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DIY開關(guān)穩(wěn)壓電源【小貼士】:如何選擇模式和控制?

發(fā)布時間:2015-10-19 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】對于電源設(shè)計(jì)工程師來說,親手設(shè)計(jì)電源是能夠帶來成就感的事情。設(shè)計(jì)的過程要充分的調(diào)動電源知識,本文中則主要介紹DIY開關(guān)穩(wěn)壓電源的制作步驟,并驗(yàn)證開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案的可行性。

下面大家就隨小編來看一看吧。

DC-DC主回路拓?fù)涞姆桨高x擇

DC-DC變換有隔離和非隔離兩種。輸入輸出隔離的方式雖然安全,但是由于隔離變壓器的漏磁和損耗等會造成效率的降低,而本題沒有要求輸入輸出隔離,所以選擇非隔離方式,具體有以下幾種方案。

方案一:串聯(lián)開關(guān)電路形式。開關(guān)管V1受占空比為D的PWM波的控制,交替導(dǎo)通或截止,再經(jīng)L和C濾波器在負(fù)載R上得到穩(wěn)定直流輸出電壓Uo。該電路屬于降壓型電路,達(dá)不到要求的30--36V的輸出電壓。(見圖1)

DIY開關(guān)穩(wěn)壓電源【小貼士】:如何選擇模式和控制?
方案二:并聯(lián)開關(guān)電路形式。并聯(lián)開關(guān)電路原理與串聯(lián)開關(guān)電路類似,但此電路為升壓型電路,開關(guān)導(dǎo)通時電感儲能,截止時電感能量輸出。只要電感繞制合理,能達(dá)到要求的30--36V,且輸出電壓Uo呈現(xiàn)連續(xù)平滑的特性。(見圖2)

方案三:串并聯(lián)開關(guān)電路形式。實(shí)際上此電路是在串聯(lián)開關(guān)電路后接入一個并聯(lián)開關(guān)電路。用電感的儲能特性來實(shí)現(xiàn)升降壓,電路控制復(fù)雜。(見圖3)

由于只考慮升壓,故選擇方案二。

控制方法的方案選擇

方案一:采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM波,控制開關(guān)的導(dǎo)通與截止。根據(jù)A/D后的反饋電壓程控改變占空比,使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。負(fù)載電流在康銅絲上的取樣經(jīng)A/D后輸入單片機(jī),當(dāng)該電壓達(dá)到一定值時關(guān)閉開關(guān)管,形成過流保護(hù)。該方案主要由軟件實(shí)現(xiàn),控制算法比較復(fù)雜,速度慢,輸出電壓穩(wěn)定性不好,若想實(shí)現(xiàn)自動恢復(fù),實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。

方案二:采用恒頻脈寬調(diào)制控制器TL494,這個芯片可推挽或單端輸出,工作頻率為1--300KHz,輸出電壓可達(dá)40V,內(nèi)有5V的電壓基準(zhǔn),死區(qū)時間可以調(diào)整,輸出級的拉灌電流可達(dá)200mA,驅(qū)動能力較強(qiáng)。芯片內(nèi)部有兩個誤差比較器,一個電壓比較器和一個電流比較器。電流比較器可用于過流保護(hù),電壓比較器可設(shè)置為閉環(huán)控制,調(diào)整速度快。

鑒于上面分析,選用方案二。

電流工作模式的方案選擇

方案一:電流連續(xù)模式。電流連續(xù)工作狀態(tài),在下一周期到來時,電感中的電流還未減小到零,電容的電流能夠得倒及時的補(bǔ)充,輸出電流的峰值較小,輸出紋波電壓小。

方案二:電流斷續(xù)模式。斷續(xù)模式下,電感能量釋放完時,下一周期尚未到來,電容能量得不到及時補(bǔ)充,二極管的峰值電流非常大,對開關(guān)管和二極管的要求就非常高,二極管的損耗非常大,而且由于電流是斷續(xù)的,輸出電流交流成分比較大,會增加輸出電容上的損耗。由于對于相同功率的輸出,斷續(xù)工作模式的峰值電流要高很多,而且輸出直流電壓的紋波也會增加,損耗大。

鑒于上面分析,方案二為比較合適的選擇。

提高效率的方案選擇

影響效率的因素主要包括單片機(jī)及外圍電路功耗,單片機(jī)及外圍電路供電電路的效率和DC—DC變換器的效率。

本文全面細(xì)致的對開關(guān)穩(wěn)壓電源制作中方案與控制方法的選擇進(jìn)行了介紹,并且對多種方案進(jìn)行全方位的比較,從而選出最優(yōu)方案來完成設(shè)計(jì),有興趣的朋友可參考本文的指導(dǎo)來試著制定開關(guān)穩(wěn)壓電源的制作方案。

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