单片机开关电源电路
单片机控制开关电源
单片机控制开关电源单片机控制开关电源,单从对电源输出的控制来说,可以有几种控制方式.其一是单片机输出一个电压(经DA芯片或PWM方式),用作电源的基准电压.这种方式仅仅是用单片机代替了原来的基准电压,可以用按键输入电源的输出电压值,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.其二是单片机扩展AD,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DA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.其三是单片机扩展AD,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.第三种方式是最彻底的单片机控制开关电源,但对单片机的要求也最高.要求单片机运算速度快,而且能够输出足够高频率的PWM波.这样的单片机显然价格也高.DSP类单片机速度够高,但目前价格也很高,从成本考虑,占电源成本的比例太大,不宜采用.廉价单片机中,AVR系列最快,具有PWM输出,可以考虑采用.但AVR单片机的工作频率仍不够高,只能是勉强使用.下面我们具体计算一下AVR单片机直接控制开关电源工作可以达到什么水平.AVR单片机中,时钟频率最高为16MHz.如果PWM分辨率为10位,那么PWM波的频率也就是开关电源的工作频率为16000000/1024=15625(Hz),开关电源工作在这个频率下显然不够(在音频范围内).那么取PWM分辨率为9位,这次开关电源的工作频率为16000000/512=32768(Hz),在音频范围外,可以用,但距离现代开关电源的工作频率还有一定距离.不过必须注意,9位分辨率是说功率管导通-关断这个周期中,可以分成512份,单就导通而言,假定占空比为0.5,则只能分成256份.考虑到脉冲宽度与电源的输出并非线性关系,需要至少再打个对折,也就是说,电源输出最多只能控制到1/128,无论负载变化还是网电源电压变化,控制的程度只能到此为止.还要注意,上面所述只有一个PWM波,是单端工作.如果要推挽工作(包括半桥),那就需要两个PWM波,上述控制精度还要减半,只能控制到约1/64.对要求不高的电源例如电池充电,可以满足使用要求,但对要求输出精度较高的电源,这就不够了.综上所述,AVR单片机只能很勉强地使用在直接控制PWM 的方式中.但是上列第二种控制方式,即单片机调整DA的输出,控制PWM芯片,间接控制电源的工作,却对单片机没有那么高的要求,51系列单片机已可胜任.而51系列单片机的价格比AVR还是低一些.网友coocle曾发表他的看法:“单片机控制开关电源的缺点在于动态响应不够,优点是设计的弹性好,如保护和通讯,我的想法是单片机和pwm芯片相结合,现在的一般单片机的pwm输出的频率普遍还不是太高,频率太高,想要实现单周期控制也很难.所以我觉得单片机可是完成一些弹性的模拟给定,后面还有pwm芯片完成一些工作.”无独有偶,在电子电源综合区中有篇原创文章《DPWM电路的研究》,也是用数字电路输出PWM波直接控制开关电源工作.他是用CPLD再加单片机进行控制.众所周知CPLD的价格以及开发难度绝非单片机可比,那么他为什么要这样做?原因如作者所说,由于单片机的PWM宽度小,导致精度低,不能满足系统的要求.作者又说,在这些情况下,应用片外PWM电路无疑是一种理想的选择.他选择CPLD芯片来实现PWM.我则建议:还是用开关电源原来的控制芯片来实现.不但价格低,而且容易实现单周期电流检测等保护功能.我们大可不必为数字控制而数字控制.。
单片机 半桥开关电源
单片机半桥开关电源单片机半桥开关电源是一种高效率的电源设计，它结合了单片机控制和半桥开关电路的优点。
单片机可以实现数字化控制，能够实现精确的电路控制，半桥开关电路具有高效率和低损耗的特点，可以提高整个电源系统的效率和可靠性。
在单片机半桥开关电源的设计中，单片机扮演着非常重要的角色。
单片机具有强大的计算和控制能力，可以实现对电源系统的全部控制。
通过单片机的设计，可以实现快速从一个状态到另一个状态的切换。
同时，单片机也具有存储功能，可以保存电源系统的各种参数、工作状态等信息。
在设计单片机半桥开关电源时，需要考虑单片机的处理能力和存储能力，以实现电源系统的高效率和可靠性。
半桥开关电路是单片机半桥开关电源的另一个关键部分。
半桥开关电路是利用半导体器件的开关特性实现电源系统电压变换的电路。
半桥开关电路具有高效率和低损耗的特点，并且可以实现高精度的电压控制。
在单片机半桥开关电源的设计中，需要合理构建半桥开关电路，选择适合的半导体器件，以确保电源系统的稳定性和可靠性。
在单片机半桥开关电源的设计中，还需要考虑电源系统的稳定性和可靠性。
电源系统的稳定性是指系统输出的电压、电流等参数变化范围的大小。
在单片机半桥开关电源中，需要通过控制电源系统各种元件的参数来实现稳定的电路输出。
电源系统的可靠性是指系统在长时间工作中的稳定性和可靠性。
在单片机半桥开关电源中，需要选择高品质的电子元件，合理布局电路，在设计过程中进行充分的考虑和测试，以保证电源系统的高可靠性。
总之，单片机半桥开关电源是一种高效率和可靠性的电源系统，可以应用于各种需要高精度和高可靠性电源的场合。
在设计单片机半桥开关电源时，需要考虑单片机的处理能力和存储能力、半桥开关电路的构建和选择、电源系统稳定性和可靠性等方面的问题，以实现高效率和高可靠性的设计。
单片机电源电路工作原理
单片机电源电路工作原理【单片机电源电路工作原理】1. 介绍在单片机系统中，电源电路起到了供电和稳定电压的重要作用。
它负责将交流电源转换为直流电源，并为单片机及其周边电路提供稳定可靠的电源。
本文将深入探讨单片机电源电路的工作原理，帮助读者理解其中的关键概念和原理。
2. 电源输入单片机电源电路的输入端通常连接到市电交流电源。
这一阶段的目标是将高压交流电源转换为合适的直流电压，供给单片机和相关电路使用。
常见的电源输入电压包括110V和220V。
3. 整流器为了将交流电源转换为直流电源，需要使用整流器。
整流器的作用是将交流电压转换为脉动较小的直流电压。
常见的整流器包括单相桥式整流器和三相整流器。
4. 滤波器由于整流后的直流电压还存在较大的纹波，为了获得稳定的电源电压，需要使用滤波器进行进一步处理。
滤波器的作用是过滤掉电源中的高频噪声，使输出电压更加稳定。
5. 电源管理电路单片机电源电路还包括电源管理电路，它负责监测、控制和保护电源系统。
对于单片机而言，电源管理电路起到了重要的辅助作用，可以实现电源开关、过流保护、过压保护等功能，提高系统的可靠性和稳定性。
6. 稳压器为了确保单片机及其周边电路稳定运行，需要使用稳压器对输出电压进行进一步稳定。
稳压器能够通过对输入电压进行调整，使得输出电压保持在稳定的范围内，不受输入电压波动的影响。
7. 电源供电到单片机和外围电路经过前面的处理，电源电路会将稳定的直流电压供给单片机和外围电路使用。
这一阶段起到了关键的作用，确保单片机可以正常工作并提供所需的电源稳定性。
8. 回顾与总结通过本文的介绍，我们了解了单片机电源电路的工作原理。
从输入电源到输出稳定电压，经过整流、滤波、稳压等多个环节，最终为单片机及其周边电路提供稳定可靠的电源。
电源管理电路起到了监测和保护的重要作用，确保系统的可靠性和稳定性。
了解单片机电源电路的工作原理有助于我们在实际应用中选择合适的电源电路并进行故障排除。
单片机电源电路
单片机电源电路
单片机电源电路包括一颗开关管，一个二极管，一个电感，一个
电容以及一个定值电阻等元器件。
开关管的主要功能是使电流形成闭环，这样电源就能持续输出电流。
二极管作为开关管的驱动电路，它
能把开关管的小电流信号转换成对应的大电流，使电源能按电路要求
输出电能。
电感主要有两个作用，一是把容易变成瞬间电压的脉冲电
流变成慢下来的直流电流，从而，避免电源出现闪烁现象；二是振荡，保证电源的负载能力和波形质量。
电容用于补偿不足的电容电量，从而，稳定电源的输出电压。
定值电阻的作用是减小电阻影响输出的波形。
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
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。
单片机电源电路
单片机电源电路在电子设备中，电源电路是非常重要的一部分，尤其在单片机的应用中更是关键。
一个稳定、可靠的电源电路可以确保单片机系统的正常工作和数据的准确处理。
本文将介绍单片机电源电路的组成、原理以及常见的设计方案。
一、单片机电源电路的组成单片机电源电路通常由以下几个组成部分构成：1. 电源输入模块：用于将外部直流电源转化为适合单片机工作的电压。
这个模块包含一些电源滤波电路和过压保护电路，以确保稳定的电源供应。
2. 电源管理模块：用于控制电源的开关、调节及保护功能。
这个模块包含电源开关控制、电流限制、过流保护、过热保护等功能的电路。
3. 电源输出模块：用于向单片机提供稳定的工作电压。
这个模块通常包含一个稳压电路，例如线性稳压电路或开关稳压电路，以确保输出电压的稳定性和可靠性。
二、单片机电源电路的原理单片机电源电路的原理主要是通过合适的电源转换和电压调节，将外部电源的直流电压转化为单片机所需的工作电压。
电源输入模块通常采用电源滤波电路，通过滤波电容和电感器等元件来滤除输入电源中的杂波和纹波，并通过过压保护电路来保护单片机免受过压的损害。
电源管理模块用于控制电源的开关和调节功能。
其中，电源开关控制电路可以根据单片机的工作状态，通过开关控制输入电源的连接和断开，以节省能量和延长单片机的使用寿命。
电流限制电路和过流保护电路则可以避免由于电源输出短路或过载而引起的损坏。
过热保护电路则可以通过监测电源温度，当温度过高时及时断开电源，避免单片机过热损坏。
电源输出模块通常采用线性稳压电路或开关稳压电路来确保向单片机提供稳定的工作电压。
线性稳压电路通过电压调节元件（如稳压二极管或稳压模块）将输入电压稳定为所需的工作电压。
开关稳压电路则通过开关元件（如MOS管）的开关控制来调节输出电压，以实现更高效的能量转换。
三、常见的单片机电源电路设计方案根据不同的应用需求和功耗要求，可以选择不同的单片机电源电路设计方案。
以下是几种常见的方案：1. 线性稳压电源：适用于功耗较低、稳定性要求较高的应用场合。
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课程设计题目单片开关电源电路设计与制作姓名学号系（院）班级指导教师职称2015年06月20日目录1前言---------------------------------------------------------------------------------------------------32工作原理---------------------------------------------------------------------------------------------4 1开关电源介绍----------------------------------------------------------------------------------4 2电源原理----------------------------------------------------------------------------------------53反激式变换器--------------------------------------------------------------------------------------6 1反激式变换器工作原理----------------------------------------------------------------------6 2反激式变换器工作模式----------------------------------------------------------------------7 3单相二极管整流桥--------------------------------------------------8 4缓冲电路----------------------------------------------------------------------------------------8 4 TOPSwitch-GX芯片----------------------------------------------------91 TOPSwitch-GX性能--------------------------------------------------92 TOPSwitch-GX内部结构--------------------------------------------103 TOPSwitch-GX引脚功能---------------------------------------------125 反激式变换器的高频变压器设计----------------------------------------131 绕组符合安全规程--------------------------------------------------------------------------132 低漏感的绕制方法--------------------------------------------------------------------------143 变压器紧密耦合的绕制方法--------------------------------------------------------------164 确定磁心尺寸--------------------------------------------------------------------------------175 反激式变压器设计--------------------------------------------------------------------------196 单端反激式开关电源—主电路设计----------------------------------------------------------211单端反激式开关电源主电路介绍---------------------------------------------------------212 单端反激式开关电源驱动电路介绍------------------------------------------------------227 设计结果及分析----------------------------------------------------------------------------------221设计结果分析----------------------------------------------------------------------------------248 结论-------------------------------------------------------------------------------------------------25前言本课题主要掌握反激式PWM高频开关电源的工作原理。
电源在一个典型系统中担当着非常重要的角色。
从某种程度上，可以看成是系统的心脏。
电源给系统的电路提供持续的、稳定的能量，使系统免受外部的侵扰，并防止系统对其做出伤害。
所以，本课题主要是用TOPSwitch-GX系列是单片开关电源中的TOP244Y设计反激式开关电源从而到平稳的直流输出，实现设计一个稳定的电源输出。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源，节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
TOPSwitch-GX系列是单片开关电源第四代产品，最大输出功率从75W扩展到290W，将开关频率提高到132KHz，这有助于减小高频变压器及整个开关电源的体积。
当开关电源的负载很轻时，能自动将开关频率从132KHz降低到30KHz，可降低开关损耗，进一步提高电源效率。
本设计要求电源的输入为电网电压（市电），经滤波后进入单相二极管整流桥，再经大电容滤波得到直流高压，通过PWM控制，在反激变换器的变压器二次侧得到高频矩形波电压，再经滤波得到平稳的直流输出。
而本人主要研究主电路的制作和绕制高频变压器，高频变压器采用EE25型磁心，配10引脚的骨架，用直径为0.38mm 的漆包线绕制。
最后以反激电路的框架进行主电路的设计。
工作原理开关电源简介电源是各种电子设备必不可少的组成部分,它的性能好坏直接影响到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。
目前常用的直流稳压电源分为线性电源和开关电源两大类。
线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源,其稳压性能好,输出纹波电压很小,但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离,并且调整管的功率损耗较大,致使电源的体积和重量大、效率低。
开关电源被誉为高效节能电源,它是利用现代电力电子技术,通过控制开关通断的时间比率来维持输出电压稳定的一种电源,具有体积小、重量轻、功率小、效率高、纹波小、噪声低、易扩容、智能化程度高等优良特性,广泛应用在诸如计算机、电视机、摄像机等电子设备上。
它代表着稳压电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品。
目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备中。
而随着近些年来科学技术的不断发展,开关电源技术在实际需要的推动下快速的发展,具体的发展趋势可以总结为以下几个方面:（1）高频化开关频率的提高有利于开关电源的体积减小,重量减轻,动态响应得到改善。
早期开关电源的频率仅为几千赫兹,随着电力电子器件及磁性材料性能的不断改进,开关频率渐渐地提高。
在这个过程中,IGBT的出现,使得开关电源的容量不断增大,在许多中等容量范围内,迅速取代了晶闸管相控电源。
并且,IGBT的开关速度很高,通态压降低。
但是,随着开关频率的提高,电源的电磁干扰问题也变得突出起来。
如何在提高开关频率的情况下,最大限度的减少电磁干扰对电源的影响,是一个摆在科研工作者面前的急需解决的问题。
（2）非隔离DC/DC技术近年来,非隔离DC/DC 技术发展迅速。
它们基本上可以分成两大类。
一类在内部含有功率开关元件,称DC/DC 转换器。
另一类不含功率开关,需要外接功率MOSFET ,称DC/DC 控制器。
按照电路功能划分,有降压的STEP-DOWN、升压的BOOST ,还有能升降压的BUCK-BOOST 或SEPIC等,以及正压转成负压的INVERTOR 等。
其中品种最多,发展最快的还是降压的STEP-DOWN。
根据输出电流的大小,分为单相、两相及多相。
控制方式上以PWM 为主,少部分为PFM。
目前一套电子设备或电子系统由于负载不同,会要求电源系统提供多个电压挡级。
如台式PC机就要求有+12V、+5V、+ 3.3V、- 12 V四种电压以及待机的+ 5 V 电压,主机板上则需要2.5 V、1.8 V、1.5 V甚至 1 V 等。
一套AC/DC 中不可能给出这样多的电压输出,而大多数低压供电电流都很大,因此开发了很多非隔离的DC/DC。
（3）数字化高频开关电源的另一发展趋势是数字化。
过去在传统功率电子技术中, 控制部分是按模拟信号来设计和工作的。
随着数字处理技术的发展成熟, 其优点明显便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰,提高抗干扰能力、便于软件包的调试和遥感遥测遥调, 也便于自诊断、容错等技术的植入等。
这类电源大体上包括两个部分,即硬件和软件。
硬件部分包括PWM 的逻辑部分、时钟、放大器环路的模数转换、数模转换以及数字处理、驱动、同步整流的检测和处理等。
而在软件方面可以通过DSP或热待机状态;有效调整系统工作点,使系统处于最佳效率工作点。
比如艾默生网络能源公司的通信电源休眠节能技术,就是使电源系统根据系统的负载情况和系统当前模块的工作情况,通过合理的逻辑判断和控制,在保证系统冗余安全的条件下,有选择的打开或休眠部分模块,使系统工作在最佳效率点,节能效率显著。
通过采用以上节能方案优化通信电源系统设计,可将目前业界在网应用的通信电源的实际工作效率低载时提高7～8 个百分点,高载时提高3～4 个百分点,从而使基站内通信电源达到直接节能与间接节能的目的。
电源原理工作原理是:市电进入电源首先经整流和滤波转为高压直流电,然后通过开关电路和高频开关变压器转为高频率低压脉冲,再经过整流和滤波电路,最终输出低电压的直流电源。
同时在输出部分有一个电路反馈给控制电路,通过控制PWM 占空比以达到输出电压稳定。