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开关稳压电源系统设计方案
[发布时间]:2011年8月19日 [来源]:电子变压器资讯网 [点击率]:9748
【导读】: 文章构建了基于Boost 型变换器的DCDC 变换器,系统以专用芯片UC3842 作为控制核心,辅以Atmega128 单片机稳定输出电压。利用UC3842 自身的电压电流环反馈,加上输出电压均值...

     根据UNITROD 公司关于UC3842 的特性图表,考虑到实际运行时脉宽占空比可能大于0. 5,选取Rt =16 kΩ,Ct = 9. 4 nF,对应的开关频率为11 kHz。
  2. 2. 2 电压反馈取样电阻
  最高输出电压为36 V,电压调节器的参考电压为2. 5 V,反馈网络按无稳态误差原则设计,即:

     取R1 = 35 kΩ,计算得R2 = 8. 5 kΩ。
     2. 2. 3 电压调节器设计
  电压误差放大器为比例积分放大器,Kp = 10,Ki =1 /3000。
  2. 2. 4 电流取样电阻Rs
  系统能正常工作的必要条件是送入UC3842 的电流取样端( 3 脚) 的信号小于1 V,且能达到电压调节器送到电流比较器输入端信号的大小。设开关管的电流峰值时的信号大小为500 mV,则:

     实际系统用3 个0. 33 Ω 电阻并联。
  2. 3 保护电路设计与计算

     由于主电路采用Boost 电路,单纯的封锁开关管的驱动信号并不能满足在线过流保护的要求。
  为了实现系统自恢复,在Boost 输出和负载之间增加Buck 电路。Buck 电路的开关管由单片机直接控制,采用电流霍尔作为电流传感器,单片机通过AD( MAX197) 实时取样输出电流信号。当系统正常工作时,Buck 开关管直通; 一旦出现过流故障,单片机检测到故障信号后,可以两种方式实行保护,一种是限流输出保护方式,另一种是封锁输出保护方式。在限流输出保护方式下,单片机发出PWM信号,控制Buck 开关管,降低输出电压,从而达到限制输出电流的目的,同时在液晶上显示故障。过流故障解除后,在输出封锁保护方式下,单片机发出Buck 开关管的封锁信号,切断输出电流。之后单片机每隔0. 5 s 发出封锁解除信号,若过流故障排除,单片机停止发出封锁信号,系统恢复到正常状态。
  加入Buck 电路后系统成本有所增加,但Buck 电感和电容正好构成了二级输出滤波器,以进一步降低纹波。由于正常运行时,Buck 开关管处于直通状态,对效率影响甚微。
  2. 4 人机接口设计
   本系统中的人机接口包括键盘和液晶显示器。考虑到要求输出电压进行键盘设定和步进调整,需要大量按键( 如0 ~ 9 数字键,+、- 键,取消、确认键等) ,PS2 键盘的小键盘区刚好满足此要求,又PS2 键盘通过PS2 协议与单片机进行串行通信,接口简单,易于实现,因此采用PS2 键盘作为系统输入设备。设计指标又要求能显示输出电压、电流的测量值等系统信息,为了更好地美化显示界面,采用控制器为RA8803 的240× 128 带国标字库液晶显示器。液晶显示器通过并行数据总线与单片机进行通信。
  2. 5 辅助电源设计
  另外制作了小型的开关电源电路,用作系统控制部分的工作电源。此小型开关电源的直流输入连接到主电路整流滤波输出之后,主电路接上交流输入电以后,开关电源开始工作,向控制电路提供工作电源。辅助电源设计为+ 5 V/100 mA、± 12 V/100 mA。
  2. 6 效率分析及计算
  2. 6. 1 控制电路功耗
  经实际测试控制电路各个部分的功耗如表1 所示。

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