基于闭环PWM控制的开关稳压电源设计
基于单片机的智能稳压电源设计
基于单片机的智能稳压电源设计摘要本智能稳压电源利用16位单片机SPCE061A为控制核心,可预置输出电压值并显示在液晶显示模块(LCD)上,通过其内置的A/D输出对PWM进行调制,再控制大功率开关管导通,再经过滤波输出。
同时通过采样电路将实际输出值反馈到单片机中构成闭环系统,进行比较、调整,提高了电源的输出精度。
输出电压范围为0.01v~10v,而且可以步进调整输出的电压值。
关键词:智能;单片机;PWM调制;稳压电源Design of Smart Power Supply Based on SCMWu Renjie(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)AbstractThe 16 Bit SCM SPCE061A was used as the control unit in this design, the output voltage value can be protested form the keyboard and displayed it on the LCD module .At the same time, its built-in A / D converter moderate the output as pulse width moderation(pwm), and switch on the output, after that output through a filter . At the same time the circuit would sample the actual output value and feedback the output to the SCM’s input system, after comparing and adjusting to improve the output accuracy. Output voltage range from 0.01 v to 10v, it can also stepping adjust the output voltage value.Key words:intelligent;SCM;PWM modulation;power supply目录第一章引言 (1)第二章方案论证与设计 (2)2.1 系统整体方案论证 (2)2.2数据采集和处理器选择 (2)2.3 电源供电电路 (2)2.4 显示电路模块 (2)第三章系统总体设计方案及设计框图 (3)第四章系统模块电路分析 (4)4.1 SPCE061A[1]单片机最小系统概述 (4)4.1.1 ADC 的控制 (5)4.1.2 DAC 的控制 (6)4.1.3 IO 端口结构 (7)4.1.4 单片机端口资源的分配 (8)4.2 电压控制电路 (8)4.2.1 ADC、DAC电压调整电路 (9)4.2.2 脉宽调节电路的工作原理 (10)4.2.3 脉宽调制电路参数的选择 (12)4.2.4 开关管输出的电路参数的选择 (13)4.2.5 平滑电容电阻的参数选取 (13)4.3 键盘设计 (14)4.4 液晶显示 (14)4.5 正负电源供电电路 (18)第五章软件流程图 (19)5.1 主程序 (19)5.2 键盘程序 (19)5.3 闭环调整子程序 (20)第六章系统测试和误差分析 (22)6.1 系统功能测试 (22)6.2 系统误差分析 (22)参考文献 (23)附录 (24)结束语 (30)基于单片机的智能稳压电源设计引言第一章引言直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。
pwm控制恒压开关稳压电源课程设计
pwm控制恒压开关稳压电源课程设计下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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环路相位-开关电源稳定性设计
环路相位-开关电源稳定性设计专业技术环路相位-开关电源稳定性设计摘要:环路,相位,增益,负载,开关电源,稳定性,电压,相移,电源,频率, 信号接收机-基于单芯片的GPS接收机硬件设计白光调光-白光和彩色光智能照明系统解决方案设备方案-台达UPS在中小企业中的创新应用方案触摸屏电容-电容式触摸屏系统解决方案测量肺活量-利用高性能模拟器件简化便携式医疗设备设计测量温度-热敏电阻(NTC)的基本参数及其应用动能产品-动能电子企业文化活动丰富员工生活电路板镀锡-无锡华文默克发布PCB/SMT工艺方案引擎电压-采用接近传感器的火花探测器太阳能控制器-太阳能LED街灯的挑战及安森美半导体高能效解决方案众所周知,任何闭环系统在增益为单位增益l,且内部随频率变化的相移为360°时,该闭环控制系统都会存在不稳定的可能性。
因此几乎所有的开关电源都有一个闭环反馈控制系统,从而能获得较好的性能。
在负反馈系统中,控制放大器的连接方式有意地引入了180°相移,如果反馈众所周知,任何闭环系统在增益为单位增益l,且内部随频率变化的相移为360°时,该闭环控制系统都会存在不稳定的可能性。
因此几乎所有的开关电源都有一个闭环反馈控制系统,从而能获得较好的性能。
在负反馈系统中,控制放大器的连接方式有意地引入了180°相移,如果反馈的相位保持在180°以内,那么控制环路将总是稳定的。
当然,在现实中这种情况是不会存在的,由于各种各样的开关延时和电抗引入了额外的相移,如果不采用适合的环路补偿,这类相移同样会导致开关电源的不稳定。
1 稳定性指标衡量开关电源稳定性的指标是相位裕度和增益裕度。
相位裕度是指:增益降到0dB 时所对应的相位。
增益裕度是指:相位为-180度时所对应的增益大小(实际是衰减)。
在实际设计开关电源时,只在设计反激变换器时才考虑增益裕度,设计其它变换器时,一般不使用增益裕度。
在开关电源设计中,相位裕度有两个相互独立作用:一是可以阻尼变换器在负载阶跃变化时出现的动态过程;另一个作用是当元器件参数发生变化时,仍然可以保证系统稳定。
基于PWM的开关稳压电源的设计
基于PWM的开关稳压电源的设计摘要:论文基于单片机与电子电力技术,采用boost直流斩波电路作为dc-dc变换器的主要部分。
以stc12c2052ad处理器作为整个系统的主控器并且增加了对主电路电流、电压的采样反馈,实现过流保护和闭环pwm控制。
该文对系统的硬件、选型、软件控制的实现均有较为详细的阐述,围绕单片机和开关电源技术进行的小功率通用开关稳压电源的设计。
关键词:stc12c2052ad;dc-dc;pwm中图分类号:tn-9 文献标识码:a 文章编号:1009-3044(2013)04-0922-03a design of switch voltage regulator based on pwmwang lei, li jian-min, li ping(information science and technology college, chengdu university of technology, chengdu 610059, china)abstract: the thesis based on mcu and power technology,uses boost dc chopper circuit as the dc-dc converter major part of the main circuit. the subject uses the stc12c2052ad as the main controller of the all-whole system, and it increases the sampling and feedback of the current and voltage of the main circuit to achieve over-current protection and closed-loop pwm control. in this paper, the hardware of system, selection, the realization of software control aredescribed in detail. design of low-power general-purpose switching power supply focus on mcu and power technology. key words: stc12c2052ad; dc-dc; pwm随着电子技术的发展,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源。
基于单片机的PWM型开关稳压电源设计
基于单片机 的 P WM 型开 关稳 压电源设 计
文/ 燕 哲
开 关 电 源 是 利 用 现 代 电 力 电 子技 术 ,控 制开 关管 开通 和 关断 的 时 间 比 率 , 维 持 稳 定 输 出 电 压 的一种 电源。开 关稳 压 电源 具有 体 积 小、 重量 轻 、效 率 高、对 电 网 电压 及 频 率 的 变 化 适 应 性 强 、 输 出电压 保持 时 间长 、有 利 于计 算机信 息 保护 等优 点 ,因 而广泛 应 用 于以 电子 计算机 为主导 的各 种 终 端 设 备 、 通 信 设 备 ,是 当 今 电子信 息 产业 飞速发 展 不可 缺 少 的 一 种 电 源 本 丈 介 绍 的 是 基 于
单 片机 的 P V '  ̄ I 型 开 关稳 压 电源,
+ _ t - U 卜 - 、 一
图1 :整 体 结 构 框 图
项 目是本人 在教 学中的 实际案 例,
经本 人验 证 后 ,实现 效果 较好 。
该项 目结构较为简单, 稳 定率高, 实用性强,能够应 用在较 多场合 。
开 关 电源 应 具 备 整 流 电路 、 滤 波 电 路 和 稳 压 电
路。P W M 稳 压 电源 是 利 用 脉 冲 宽 度 调 制 的 方
法 来 控 制 开 关 元 件 的接 通 时 间 与 管 断 时 间 从 而 实 现 稳 压 输 出 。该 项 目采 用 单 片 机 来 作 为 控 制
常见的 P WM 型 D C. DC 变 换 器 主 要 有 降 压型 ( B u c k )、 升 压 型 ( Bo o s t ) 、 降 压 升 压型 ( Bu c k — B o o s t )和 升 压 一 降压型 ( Cu k )。
基于SG3525的开关稳压电源设计
基于SG3525的开关稳压电源设计提出了一种采用PWM信号控制全控型电力电子器件的全桥开关稳压电源设计方法。
PWM专用芯片SG3525产生PWM方波,通过光电耦合隔离,经专用驱动芯片IR2110去驱动开关器件,达到开关稳压电源输出电压的稳定。
该电源具有输出电压稳定、电路简单、体积小、噪音小及可靠性高等特点。
标签:全桥电路,SG3525,PWM方波,驱动电路0 引言开关电源自20世纪90年代中期问世以来便显示出强大的生命力,它作为一项颇具发展前景和影响力的新产品,引起了国内外电源界的普遍关注。
开关电源具有高集成度、高性价比、最佳性能指标等特点[1-2],本文采用全桥电路拓扑设计并制作了额定输出功率为500W的开关稳压电源,具有输出电压从15V到25V 可调,纹波小的功能。
1 基本原理1.1系统组成开关电源按各部分的功能可分成:机箱、主电路、控制电路三部分[3]。
机箱既可起到固定的作用,也可起到屏蔽的作用。
主电路负责进行功率转换,通过适当的控制电路可以将市电转换为所需的直流输出电压。
控制电路则根据实际的需要产生主电路所需的控制脉冲和提供各种保护功能。
1.2 开关电源的基本工作原理PWM开关稳压电源的基本工作原理是在输入电压、内部参数以及外接负载变化的情况下,控制电路通过被控信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关器件的导通脉冲宽度,使得开关电源的输出电压被控制信号稳定[4]。
对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。
直流平均电压由公式(1)计算:(1)式中—矩形脉冲最大电压值;—矩形脉冲周期;—矩形脉冲宽度。
当与不变时,直流平均电压将与脉冲宽度成正比。
这样,只要设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可达到稳定电压的目的。
2主电路设计2.1 输入整流滤波回路本课题研究的电源额定工作状态的技术要求为:输出电压15V-25V,输出电流10A,输出功率为500W,属于中大功率电源。
开关电源PWM的五种反馈控制模式
一、引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下,控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关器件的导通脉冲宽度,使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。
PWM的开关频率一般为恒定,控制取样信号有:输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统,实现稳压、稳流及恒定功率的目的,同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
对于定频调宽的PWM闭环反馈控制系统,主要有五种PWM反馈控制模式。
下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点,以利于选择应用及仿真建模研究。
二、开关电源PWM的五种反馈控制模式1. 电压模式控制PWM (VOLTAGE-MODE CONTROL PWM):如图1所示为BUCK降压斩波器的电压模式控制PWM反馈系统原理图。
电压模式控制PWM是六十年代后期开关稳压电源刚刚开始发展起就采用的第一种控制方法。
该方法与一些必要的过电流保护电路相结合,至今仍然在工业界很好地被广泛应用。
电压模式控制只有一个电压反馈闭环,采用脉冲宽度调制法,即将电压误差放大器采样放大的慢变化的直流信号与恒定频率的三角波上斜波相比较,通过脉冲宽度调制原理,得到当时的脉冲宽度,见图1A中波形所示。
逐个脉冲的限流保护电路必须另外附加。
主要缺点是暂态响应慢。
当输入电压突然变小或负载阻抗突然变小时,因为有较大的输出电容C及电感L相移延时作用,输出电压的变小也延时滞后,输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后,才能传至PWM比较器将脉宽展宽。
这两个延时滞后作用是暂态响应慢的主要原因。
图1A电压误差运算放大器(E/A)的作用有三:①将输出电压与给定电压的差值进行放大及反馈,保证稳态时的稳压精度。
基于单片机的数控直流稳压电源设计
基于单片机的数控直流稳压电源设计一、概述随着科技的飞速发展,电子设备在我们的日常生活和工业生产中扮演着越来越重要的角色。
这些设备的稳定运行离不开一个关键的组件——电源。
在各种电源类型中,直流稳压电源因其输出电压稳定、负载调整率好、效率高等优点,被广泛应用于各种电子设备和精密仪器中。
传统的直流稳压电源通常采用模拟电路设计,但这种方法存在着电路复杂、稳定性差、调整困难等问题。
为了解决这些问题,本文提出了一种基于单片机的数控直流稳压电源设计方案。
本设计采用单片机作为控制核心,通过编程实现对电源输出电压的精确控制和调整。
相比于传统的模拟电路设计,基于单片机的数控直流稳压电源具有以下优点:单片机具有强大的计算和处理能力,能够实现复杂的控制算法,从而提高电源的稳定性和精度单片机可以通过软件编程实现各种功能,具有很强的灵活性和可扩展性单片机的使用可以大大简化电路设计,降低成本,提高系统的可靠性。
本文将详细介绍基于单片机的数控直流稳压电源的设计原理、硬件电路和软件程序。
我们将介绍电源的设计原理和基本组成,包括单片机控制模块、电源模块、显示模块等我们将详细介绍硬件电路的设计和实现,包括电源电路、单片机接口电路、显示电路等我们将介绍软件程序的设计和实现,包括主程序、控制算法、显示程序等。
1. 数控直流稳压电源的应用背景与意义随着科技的快速发展,电力电子技术广泛应用于各个行业和领域,直流稳压电源作为其中的关键组成部分,其性能的稳定性和可靠性直接影响着整个系统的运行效果。
传统的直流稳压电源多采用模拟电路实现,其调节精度、稳定性以及智能化程度相对较低,难以满足现代电子设备对电源的高性能要求。
开发一种高性能、智能化的数控直流稳压电源具有重要意义。
数控直流稳压电源通过引入单片机控制技术,实现了对电源输出电压和电流的精确控制。
它可以根据实际需求,通过编程灵活调整输出电压和电流的大小,提高了电源的适应性和灵活性。
同时,数控直流稳压电源还具备过流、过压、过热等多重保护功能,有效提高了电源的安全性和可靠性。
完整word版,BOOST电路方案设计
项目名称基于PWM控制BOOST变换器设计一、目的1.熟悉BOOST变换电路工作原理,探究PID闭环调压系统设计方法。
2.熟悉专用PWM控制芯片工作原理,3.探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律,并分析系统稳定性。
二、内容设计基于PWM控制的BOOST变换器,指标参数如下:⏹输入电压:9V~15V;⏹输出电压:24V,纹波<1%;⏹输出功率:30W⏹开关频率:40kHz⏹具有过流、短路保护和过压保护功能,并设计报警电路。
⏹具有软启动功能。
⏹进行Boost变换电路的设计、仿真(选择项)与电路调试三、实验仪器设备1.示波器2.稳压电源3.电烙铁4.计算机5.万用表四、研究内容(一)方案设计本设计方案主要分为4个部分:1)Boost变换器主电路设计;2)PWM控制电路设计;3)驱动电路设计;4)保护电路设计。
系统总体方案设计框图如图1.1所示。
图1.1 系统总体方案设计框图1.主电路参数设计[1,2]电路设计要求:输入直流电压9~15V ,输出直流电压24V ,输出功率30W ,输出纹波电压小于输出电压的1%,开关频率40kHz ,Boost 电路工作在电流连续工作模式(CCM )。
Boost 变换器主电路如图1.2所示,由主开关管Q 、电感L 、滤波电容C 、功率二极管VD 和负载R 组成。
图1.2 Boost 变换器主电路1)电感计算忽略电路损耗,工作在CCM 状态,根据Boost 电路输出电压表达式可得PWM 占空比:min max15110.375249110.62524d o d o U D U U D U =-=-==-=-=即,0.3750.625D ≤≤。
由于2(1)2oBo s D D I U T L-=,当D=0.375时临界电流为最大,为使电路工作在CCM 状态,有max o oB I I >,即225(1)0.375(10.375)24 2.51035.1622 1.25o s o D D L U T H I μ--⨯->=⨯⨯⨯=⨯取输出电流纹波小于40%,即:2225(1)40%(1)0.375(10.375)242.510175.7840%40% 1.25o os o o o s o I D D U T I LI D D U L T HI μ-∆-=<-⨯-⨯>=⨯⨯=⨯综上,取电感为180H μ的磁环电感。
基于MCU控制的开关电源稳压电路设计
基于MCU控制的开关电源稳压电路设计李淑红;邢军【摘要】A voltage regulator circuit of the switching power supply based on MCU control was designed,which is com-posed of rectification filtering circuit,push-pull power conversion circuit and control circuit. In this circuit,the output voltage of the switching power supply is controlled by regulating PWM via the MCU. The digital signal output by MCU is converted into analog signal through the DAC0832. The analog signal is taken as the reference voltage of the second pin of the switching con-trol chip SG3525. SG3525 generates PWM control pulse automatically according to the variation of reference voltage to regulate the output pulse width of the switching tube,so the purpose of regulating the output voltage is achieved. The experimental re-sults show that the output voltage adjustable range is 28~36 V,the maximum output current is 15 A,and the efficiency of the switching power supply is 89%.%设计了一款基于MCU控制的开关电源稳压电路,该系统主要由整流滤波电路、推挽式功率变换电路和控制电路组成,并通过MCU调节PWM控制开关电源输出电压.MCU输出的数字信号通过DAC0832转换为模拟信号,该模拟信号作为开关控制芯片SG3525第二管脚的基准电压,SG3525根据基准电压的变化自动产生PWM控制脉冲,调节开关管的输出脉宽,从而达到调节输出电压的目的.实验表明,输出电压可调范围为28~36 V,最大输出电流Imax=15 A,开关电源的效率为η=89%.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(038)022【总页数】4页(P139-141,146)【关键词】开关电源;MCU;SG3525;稳压电路【作者】李淑红;邢军【作者单位】河南省电子产品质量监督检验所,河南郑州 450005;河南省电子产品质量监督检验所,河南郑州 450005【正文语种】中文【中图分类】TN702-34传统的开关稳压电源通常以模拟脉宽调制芯片为核心控制开关电路、整流电路等完成稳定电压输出。
基于单片机的恒流开关电源-新
毕业论文(设计)中文题目: 基于单片机的恒流开关电源英文题目:MCU-based switching power supply design姓名学号专业班级指导教师提交日期摘要本开关电源设计采用STC12C5A60S2单片机发生47KHZ的PWM脉冲信号,经过IR2104控制MOS,从而控制整个BUCK(降压式变换)电路。
单片机内部自带的10位ADC能通过电压电流检测电流实时反馈电流和电压数值,并由此调整输出的PWM的占空比,形成电流电压闭环控制系统.按键能设置输出电流从0。
2A到2A,以0.01A递增,输出最大10V,液晶能显示实时输出电流与电压。
根据测试,满载的供电效率为88%。
按键设置的输出电流的误差小于0。
01A。
关键词:开关电源,BUCK,STC单片机,IR2104,恒流源MCU-based switching power supply designAbstractThe switching power supply design uses STC12C5A60S2 microcontroller PWM pulse signal 47KHZ happen, after MOS driver IC IR2104 control the whole BUCK circuit。
MCU comes with 10 internal ADC voltage detection current by real—time feedback current and voltage values, and thereby adjust the output PWM duty cycle, forming a voltage closed-loop control system。
Button can set the output voltage from 0V to 10V limit of,1V steps,the LCD can display real—time output voltage and current。
基于单片机的PWM脉宽调制开关电源
目录内容摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 开关电源的基本概念 (1)1.3 开关电源的发展 (2)1.3.1 开关电源的发展史 (2)1.3.2 开关电源的技术追求和发展趋势 (4)1.3.3 开关电源技术发展的关注点 (6)1.4 本论文的研究意义 (10)2 电源的分类及工作原理 (12)2.1 线性电源 (12)2.1.1 线性电源的基本概念 (12)2.1.2 线性电源基本工作原理 (12)2.2 高效率的谐振开关电源 (13)2.3 脉冲调宽开关电源 (13)2.3.1 PWM开关电源的介绍 (13)2.3.2 开关电源的基本分类 (13)2.3.3 选用何种开关电源拓扑 (19)2.3.4 开关电源的基本工作原理 (20)2.3.5 单片开关电源的两种工作模式 (22)2.3.6 单片开关电源反馈电路的四种基本类型 (23)3 数字式开关稳压电源的研制 (25)3.1 特点及其技术指标 (25)3.2 开关电源电路中关键元器件的选择与设计 (25)3.2.1 UC3843单片开关电源 (26)3.2.2 线性光耦合器PC817 (29)3.2.3 可调式精密并联稳压器TL431 (30)3.2.4 启动和集成电路供电电路的设计 (32)3.2.5 输入整流器/滤波器部分的设计 (33)3.2.6 高频变压器的设计 (33)3.2.7 输出整流滤波电路的设计 (35)3.2.8 单片机开关电源印制板的设计规范 (36)3.3 开关电源电路的设计 (36)3.3.1 开关电源电路的工作原理 (37)3.3.2 该开关电源单片机最小系统的设计 (38)4 开关电源程序设计及测试 (42)4.1 开关电源的程序设计流程 (42)4.2 开关电源程序设计软件 (43)4.3 开关电源的程序代码 (44)4.4 实验测试 (44)4.4.1 测试电压调整率 (44)4.4.2 测负载调整率 (44)4.4.3 效率的计算 (45)4.4.4 输出纹波电压测试 (45)4.4.5 输出过压保护功能测试 (45)4.5 测试结果分析 (46)5 总结 (47)参考文献 (48)附录 (49)附录A 开题报告 (49)附录B 电路原理图 (52)附录C 单片机开关电源印制板的设计规范 (53)附录D 开关电源程序代码清单 (56)附录E 外文资料与中文译文 (56)致谢 (57)内容摘要:论文围绕当前流行单片机开关电源芯片UC3843进行的数字式开关稳压电源的设计与制作。
开关电源五种PWM反馈控制模式
开关电源五种PWM反馈控制模式
1 引言
PWM 开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参
数变化、外接负载变化的情况下,控制电路通过被控制信号与基准信号的差值
进行闭环反馈,调节主电路开关器件的导通脉冲宽度,使得开关电源的输出电
压或电流等被控制信号稳定。
PWM 的开关频率一般为恒定,控制取样信号有:输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统,实现稳压、稳流及恒定功率的目的,同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
现在主要有
五种PWM 反馈控制模式。
下面以VDMOS 开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例,说明五种PWM 反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电
路原理示意2 开关电源PWM 的五种反馈控制模式
一般来讲,正激型开关电源主电路可用
输入电压、电流等信号在作为取样控制信号时,大多也需经过处理。
由
于处理方式不同,下面介绍不同控制模式时再分别说明。
2.1 电压模式控制PWM (Voltage-mode Control PWM)
电压模式控制的优点:①PWM 三角波幅值较大,脉冲宽度调节时具有
较好的抗噪声裕量;②占空比调节不受限制;③对于多路输出电源,它们之间的
交互调节效应较好;④单一反馈电压闭环设计、调试比较容易;⑤对输出负载的变化有较好的响应调节。
缺点:①对输入电压的变化动态响应较慢;②补偿网络设计本来就较为复杂,闭环增益随输入电压而变化使其更为复杂;③输出LC 滤
波器给控制环增加了双极点,在补偿设计误差放大器时,需要将主极点低频衰。
开关稳压电源设计报告---第二组
二、模块电路方案论证与选择
1 、稳压电源的设计方案 DC-DC 变换电路包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。输入与输出 隔离,虽然安全系数比较高,但隔离变压器具有漏磁和损耗等不利缺点,从而会 造成效率降低,根据本研究的要求,并没有要求输入与输出隔离,所以采用非隔 离方式进行本次的电路设计。 方案一:并联(升压 Boost)型开关稳压电路 当可控开关 V 处于导通状态时,电源 E 向电感 L 充电,充电电流基本稳定 为 I,同时电容 C 上的电压向负载 R 供电。因 C 值很大,基本保持输出电压恒 定。设 V 处于通态的时间为 ton,关断时间为 toff 一个周期的时间为 T,输出电 压的计算公式:UO =
0 / 13
开关稳压电源设计报告 摘要: 作品以开关稳压电源为原理,使用高性能 IRF640 场效应管,通过
MSP430F5438A 单片机内部的定时器的比较功能,产生 PWM 波以控制 Boost 升 压斩波电路的输出电压, 开关工作频率达 20KHz,微调 PWM 波的占空比可以控 制 Boost 电路输出不同的电压。 此系统电路主要包括整流滤波模块、DC-DC 变换电路模块、继电过流保护 模块、稳压模块。设计的本课题的开关稳压源输出电压可以实现在 30V~36V 之 间输出,可以达到输出电流大于 2A,效率大于 86%,效果相对较好。 该系统操作灵活,界面友好。经过测试,作品基本达到了题目基本要求和扩 展要求的功能。 关键词:开关稳压电源;DC-DC;单片机
默认电压、电流输 默认电压、电流输 出及显示 出及显示
判断加按键是否按下 判断加按键是否按下
Y
改变 CCR1 值,调整 改变 CCR1 值,调整 输出 PWM 占空比, 输出 PWM 占空比, 使得输出电压 +1 使得输出电压 +1
基于M51995A的开关电源设计
基于M51995A的开关电源设计【摘要】论文介绍了PWM控制芯片M51995A的工作特性和原理,并以此为核心设计了一种新型开关稳压电源。
介绍了开关电源的设计过程,利用三端稳压器TL431配合M51995A实现了对电源电压的控制和稳压输出,采用光耦器件实现了输入/输出的隔离和反馈。
并在电源电路中加入了热敏电阻以及过压、过流保护等保护措施。
测试结果表明,设计的开关电源稳压性能优良、纹波小、过载能力大等优点。
【关键词】M51995A;开关电源;PWM【Abstract】The paper introduces a new-type switching power supply with stabilized voltage, based on the working characteristics and principles of PWM control chip. The paper presents how to design this switching power supply—using M51995A with the support of three terminal regulator TL431 to achieve voltage control、stablization and output of power supply, using optocoupler to realize isolation and feedback of input/output. The design also adds safety precautions such as thermistance、overvoltage and overcurrent pretection. As the testing result shows, the switching power supply based on this paper’s design has good performance in voltage stablization、produced corrugation、overload.【Key words】M51995A;Switching power supply;PWM0 引言开关电源替代传统的铁芯变压器电源,是时代的进步、科学的发展。
SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究.wps
SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究在目前逆变电源的控制技术中,滞环控制技术和SPWM控制技术是变频电源中比较常用的两种控制方法。
滞环控制技术开关频率不固定,滤波器较难设计,且控制复杂,难以实现;SPWM控制技术开关频率固定,滤波器设计简单,易于实现控制。
当二者采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略时,均能够输出高质量的正弦波,且系统拥有良好的动态性能。
对于SPWM变频电源,采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略,工程中参数设计往往采用试凑法,工作繁琐,误差较大。
本文详细介绍了SPWM变频电源主要的控制参数设计准则和方法,对于快捷、准确地选择合适的闭环参数,有很大的实践应用价值。
2系统简介图1 双闭环控制的SPWM变频电源系统构成简化图图1为系统构成简化图,该系统由主电路和控制电路两部分组成。
逆变电源主电路采用以IGBT为开关器件的单相逆变电路, 采用全桥电路结构,经过LC低通滤波器,滤去高频成分,在滤波电容两端获得相应频率的光滑的正弦波。
虚线框包括的是控制电路,电压电流瞬时值双闭环反馈控制是由输出滤波电感电流和输出滤波电容电压反馈构成的。
其外环为输出电压反馈,电压调节器一般采用PI形式。
电压外环对输出电压的瞬时误差给出调节信号,该信号经PI调节后作为内环给定;电感电流反馈构成内环,电流环设计为电流跟随器。
电流内环由电感电流瞬时值与电流给定比较产生误差信号,与三角形载波比较后产生SPWM信号,通过驱动电路来控制功率器件,保证输出电压的稳定,形成典型的双环控制。
在实际应用中采用电流内环之外还设置电压外环的目的除了降低输出电压的THD外,还在于对不同负载实现给定电流幅值的自动控制。
3SPWM变频电源的线性化模型由于SPWM变频电源中存在着开关器件,因此是一个非线性系统,但因为一般情况下,SPWM变频电源的开关频率远高于调制频率,故可以利用传递函数和线性化技术,建立起SPWM变频电源的线性化模型[1],如图2所示。
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对
,
一
变换 器 优化 设 计
并通 过 仿
。
效率 。
聋
・,
。
脚
编程 模拟 出
算法相 应 系数
结 果 显 示 采用 二 次型 最 优
控 制 策 略 构建 的反
。
结语
本 设 计 方 案 误差 小
热 量 比较 大
,
馈 系统 具 有 更 为 优 越 的 动态 品 质 和 稳 态 特 性 过流保 护 设计 过 流保护模 块 采用软 件编程 实现
,
一
,
最 大输 出 电流为
,
输人 到
比较器
控制继 电器关断 起过 流保护
,
一
使
。
从
一
变化 到
,
电压 调整 率
作用 外环把 经 过 电阻 网络分压 的输 出电压 反馈 到误 差 放 大
器
,
。。
与基 准 电压 比较后产生误差 电压
鉴于 常规
,
输人 到
一
比较器
。
,
控制策 略 很难满 足
,
变换器 高精 旦 〔卫 也 三 三
。
使
从
变化 到
,
负载调 整 率
度
、
高稳 态 等 要 求
本 设 计 利 用 增 广 系 统 和 最 优控 制 原
』 望
理 将 电压 跟 随 问题 转 化 为
控 制算法
。
,
应用到
、
。
一
闭环 反 馈
一
变换器 设 计 中
,
基 于 系 统 无 超调
,
无
纹波 电压 峰 峰值
为
。
,
一
变换器
静 差 特性 要 求 真软件
具
本 设 计 需 要 对 输 出 电压 和 步进 调 整
示 功能
。
、
输 出 电流 进 行 键 盘 设 定
、
体 电路 如 下
,
同 时 具 有 输 出 电压
电流 的测 量 和数 字 显
,
考 虑 到本 设 计 显 示 的 信息 量 大
,
对 显 示 内容 需
位 行 的字
要文字说 明
采用
、
液晶
,
可显 示
,
符
,
具 有轻薄 短 小
,
低 耗 电量 等 优 势
,
能动 态 显 示 多 种
。
内容
界面友好
,
方便可靠
外 围 电路 简 单
系 统 各模块的最终方 案
当 状态
,
的基 极 加上 正 向脉 冲 电压 时
,
进 人 饱和导通
,
控 制器件 键盘 输人 电路
显 示 电路
一
单片机
编 码 键盘
截止
、
,
续流 二 极管 导通
,
输人 电压 加 到储
,
具 有 比 较 匹 配 中断功 能 的定 时器
。
算法 克服干 扰
此外
,
可 承受 的 电压 波 动 范 围较 大
可 有效
,
使 系 统 能 在 一 个 较 宽 的 电平 范 围 内 正 常 工
,
作 片 内资 源 丰 富 可 在 线编 程
方 便 系 统 的调 试
。
控制
器 主 要 实 现 以下功 能 ①控 制 键 盘 输 人 电流设 定值 ②控 制 转换 电路
,
变换 器 设 计
直 流 斩 波 电路
,
,
编 码 器 同 时 向单片 机 发 出 中断 信 号
调 用 按 键子 程 序进 行 相 应 处 理
显 示 模块设计
。
单 片 机 读取 键
改进 经典 的
电压 采 样 反 馈 控 制
增 加 负载 电 流
。
、
号
,
提 高 输 出 电压 的 稳 定 性
改进 型
,
直 流斩 波 电路 由开 关 管 及 后 续 储 能 电路 构 成
,
,
波动 小
。
软件设计
基 于模 块化 思 想设 计 进控制
、
给 能量
用
,
保 证 电流 输 出连 续 通 过 电 容 的 调 节 和 平 滑 作
。
,
软 件 实 现 的 功 能有 电压 步
、
使 输 出 电压 维 持 在 一 定 数 值 上
电感 储 能 后 能 使 电压 泵 升
,
过 流保 护
、
声 光 报警
能 电感 变
,
电容 和 负载 电 阻上
由于 电感 中的 电流 不 能 突
,
流 过 电感 的 电流 随着 开 关管 的 导 通 而 逐 渐增 大
。
此
变换器 自行设计改进型
直 流斩波 电路
时 输 人 电压 向 电感 储 存 能 量
充电
。
电感 与 负 载 串联
,
,
电容
。
声 光 报警 电路 发光 二 极 管 和 蜂 鸣 器
,
硬 件部 分 主 要 包 括 单 片 机
、
按 键输入 模块 设计
编 码 键 盘 采 用 硬 件 电路 代 替 软 件 判 断 按 键 编 号 的
方式 码
,
。
改进 型
、
直 流 斩波 电路
。
声光 报警 电路
、
键盘 输 人 电路
一
液 晶 显 示 电路
当有 按 键 按 下 时
,
键盘 通 过 优先 编 码 器 进 行 编
状态
。
,
增 加 主 电 路 电流 采 样 反 馈 和 电压 采
利 用 增 广 系 统 和 最 优 控 制 原 理 将 电压 跟 随 问
题转 化 为
控 制算法
,
,
应用 到
闭环 反 馈
一
变换 器 设 计 中
件
控制
。
设 计 二 次型 最 优
算法
,
,
通 过 仿 真软
模拟 出
算 法 相 应系 数
实 现 闭环
设计要 求
设计 图 所 示 开 关 稳 压 电源
一
。
在 电 阻 负 载条件 下 满 最 大输 出 电流 电压 本设 计 采用 改 进 型 变换器主要部分 样 反馈
,
,
足 输 出 电压 可调 范 围
调整率 峰 峰值
一
负 载调 整 率
一
输 出噪 声 纹 波 电压
。
直 流斩波 电路作 为
一
变换器 的 效 率
,
能对
具有过
,
,
精度高
,
。
但 稳 压 管 和开 关 管的发
对 温 度 比较 敏 感
在 本系 统 电路 设计 与 制 作
当 电流超 过 系
,
中 对 热设 计 采取如 下 措 施 所 有稳压管和开 关管 均 加 大的 散热片
,
,
统最 大 工 作 电流 时
使 电流 降 低
,
,
加大
波 占空 比
。
断 开继 电器
,
并尽量 放置 在
,
控制 算 法 设 计
采用多参数 闭环反馈 算法
,
把 实测 电流值
③ 比 较 电流
,
、
电压值转换 成数字量
,
控制策略 控制
。
,
设计二次型 最优
通 过 液 晶 显 示 出来
、
电压 设 定 值 与 实 测 值
实现闭环
系统 内环反馈 回 路 是 一个
下 转第
大小
,
根 据 比 较结果
通过
算法调 整 ④显 示 设 定 电
板外 围 控制部分 与发热量 比较
,
起 到过 流 保 护 作 用
具 体 流程 图 如 下 所 示
大 的 电源 主 电路分开制板 取样 电阻采用并 串 的方 法 散热 的等 效表面积
,
加大
。
减小取 样 误差 单 片机采 用 看 门狗监视
作 者 简介
陈伟杰 与智 能控 制
张虹
一
,
男
主 要研 究 方 向为嵌 人 式 系 统
增 加 主 电路 电 流 采 样 反 馈 和 电压 采
单片机 内部 资源
,
输 出 电压 进 行 键 盘 设 定 和 步 进 调 整
步进 值
充分 利 用 主控 制器
电路 与系 统控 制
自行 设 计 二 次 型 最 优
,
《 电力电子 》
年 期
算法
,
通过仿真软件
,
压值
、
实 测 电 流值 和 步 进 电压 值 ⑤记 录 故 障 时 间
《 电力电子 》
年 期
电 路 与 系 统控 制
日 基于 闭环 讨 控制的开 关稳压 电源设计
一
华南农业 大学
电子 工 程系
陈伟杰 张 虹
引言
本 文 以改进 经 典 的 变换器 主 要 部 分 样反馈
。
流保护 功能
直 流 斩 波 电路作 为
一
,
排 除 过 流 故 障后
,
电源 能 自动 恢 复为 正 常
。
记 录 系 统 故 障时 间
、
控
同 时 电 容 使 输 出 电压
。
制 按 键和 液 晶显 示
主 程 序 流 程 图如 下 所 示
保持稳定
,
从 而 输 出 端 电压 高 于 输 人 端 电压
单 片机最 小系 统 的设 计