開關穩壓電源 摘要
本文介紹的
開關穩壓電源是以數控方式產生
30v～
36v可調直流電壓，該設計是以
8051
微控制器產生乙個標準
pwm波，通過光電耦合將
pwm提供給乙個積分電路，然後再控制
開關電源，同時微控制器外接鍵盤，通過按鍵由微控制器實現控制輸出的步進調整要求；另外，資料的採集顯示等功能都有微控制器控制實現。
一、方案的選擇與論證
根據題目的要求，提出以下幾種系統方案。 1、
方案一，如圖
1所示。 將
220v
交流電壓經過
emi濾波及整流濾波後，得到約
300v
的直流電壓加
到半橋變換器上，用脈寬調變電路產生的雙列脈衝訊號去驅動功率
mos管，通過功率變壓器的耦合和隔離作用在次級得到準方波電壓，經整流濾波反饋控
制後可得到穩定的直流輸出電壓。但此開關電源為降壓型開關電源，而本設計題目是公升壓型開關電源，所以不滿足設計題目要求。
顯示 鍵盤
emi濾波
電路整流
濾波電路
控制電路
輸出 整流
濾波反饋電路
輔助電路
半橋 式變
換器圖1
方案一2
、方案二，如圖
2所示。
濾波電路
功放電路
+15v
壓控恆流元件
採用電阻
負載電路
變壓整流電路
a/d轉換
微控制器
資料顯示
電源 圖2
方案二
在穩壓電路前加入
dc-dc
變換器，採用脈寬調變（
pwm）技術，並採用恆壓差控制技術，在這種情況下，由
dc-dc
變換器來完成，從不穩定的直流電壓到穩定的直流電壓的轉變，由於採用脈寬調變技術和恆壓差控制技術，使得線性穩壓電路兩端壓差減小，電路消耗大幅度下降，解決了方案一中的效率低下的問題。其次，由於使用脈寬調變技術，使得電路有了過流、過熱、自動恢復等功能。
3、方案三，如圖
3所示。
本方案結合方案1、
2的優缺點，利用微控制器產生
pwm波通過光電耦合實現訊號源的控制的隔離。通過穩壓處理後控制開關變壓器，後面的輸出電壓測試通過
a/d轉換後由微控制器處理輸出顯示。
顯示 鍵盤
微控制器
光電耦合
pwm波
a/d轉換
穩壓處理
取樣電阻
負載電路
開關變壓器
電源圖3
方案三二、
方案的確定
根據題目的要求，電源輸出的電壓為
30v～
36v，而輸出電流則要求達到
2a左右，這就成了乙個小電壓大電流的電源，一般的電源輸出電壓都比較低，而且電流也很小，達不到題目的要求，在控制環節，考慮到輸入很容易影響輸出的結果，題目要求電壓調整率
，在dc-dc
變換器的效率，
而傳統的線性電源效率只能達到
30％～
40％，比較以上三個方案，我們選擇方案三
三、方案的實現
1、控制部分電路
控制部分選用
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微控制器控制同時也由它產生
pwm波和對輸出結果的顯示。為了獲得較好的
pwm訊號波源，採用微控制器軟體自動生成，根據後面的需要，
p1.0
口輸出乙個標準
140k
的方波訊號，輸出後通過乙個高速的光點耦合器件
6n137
進行隔離輸出，再通過乙個積分電路輸出控制開關電源，這部分的實現電路如圖
4所示。圖4
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微控制器控制電路
pwm波產生的部分程式如下。
pwmdata0 equ ***;t0
計數器初值
pwmdata1 equ ***;t1
計數器初值
...mov tmod,#00010001b
setb et0
setb et1
mov th0,#high(65536-pwmdata0)
mov tl0,#low(65536-pwmdata0)
;******************
;可變脈寬
pwm輸出
,t0控制占空比，
t1控制脈寬（最大
65536us）
tim0:
clr et0
clr p1.0;pwm
輸出腳mov th1,#high(65536-pwmdata1)
mov tl1,#low(65536-pwmdata1)
setb et1
reti
;----------------------
tim1:
clr et1
setb p1.0
mov th0,#high(65536-pwmdata0)
mov tl0,#low(65536-pwmdata0)
setb et0
reti
2、開關電源部分
經積分後的訊號輸入乙個由兩支三極體構成的功率
mos管的緩衝和驅動電路，然後將訊號傳給驅動功率管
mosfet irf9530
，irf9530
作為功率開關管供電。由於
irf9530
的導通電阻只有
，功率損耗很小，同時併聯乙個續流二極體，這樣有效的抑制輸出雜訊紋波電壓，所以使用這種方法極大的提高了開關變壓器控制訊號的輸入功率，由於開關電源內部關鍵元器件工作在高頻開關狀態，本身消耗的能量很低，開關電源效率可達
80%~90%，
這就能實現題目要求在
dc-dc
變換器的效率
的指標，比普通線性穩壓電源提高將近一倍，為達到題目要求的在
dc-dc
變換器的效率
，我們採用開關變壓器輸出電壓取樣部分，利用兩個三極體夠成乙個鏡象電流源對電壓取樣，該部分構成乙個脈衝調製電路，當輸出電壓公升高時，
t4的內阻下降，導致與
t4併聯的r3、
c3的引數發生變化，從而使得
t1的脈衝寬度變窄，變窄以後將降低後面的輸出，降低輸出後其穩壓的過程與上述相反，從而達到輸出電壓不變。具體的實現電路如圖
5所示。
圖5開關電源電路
3、供電電源部分
隔離變壓器部分由於我們實驗室只備有
220v~15v
的變壓器，沒有
220v~18v
的變壓器，在此我們就用了乙個
220v~15v
的變壓器替用，其電路圖如圖
6所示，只可能也是後面輸出電壓值有些偏小的原因之一，另外微控制器供電部分考慮相互影響的因素，還是另做了乙個常規的
±5v型別的電源供電，在此由於很簡就沒給出電路圖。
圖6隔離變壓器電路
四、
測試方案及結果
1、測試所用儀器
dt9202
數字萬用表，
mos-620
示波器，
cmc250
頻率計，
me-52
**器
top851
燒程器0
eprom
擦除器
p42.00
計算機一台
lenovo
噴墨式印表機一台 2、
資料測試
(1)pwm波調整與輸出電壓值測試，測試結果見表一。 表一
pwm波值與輸出電壓值
pwm頻率
(khz)
輸出電壓
(v)130
30.02
13531.00
14031.99
14533.00
15034.02
15535.05
16035.85
(2)
電壓調整率測試，測試結果見表二。 表二
/測量值
值(v)
電壓調整率 15
1.80%
161.75%
171.55%
181.20%
191.40%
201.80%
211.68%
五、
結論
本設計通過測試已基本達到題目要求，對輸出的數控基本實現，
dc-dc
變換器的效率
的目標已實現，輸出電壓的取樣及顯示功能已實現，
但由於競賽的時間及條件的限制，電壓的輸出有一點的誤差，
線性穩壓電源和開關穩壓電源
根據調整管的工作狀態，我們常把穩壓電源分成兩類 線性穩壓電源和開關穩壓電源。此外，還有一種使用穩壓管的小電源。線性穩壓電源是比較早使用的一類直流穩壓電源。線性穩壓直流電源的特點是 輸出電壓比輸入電壓低 反應速度快，輸出紋波較小 工作產生的雜訊低 效率較低 現在經常看的ldo就是為了解決效率問題而出現...
什麼是開關穩壓電源？有什麼特點？
根據調整管的工作狀態，我們常把穩壓電源分成兩類 線性穩壓電源和 開關穩壓電源。中則不一樣，開關管 在開關電源中，我們一般把調整管叫做開關管 是 工作在開 關兩種狀態下的 開 電阻很小 關 電阻很大。開關電源是一種比較新型的電源。它具有效率高，重量輕，可公升 降壓，輸出功率大等優點。但是由於電路工作在...
直流穩壓電源的組成
1 電源變壓器 是將交流電網220v的電壓所需的電壓值 2 整流電路 是將交流電路變成脈動的直流電壓 3 濾波電路 由於脈動的直流電壓還含有較大的波紋，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓 4 穩壓電路 由於這樣的電壓還隨電網電壓波動 一般有10 左右的波動 負載和溫度的變化而變化。因而...