时显示。

单片机控制开关电源,实现电源的智能化,具有输出电压范围大、电压可调和输出电压实时显等优点。

关键字:开关电源,单片机,PWM波形,调节,智能化第一章概述开关电源是改变开关管的通断的时间比较来控制输出电压的大小的电力电子器件。

随着世界科技的快速发展,开关电源成为了人们生命中不可缺少的必需品,其应用于工业、农业、通信、航空和计算机等领域,具有高效率转换、重量小、小体积和高精度等特点。

传统的开关电源系统存在调整之繁琐,电路很繁琐,可靠性低等问题,本文通过对单片机进行编程实现开关电源的有效输出,具体是将常用电源220V交流电通入变压器转换成24V的交流电,经过整流电路得到直流信号,通过电容滤波得到相对干净的直流电分别接入两个LM2596S-ADJ芯片,一个是构成DC-DC降压型电路,一个是构成5V稳压电路,前者是控制输出电压的,后者是给单片机和液晶显示屏供电的。

输出电压的大小由PWM控制,将PWM 波形送到PWM调压电路,进行稳压和调压,并反馈到DC-DC降压电路后输出。

按键能控制输出电压的大小,输出电压能在0-25V范围里可连续调节,步加步减在0.5V,复位按键可以是输出电压恢复到5V,并由液晶显示屏显示。

单片机控制开关电源,具有灵活性好的优势,可根据设计人员的想法进行设计。

基于单片机的开关电源的设计

基于单片机的开关电源的设计
UO=1.25V(1+RW/R1) (2)式
调整端1的电流极小,所以流过R1和RW的电流几乎相等(几mA电流)。通过改变电位器RW的阻值就能改变输出电压UO。此外为了保证LM317的输出功率及正常工作,还需要添加散热片,二极管D5的作用是防止输出短路。
由上面的介绍中可知,只要改变管脚1的电压,就可以实现输出可调。电位器RW固定在一个值后,通过单片机预置电压,经过D/A转化和运算放大器的电压放大达到对控制端的电压预置。所以由1脚作为控制电压的输入端,接控制部分电路。
调压原理:
D6
32
LW317
1R1D5
UIC Uo
C1Co
C2RW
图2.3 稳压调压电路原理说明图
图2.3为稳压调压电路原理说明图。LM317的2脚于1脚之间的电压恒定为恒定值1.25V,所以由固定电阻R1(应小于240Ω)与电位器RW组成取样分压电路,同时也可以作为调节输出电压,输出电压如(1)式。
图2.1 基于单片机控制的数控直流电源系统原理图
其基本工作原理为:电压通过键盘预置后由单片机控制并调节输出电压,输出电压经过A/D采样校正后送数码管显示。
基于单片机的数字控制直流电源的制作需要考虑以下两个问题:一是制作成本及工艺。在现在的商业化中,产品的成本和工艺往往是倍受重视的,它直接决定了产品的销售和发展;二是电源的输出功率以及精确度。在很多实验和领域中都需要用到精确度很高的电源,另外在民用上也需要可调节的电源。在下面的方案设计中将主要对两种数控直流电源作详细介绍和论证。
使用LM317可调稳压器作为主要的稳压器件,一方面可以降低制作成本,另一方面使得电路的设计更简单,更使用。但和开关电源相比,线性电源的效率较低,这是由于调整管相当于一个电阻,电流流过电阻时会发热,所以工作在线性状态下的调整管,一般会产生大量的热,导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点,调整管在发热的同时会给系统带来热噪声影响。另外,采用调整管的电源,其电源功耗都较小。当然在实际应用中可以加入扩流电路使得电源的输出功率有所提高,可以为小功率电器及设备提供可靠的电源。同时可以通过使用温度传感器校正由于调整管的发热导致的电压偏差,使得电压输出与预置电压相符合。

基于单片机控制的开关电源及其设计

基于单片机控制的开关电源及其设计

基于单片机控制的开关电源及其设计单片机控制的开关电源是一种高效率、高稳定性的电源系统,常用于电子设备中。

本文将介绍基于单片机控制的开关电源的原理、设计步骤以及相关注意事项。

一、原理1.1开关电源的工作原理开关电源的核心部分是一个开关管,它通过不断开闭来调整输出电压和电流。

当开关管关断时,电源输入端的电压会通过变压器产生瞬态电流,这个电流被蓄能电容器存储在电容中。

当开关管打开时,储存在电容中的能量被释放,通过滤波电感得到稳定的电压输出。

1.2单片机控制开关电源的工作原理在单片机控制的开关电源中,单片机通过控制开关管的开闭状态来调整输出电压和电流。

单片机能够实时监测电源的输入和输出情况,并根据设定的参数进行调整。

同时,单片机还可以实现一些保护功能,如过压、过流、过温等保护。

二、设计步骤2.1确定需求首先要确定开关电源的功率需求、输入电压范围和输出电压范围。

根据需求选择合适的开关管和变压器等元器件。

2.2定义控制策略根据开关电源的工作原理以及需求,确定单片机的控制策略。

可以采用PWM(脉宽调制)控制方法来控制开关管的开闭时间,以实现对输出电压的调节。

2.3确定单片机和外围电路选择合适的单片机控制器,并设计相应的外围电路,包括ADC(模拟数字转换)模块、PWM输出模块、电流传感器等。

2.4编写软件程序根据控制策略,编写单片机的控制程序,并完成软件的调试和优化。

2.5PCB设计与制造根据电路原理图设计PCB布局,并制造相关的电路板。

2.6装配与测试完成PCB板的焊接与装配,进行电源的测试和调试。

三、注意事项3.1安全性开关电源具有高电压、高电流的特点,因此在设计和使用过程中要注意安全性。

应采用合适的绝缘措施,保证电源与其他电路之间的隔离。

3.2效率和稳定性开关电源的效率和稳定性是设计过程中需要考虑的重要因素。

应合理选择元器件,控制开关管的导通和关断时间,以提高电源的效率和稳定性。

3.3EMC(电磁兼容)设计开关电源由于工作频率较高,容易产生电磁干扰。

基于单片机的开关电源设计

基于单片机的开关电源设计
众所周知,许多科学实验都离不开电源,并且在这些实验经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求,然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高;在测量上,传统的电源一般采用指针式或数码管显示电压或电流,搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值。使用上若压要调整精确的电或者电流输出,须搭配精确的显示仪表测量,又因电位器的阻值特性非线性,在调整时,需要花费一定的时间,况且还要当心漂移,使用起来非常不方便。因此,开关电源不仅具备良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智化,以精确的微机控制取代精确度小的人为操作,在实验开始之前就对一些参数进行预设,这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的之间比率,维持稳定输出电压的一种电源,具有高效率、体积小的特点。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。开关电源向着高频化、模块化和智能化方向发展
图2.1.1开关电源工作原理图
串联式开关电源输出电压滤波电路
大多数开关电源输出都是直流电压,因此,一般开关电源的输出电路都带有整流滤波电路。图2.1.2是带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图。
图2.1.2带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图
图2.1.2中由一个整流二极管和一个LC滤波电路组成。其中L是储能滤波电感,它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过,防止输入电压Ui直接加到负载R上,对负载R进行电压冲击,同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储,然后在控制开关K关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出;C是储能滤波电容,它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储,然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出;D是整流二极管,主要功能是续流作用,故称它为续流二极管,其作用是在控制开关关断期间Toff,给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。在控制开关关断期间Toff,储能电感L将产生反电动势,流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出,通过负载R,再经过续流二极管D的正极,然后从续流二极管D的负极流出,最后回到反电动势eL的负极。

基于单片机控制的开关电源及其设计

基于单片机控制的开关电源及其设计

2、基于单片机控制的开关电源的可选设计方案由单片机控制的开关电源, 从对电源输出的控制来说, 可以有三种控制方式, 因此, 可供选择的设计方案有三种:( 1) 单片机输出一个电压( 经D/AC 芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。

这种方案仅仅就是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 可以用按键设定电源的输出电压值, 单片机并没有加入电源的反馈环, 电源电路并没有什么改动。

这种方式最简单。

( 2) 单片机与开关电源专用PWM芯片相结合。

此方案利用单片机扩展A/D 转换器, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 调整D/A 转换器的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。

这种方式单片机已加入到电源的反馈环中, 代替原来的比较放大环节, 单片机的程序要采用比较复杂的PID 算法。

( 3) 单片机直接控制型。

即单片机扩展A/DC, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 输出PWM波, 直接控制电源的工作。

这种方式单片机介入电源工作最多。

3、最优设计方案分析三种方案比较第一种方案: 单片机输出一个电压( 经D/AC芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。

这种方案中, 仅仅就是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 没有什么实际性的意义。

第二种方案: 由单片机调整D/AC 的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。

这种方案中单片机可以只就是完成一些弹性的模拟给定, 后面则由开关电源专用PWM芯片完成一些工作。

在这种方案中,对单片机的要求不就是很高, 51 系列单片机已可胜任; 从成本上考虑,51 系列单片机与许多PWM控制芯片的价格低廉; 另外, 此方案充分解决了由单片机直接控制型的开关电源普遍存在的问题———由于单片机输出的的PWM脉冲频率低, 导致精度低, 不能满足要求的问题。

因此, 单片机与PWM芯片相结合, 就是一种完全可行的方案。

基于单片机控制的开关电源及其设计

基于单片机控制的开关电源及其设计

2.基于单片机控制的开关电源的可选设计方案由单片机控制的开关电源, 从对电源输出的控制来说, 可以有三种控制方式, 因此, 可供选择的设计方案有三种:( 1) 单片机输出一个电压( 经D/AC 芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。

这种方案仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 可以用按键设定电源的输出电压值, 单片机并没有加入电源的反馈环, 电源电路并没有什么改动。

这种方式最简单。

( 2) 单片机和开关电源专用PWM芯片相结合。

此方案利用单片机扩展A/D 转换器, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 调整D/A 转换器的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。

这种方式单片机已加入到电源的反馈环中, 代替原来的比较放大环节, 单片机的程序要采用比较复杂的PID 算法。

( 3) 单片机直接控制型。

即单片机扩展A/DC, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 输出PWM波, 直接控制电源的工作。

这种方式单片机介入电源工作最多。

3.最优设计方案分析三种方案比较第一种方案: 单片机输出一个电压( 经D/AC芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。

这种方案中, 仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 没有什么实际性的意义。

第二种方案: 由单片机调整D/AC 的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。

这种方案中单片机可以只是完成一些弹性的模拟给定, 后面则由开关电源专用PWM芯片完成一些工作。

在这种方案中,对单片机的要求不是很高, 51 系列单片机已可胜任; 从成本上考虑,51 系列单片机和许多PWM控制芯片的价格低廉; 另外, 此方案充分解决了由单片机直接控制型的开关电源普遍存在的问题———由于单片机输出的的PWM脉冲频率低, 导致精度低, 不能满足要求的问题。

因此, 单片机和PWM芯片相结合, 是一种完全可行的方案。

第三种方案: 是最彻底的单片机控制开关电源, 但对单片机的要求也高。

基于单片机控制的开关电源的设计

基于单片机控制的开关电源的设计

基于单片机控制的开关电源的设计开关电源是一种常见的电源供应器,其基本原理是通过开关器件(如MOSFET、IGBT等)的开关行为来实现电源的稳定输出。

在单片机控制下,可以实现更精确的电压和电流调节,从而提高功率转换效率和供电稳定性。

本文将详细介绍基于单片机控制的开关电源的设计。

首先,我们需要选择合适的单片机。

在选择单片机时,应考虑其性能、成本和易用性。

常用的单片机有PIC、AVR、STM32等,可以根据实际需求选择最适合的单片机类型。

接下来,进行开关电源的电路设计。

开关电源的基本电路包括输入滤波电路、整流电路、开关器件、输出滤波电路和反馈控制电路。

输入滤波电路的作用是滤除输入电源中的高频噪声,以保证电源的稳定性。

整流电路用于将交流输入转换为直流电压。

开关器件是开关电源的关键部分,通过控制开关器件的开关状态,可以实现电源的输出调节。

输出滤波电路用于滤波输出的脉动电压,以获得稳定的直流电压输出。

反馈控制电路用于监测输出电压,并通过单片机进行调节。

在设计过程中,要考虑电路的稳定性和效率。

一方面,电路应具有足够的稳定性以保证电源输出的精度和稳定性。

另一方面,电路应具有较高的功率转换效率,以减少功耗和热量产生。

根据设计要求,可以选择合适的电路元件,如电感、电容、二极管等,以提高电路的稳定性和效率。

在单片机控制下,可以实现电源的自动调节和保护功能。

通过单片机的输入输出引脚连接到开关器件的驱动电路,可以实现开关器件的开关控制。

通过单片机的AD转换功能,可以实时监测电源的输出电压,并通过PID控制算法进行调节,从而实现电源输出的精确控制。

此外,可以通过单片机的IO口连接各种传感器,如温度传感器和过流保护电路,实现对电源工作状态的实时监测和保护功能。

在程序设计方面,可以利用单片机的中断和定时器功能来实现电源的调节和保护。

通过中断,可以实现对输入电压的过压和欠压保护,以防止电源工作在不正常的电压范围内。

通过定时器,可以实现对输出电流的过流保护,以避免电源损坏或者对负载产生过大的影响。

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摘要本设计由STC89S52单片机系统,PWM脉宽调制信号控制芯片TL494,开关电源Buck串联降压电路, A/D模块, D/A模块, 键盘输入和LCD显示输出模块,制作了一个输出电压为5V-15V可调DC/DC模块构成的供电系统。

电源模块由TL494控制Buck电流构成,通过电压反馈控制将输出电压稳压到所需要的电压。

STC89C52单片机控制器采样输出电压,通过给电源模块一个调节信号,改变各电源模块的内部输出电压,从而实现输出稳定可调的电压。

关键词:STC89C52单片机; TL494; PWM脉宽调制信号; Buck电路AbstractThe design microcontroller system by STC89S52, PWM pulse width modulation signal control chip TL494 switching power supply Buck series buck circuit modules of the A / D, D / A module, keyboard input and LCD displays the output modules to produce an output voltage of 5V-15V adjustable power supply system of the DC / DC module. The power module is controlled by the TL494 Buck current is constituted by the voltage feedback control of theoutput voltage regulator to the desired voltage. STC89C52 microcontroller controller the sampling output voltage by a regulating signal to the power supply module, the internal output voltage of to change each power module, in order to achieve stable output adjustable voltage.Keywords:STC89C52CM; TL494; PWM Any diversion; Buck circuit目录摘要 (I)Abstract................................................................................................................................................... I I 第一章绪论. (1)1.1引言 (1)1.2 开关电源简介 (1)第二章开关电源DC/DC电路设计思路 (2)2.1 开关电源的工作原理 (2)2.2 开关电源的常见拓扑结构简介 (3)2.3 开关电源DC/DC拓扑设计思路 (4)2.3.1 DC/DC基本拓扑设计方案 (4)2.4 DC/DC电路实现 (5)2.4.1 DC/DC回路参数设计 (7)2.5 系统供电模块设计 (8)2.5.1 整流滤波电路设计 (8)2.5.2 工作辅助电源参数设计 (9)第三章控制系统的设计思路 (10)3.2 单片机模块的设计 (11)3.2.1 STC89C52性能简介 (11)3.2.2 最小系统设计 (11)3.3 A/D模块设计 (12)3.3.1芯片介绍 (12)3.3.2 TLC549工作时序 (13)3.3.3 A/D电路设计 (14)3.4 D/A模块设计 (15)3.4.1 D/A芯片功能介绍 (15)3.4.2 D/A芯片I2C总线数据通信基本协议 (15)3.5 接口电路的设计 (17)3.5.1显示接口电路设计 (17)3.5.2 显示接口电路设计 (17)第四章程序设计 (19)4.1 主程序流程图的设计 (19)4.2 键盘扫描程序设计 (20)4.3 A/D程序设计 (21)4.4 D/A程序设计 (22)第五章系统仿真 (23)5.1 仿真仪器 (23)5.2 仿真方法 (23)5.3 仿真结果与分析 (23)参考文献 (24)附录一:系统整体原理图 (25)附录二:程序代码 (26)结论与展望...........................................................................致谢 (35)第一章绪论1.1引言随着电子技术的发展,数字电路应用领域的扩展,现今社会,产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势,设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注,尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关心。

性能好的电子设备,首先离不开稳定的电源,电源稳定度越高,设备和外围条件越优越,那么设备的寿命更长。

基于此,人们对高精度、高稳定性的开关电源的需求越来越迫切。

众所周知,许多科学实验都离不开电源,并且在这些实验经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求,然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高;在测量上,传统的电源一般采用指针式或数码管显示电压或电流,搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值。

使用上若压要调整精确的电或者电流输出,须搭配精确的显示仪表测量,又因电位器的阻值特性非线性,在调整时,需要花费一定的时间,况且还要当心漂移,使用起来非常不方便。

因此,开关电源不仅具备良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化,以精确的微机控制取代精确度小的人为操作,在实验开始之前就对一些参数进行预设,这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。

开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的之间比率,维持稳定输出电压的一种电源,具有高效率、体积小的特点。

从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。

开关电源向着高频化、模块化和智能化方向发展目前,在小功率开关电源的设计中,普遍采用专用集成芯片控制脉宽调制技术。

使用专用PWM控制芯片具有电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等优点。

1.2 开关电源简介开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制PWM (Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)控制IC和MOSFET构成。

开关电源和线性电源相比,两者的成本都随着输出功率的增加而增长,但两者增长速率各异。

线性电源成本在某输出功率点上,反而高于开关电源,这点称为成本反转点。

随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新,这成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广阔的发展空间。

第二章开关电源DC/DC电路设计思路2.1 开关电源的工作原理Ui是开关电源的工作电压,即:直流输入电压;K是控制开关,R是负载。

当控制开关K接通的时候,开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton,幅度为Ui的脉冲电压U。

;当控制开关K关断的时候,又相当于开关电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff,幅度为0的脉冲电压。

这样,控制开关K不停地“接通”和“关断”,在负载两端就可以得到一个脉冲调制的输出电压: U。

=Ui*Ton/D,其中D=Ton/T,所以可以推导出:U。

=Ui*D 。

如图2.1.1 开关电源工作原理图。

图2.1.1 开关电源工作原理图串联式开关电源输出电压滤波电路大多数开关电源输出都是直流电压,因此,一般开关电源的输出电路都带有整流滤波电路。

图2.1.2是带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图。

图2.1.2带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图图2.1.2中由一个整流二极管和一个LC滤波电路组成。

其中L是储能滤波电感,它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过,防止输入电压Ui直接加到负载R上,对负载R进行电压冲击,同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储,然后在控制开关K关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出;C是储能滤波电容,它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储,然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出;D是整流二极管,主要功能是续流作用,故称它为续流二极管,其作用是在控制开关关断期间Toff,给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。

在控制开关关断期间Toff,储能电感L将产生反电动势,流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出,通过负载R,再经过续流二极管D的正极,然后从续流二极管D 的负极流出,最后回到反电动势eL的负极。

2.2 开关电源的常见拓扑结构简介DC-DC变换有隔离和非隔离两种。

输入输出隔离的方式虽然安全,但是由于隔离变压器的漏磁和损耗等会造成效率的降低,而本题没有要求输入输出隔离,具体有以下几种:拓扑一:降压斩波电路(Buck Chopper)。

开关管T1受占空比为D的PWM波的控制,交替导通或截止,再经L和C滤波器在负载R上得到稳定直流输出电压U。

该电路属于降压型电路,能够达到题目要求的5-15V的输出电压。

如图2.2.1所示。

图2.2.1降压斩波电路拓扑二:升压斩波电路( Boost Chopper)。

并联开关电路原理与串联开关电路类似,但此电路为升压型电路,开关导通时电感储能,截止时电感能量输出。

只要电感绕制合理,不能达到题目要求的5-15V,且输出电压U,呈现连续平滑的特性。

如图2.2.2所示。

图2.2.2升降压电路拓扑三:升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)。

实际卜此电路是在串联开关电路后接入一个并联开关电路。

用电感的储能特性来实现升降压,电路控制复杂。

如图2.2.3所示。

图2.2.3 升降压电路2.3 开关电源DC/DC拓扑设计思路2.3.1 DC/DC基本拓扑设计方案本系统采用数字信号转模拟信号并同输出采样的反馈信号做加法运算后输入到PWM控制芯片的比较端,然后由芯片自身根据反馈量来自动调节PWM信号的占空比。

从而达到所需的稳定电压值的目的。

本系统主要由辅助工作电源、电源模块、单片机控制器等几部分组成,硬件系统框图如图2.3.1所示,其中,输出微机可调电源模块拓扑结构为Buck电路。

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