近些年來,隨著電子技術的迅猛發展,開關穩壓電源已作為一種較理想的電源為人們所使用。然而當前的開關穩壓電源,雖然體積小,效率高,但輸出電壓的紋波較大口〕,難以保證輸出電壓的高穩定性。為此,筆者設計了一種新的開關穩壓電源。
1電路設計原理
該開關穩壓電源的電路原理框圖如圖1所示,整流濾波電路采用單相全波橋式整流,其輸出電壓高,變壓器利用效率高,脈動小,交流分量小,從而可以減小輸出噪聲紋波。其電路圖如圖2所示。
為了實現輸出電壓范圍20"v 36 V,采用軟硬件結合的方法對產生的直流電壓信號進行處理。由于專用開關,芯片TL494}"}能輔助調節品體管的開關脈沖占空比,效率較高,外圍電路也比較簡單,比較容易實現,故采用該芯片實現,其原理圖如圖3所示。振蕩頻率的計算公式為:
在恒定頻率的PWM(脈沖調寬)通斷中,控制開關通斷狀態的控制信號是通過一個控制電壓與鋸齒波相比較產生的,控制電壓則是通過偏差值獲得。當放大的偏差信號的電平高于鋸齒波時,比較器輸出高電平,從而導致開關通斷;當反饋電壓高于T L494基準電壓時,片內誤差放大器輸出電壓增大,將導致外接品體管T和TL494的內部2個品體管的導通時間縮短,使得輸出電壓降到與基準電壓基本相等,從而維持輸出電壓基本保持穩定。
為了實現過電流保護,一般需要用取樣電阻串聯在電路中,但這會影響電源的效率,多用于小功率開關穩壓器,而在大功率的開關穩壓電源中,考慮到功耗,應盡量避免取樣電阻的接人。因此,通常將過電流保護轉換為過、欠電壓保護。過流保護的電路原理圖如圖4所示。通過接人取樣電阻將過電流保護轉換為過電壓保護,從而實現過流保護。
2系統軟件設計與試驗
系統軟件設計采用結構化程序設計方法,軟件主體流程圖如圖5所示。系統首先完成系統硬件和系統變量的初始化(包括變量設定,設置控制鍵,設置功能鍵等),再由單片機讀取設定的值,進行數據的D /A轉換處理,后送至T L494,再由單片機A心轉換處理,最后由AT89C52單片機控制顯示接口芯片,顯示輸出的電壓值,即為開關穩壓電源的輸出值。
在實驗室中,對該穩壓電源進行了測試。其基本指標為:①輸出電壓范圍20"v36V ;②最大輸出電流1.8A;③電壓調整率粗織;④負載調整率粗50 0 ;⑤輸出噪聲紋波電壓峰峰值粗0. 7V ;ODC-DC變換器的效率)850 o ;⑦具有過流保護功能。可見,該電源的穩壓性能指標較高,特別是紋波控制較好。
3結語
筆者設計的穩壓電源采用單片機T L494控制,輸出電壓幅度在20"v36V,具有結構簡單,工作可靠,穩定性好,輸出電壓穩定的特點,適合在教學實驗儀器中應用,是對實際應用中的穩壓電源的進一步改進,有比較廣闊的應用和發展前景。