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标题: 基于ARM的智能数字开关电源设计(1) [打印本页]

作者: yuyang911220    时间: 2014-6-29 07:43     标题: 基于ARM的智能数字开关电源设计(1)

随着现代科技事业的发展,电器设备的精度提高、可靠性加强,智能化和数字化的实现,开关电源正朝着高精度、智能化、数字化的方向发展。开关电源通过控制开关通断的时间比率来维持输出电压的稳定,具有体积小、重量轻、效率高、纹波小、噪声低、易扩容、智能化程度高等特点。
本文采用SAMSUNG公司的SC344BOX的ARM7芯片设计了一种智能化、数字化的可调开关直流电源,对电源主电路实现了全数字控制,输出电压可调,并提高了输出电压的精度和稳定度。控制算法通过软编程可以使系统升级,也便于用户根据各自的需要灵活地选择不同的控制功能。
1 电源系统的总体设计
电源系统的设计要求是:工频电源交流220V输入,直流电压可调输出10~2000V,输出电流小于100mA,用户可以使用键盘随时更改输出电压,显示屏上显示当前的工作状态。根据要求设计的电源系统由电源电路和控制电路两部分组成,如图1所示。



电源电路部分主要包括整流滤波、BUCK变换器、推挽式直流变换器、滤波器,把工频电源转化成所需要的直流电源。控制电路部分主要包括ARM7控制单元、电压分压反馈取样、键盘/显示,根据用户的输入参数来调整输出的直流电压,并把当前的工作状态显示出来。EMC保护用来消除工频电源中的噪声干扰,保护系统电路不被损坏。

2 电源电路部分的工作原理及设计
2.1整流滤波及BUCK变换器的设计
整流滤波把工频的交流电源变成直流电源,其电路如图2所示,输入/输出的波形如图3所示。为了提高整流效率,采用全桥整流,整流桥硅使用性价比高的KBP3510,2个400V的47μF电容并联,输出直流电压U0约为300V。




整流滤波电路





输入/输出的波形


BUCK变换器又称降压变换器,它是ARM根据当前输入的参数和反馈电压,产生PWMl,使用IGBT集成驱动器来驱动主电路中的IGBT,由于占空比的变化控制了输出电压的值,电路如图4所示。BUCK变换器必须工作在连续工作状态,则电感L的临界值为 。由于电源系统输出功率为150W,则P01>150W,取P01=200W且 ,f0=100kHz;U01的值在2~200V之间可变,则可得




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