一種低壓程控電源的設(shè)計(jì)

從表1及圖5可以看出，在提供了驅(qū)動(dòng)電源后，利用TLP250就可以很容易地實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路與主電路的接口，當(dāng)光耦導(dǎo)通時(shí)，V1導(dǎo)通，VCC近似等于Vo，此時(shí)輸出到MOSFET上的柵漏電壓近似為15V;當(dāng)光耦截止時(shí)，V2導(dǎo)通，Vo近似等于GND，此時(shí)輸出到MOSFET上的柵漏電壓近似為-9V。

4 驅(qū)動(dòng)電路與控制電路的接口

由于在本設(shè)計(jì)中，采用單片機(jī)作為測量系統(tǒng)的核心，因此，控制電路的核心也采用單片機(jī)，為了節(jié)約單片機(jī)的IO口，采用一片74LS175作為控制信號(hào)的鎖存器。驅(qū)動(dòng)電路與控制電路的接口電路如圖6所示。

在圖6中，AD0—AD3為低四位數(shù)據(jù)總線，CLK2為譯碼器與單片機(jī)讀寫信號(hào)配合給出的觸發(fā)信號(hào)。在測量過程中，當(dāng)需要改變電源的狀態(tài)時(shí)，直接將數(shù)據(jù)寫入到74LS175中并鎖存，就可以據(jù)此控制各個(gè)橋臂的導(dǎo)通與關(guān)斷。在此需要注意的是，在調(diào)試過程中一定不要給出錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，造成橋臂直通，從而使得MOSFET永久損壞。

圖6 驅(qū)動(dòng)電路與控制電路接口電路

5 保護(hù)電路設(shè)計(jì)

5.1 過電壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，由于電源容量僅為500W，因此，可以采用簡單的RC吸收電路。電路圖如圖7所示。

圖7 RC吸收電路

將圖7所示的電路并聯(lián)到MOSFET兩端即可有效限制沖擊過電壓。電容的參數(shù)可以通過實(shí)測來計(jì)算，也可以簡單地選取MOSFET極間電容的2倍，電阻的參數(shù)與開關(guān)頻率有關(guān)。

5.2 過電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，由于電源容量不大，因此，考慮采用晶體管過電流保護(hù)電路，如圖8所示。

在圖8中，R1—R10為1Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻，功率為2W，當(dāng)電流超過預(yù)定值時(shí)，在并聯(lián)電阻上的壓降超過0.7V，三極管導(dǎo)通，此時(shí)，MOSFET將因柵源極間承受反向電壓而截止，從而切斷主電路;當(dāng)電流值正常時(shí)，MOSFET正常導(dǎo)通，不會(huì)影響電路的正常工作。這種電路的缺點(diǎn)在于，如果電路中出現(xiàn)時(shí)斷時(shí)續(xù)的過電流時(shí)，MOSFET將會(huì)不斷地動(dòng)作。為此，在圖3中還加入了其他保護(hù)元器件。

圖8 過電流保護(hù)電路

從圖3可以看出，為了防止主電路整流側(cè)過流損壞，在變壓器副邊設(shè)置了空氣開關(guān)。在此需要說明的是，此開關(guān)不能設(shè)置在變壓器原邊，以避免因勵(lì)磁涌流而誤動(dòng)作。在逆變部分還加入了小電感，以防止電流變化造成的損壞，串入快速熔斷器作為晶體管過電流保護(hù)的后備保護(hù)。

MOSFET管柵源極間的保護(hù)電路在很多文獻(xiàn)中已經(jīng)給出，在此不再多述[3]。

6 結(jié)語

將MOSFET應(yīng)用于自動(dòng)測量領(lǐng)域，采用單片機(jī)作為測量系統(tǒng)的核心，成功解決了自動(dòng)測量過程中需要控制電源狀態(tài)的問題。利用此電路不僅可以自動(dòng)倒換電源極性及實(shí)現(xiàn)電源的程控關(guān)斷，而且，在MOSFET開關(guān)頻率允許的前提下，還可以利用此電路編程實(shí)現(xiàn)任意的SPWM波形。

此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，可控性高，且成本較低，在測量試驗(yàn)中取得了滿意的效果，體現(xiàn)了程序控制的優(yōu)勢。