基于單片機(jī)的數(shù)控開關(guān)電源設(shè)計(jì)方案

　　現(xiàn)實(shí)的生活和實(shí)驗(yàn)中，常常要用到各種各樣的電源，電壓要求多樣。如何設(shè)計(jì)一個(gè)電壓穩(wěn)定，輸出電壓精度高，并且調(diào)節(jié)范圍大的電壓源，成了電子技術(shù)應(yīng)用的熱點(diǎn)。在市面上，各種電源產(chǎn)品各式各樣，有可調(diào)節(jié)的和固定的。但是普遍存在一些問題，如轉(zhuǎn)換效率低，功耗大，輸出精度不高，可調(diào)節(jié)范圍過小，不能滿足特定電壓的要求，輸出不夠穩(wěn)定，紋波電流過大，并且普遍采用可調(diào)電阻器調(diào)節(jié)，操作難度大，易磨損老化。

　　針對(duì)以上問題，本文采用基于KA3525 PWM控制芯片的不對(duì)稱半橋式功率變換器，并采用16位凌陽單片機(jī)作為數(shù)控核心，通過其內(nèi)置的D/A輸出調(diào)制PWM,提高了電源的輸出精度和效率，并且方便使用者操作，實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的數(shù)控開關(guān)電源。

　　1、基于單片機(jī)的數(shù)控開關(guān)電源系統(tǒng)組成

　　本數(shù)控開關(guān)電源，采用凌陽單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)基于PWM控制的不對(duì)稱半橋式功率變換器的數(shù)字控制，實(shí)現(xiàn)直流輸出電壓0V~40V設(shè)定和步進(jìn)值為1連續(xù)調(diào)整，最大輸出電流為2A.同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出電壓和輸出電流的顯示等功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要包括： PWM控制的開關(guān)電源模擬電路部分和凌陽單片機(jī)組成的數(shù)控部分。

　　圖1 基于單片機(jī)的數(shù)控開關(guān)電源設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖

　　2、基于PWM控制的開關(guān)電源設(shè)計(jì)

　　PWM控制的開關(guān)電源電路原理如圖2所示。主要包括EMI濾波電路、整流濾波電路、功率變換電路、驅(qū)動(dòng)電路、輸出電路、穩(wěn)壓電路、過流保護(hù)電路以及輔助電源電路等。

　　圖2 PWM控制的開關(guān)電源原理圖

　　2.1 EMI濾波電路

　　EMI濾波器如圖3所示電路。該濾波器有兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端和一個(gè)接地端。電路包括快速保險(xiǎn)絲F1,泄放電阻R1,共模電感L1、L2,濾波電容C1、C2、C8、C9.泄放電阻R1可將C1上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進(jìn)線端不帶電，保證使用的安全性。共模電感L1-1、L1-2對(duì)差模干擾不起作用，對(duì)共模信號(hào)呈現(xiàn)很大的感抗。C1、C9主要用來抑制差模干擾。C2、C8跨接在輸出端，經(jīng)過分壓后接地，能有效的抑制共模干擾。

　　圖3 EMI濾波電路

　　2.2整流濾波電路

　　常用整流電路有半波、全波、橋式、倍壓整流等形式。本文采用橋式整流電路，電路如圖4所示。圖中 C3、C10兩個(gè)電容分別用于濾除整流后的高低頻成分。

　　圖4 整流濾波電路