基于單片機的數控開關電源設計

摘要：基于單片機的數控開關電源是利用單片機實現對開關電源的輸出電壓設定、輸出電壓步進調整、輸出電壓和輸出電流顯示等數字控制。本文設計的數控開關電源由兩部分組成。開關電源部分采用基于PWM控制的不對稱半橋功率變換器，由模擬控制芯片KA3525萌生PWM信號經驅動電路實現對功率變換電路的輸出電壓控制，實現電壓的穩定輸出。數控部分采用凌陽單片機的D/A輸出對KA3525的誤差比較器的參考端進行數字給定，實現對輸出電壓的設定、步進調整和顯示等功能。文中給出了系統設計框圖，對各部分電路進行了分解，并給出了必要的試驗波形，經探測證實設計辦法是可行的。將成熟的單片機技術與現有的開關電源技術進行簡單結合實現數控，值得借鑒。

1、引言

實際的生活和試驗中，經常要用到各種各樣的電源，電壓要求多樣。要怎么樣設計一個電壓穩定，輸出電壓精度高，并且調節范圍大的電壓源，成了電子技術使用的熱點。在市面上，各種電源產品各式各樣，有可調節的和固定的。但是普遍存在一些問題，如轉換效率低，功耗大，輸出精度不高，可調節范圍過小，不能滿足特定電壓的要求，輸出不夠穩定，紋波電流過大，并且普遍采用可調電阻器調節，操作難度大，易磨損老化。

針對以上問題，本文采用基于KA3525PWM控制芯片的不對稱半橋式功率變換器，并采用16位凌陽單片機作為數控核心，通過其內置的D/A輸出調制PWM，提高了電源的輸出精度和效率，并且方便使用者操作，實現了基于單片機的數控開關電源。

2、基于單片機的數控開關電源系統組成

本數控開關電源，采用凌陽單片機實現對基于PWM控制的不對稱半橋式功率變換器的數字控制，實現直流輸出電壓0V～40V設定和步進值為1連續調整，最大輸出電流為2A。同時實現了對輸出電壓和輸出電流的顯示等功能。系統框圖如圖1所示。系統主要包括：PWM控制的開關電源模擬電路部分和凌陽單片機組成的數控部分。

圖1基于單片機的數控開關電源設計系統框圖

3、基于PWM控制的開關電源設計

PWM控制的開關電源電路原理如圖2所示。主要包括EMI濾波電路、整流濾波電路、功率變換電路、驅動電路、輸出電路、穩壓電路、過流保護電路以及輔助電源電路等。

圖2PWM控制的開關電源原理圖

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