【導(dǎo)讀】對(duì)于電源設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，親手設(shè)計(jì)電源是能夠帶來(lái)成就感的事情。設(shè)計(jì)的過(guò)程要充分的調(diào)動(dòng)電源知識(shí)，本文中則主要介紹DIY開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的制作步驟，并驗(yàn)證開(kāi)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(lái)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(huì)造成效率的降低，而本題沒(méi)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(kāi)關(guān)電路形式。開(kāi)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(jiàn)圖1）
方案三：串并聯(lián)開(kāi)關(guān)電路形式。實(shí)際上此電路是在串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路后接入一個(gè)并聯(lián)開(kāi)關(guān)電路。用電感的儲(chǔ)能特性來(lái)實(shí)現(xiàn)升降壓，電路控制復(fù)雜。（見(jiàn)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(kāi)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(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)管，形成過(guò)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(dòng)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜。
方案二：采用恒頻脈寬調(diào)制控制器TL494，這個(gè)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(shí)間可以調(diào)整，輸出級(jí)的拉灌電流可達(dá)200mA，驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)。芯片內(nèi)部有兩個(gè)誤差比較器，一個(gè)電壓比較器和一個(gè)電流比較器。電流比較器可用于過(guò)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(lái)時(shí)，電感中的電流還未減小到零，電容的電流能夠得倒及時(shí)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(shí)，下一周期尚未到來(lái)，電容能量得不到及時(shí)補(bǔ)充，二極管的峰值電流非常大，對(duì)開(kāi)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(huì)增加輸出電容上的損耗。由于對(duì)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(huì)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(duì)開(kāi)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(duì)多種方案進(jìn)行全方位的比較，從而選出最優(yōu)方案來(lái)完成設(shè)計(jì)，有興趣的朋友可參考本文的指導(dǎo)來(lái)試著制定開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的制作方案。
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