基于AD型单片机的中功率升压开关稳压电源设计

刘工在呢

# ^* S1 q7 A- m" r) n摘要: 基于PWM技术和AD型单片机设计了中功率升压开关稳压电源设计。电源主要单片机控制模块、DC-DC
# y- b- S7 o) V% j% @转换模块和显示键盘模块组成。单片机对DC-DC转换模块进行电压、电流采样，并通过PWM调制信号对开关稳压
: z( I# |5 U* V/ Z) E  i电源实现闭环控制，同时具有过流检测、保护和报警的功能。

* e8 P0 e6 Y& }; ]/ A关键词: AD型单片机; DC-DC 转换; PWM调制

" X1 S) K0 z7 s" r( f1 a本文采用AD型mcu单片机设计中功率升压开关稳压
电源，解决了传统的采用多芯片组设计方法中存在的:噪声
' @4 X1 e: {5 Y4 |性能、应用灵活性、体积和生产成本等问题，在移动通信、
车载设备和工业控制等领域具有广泛的应用前景。
1系统设计
$ f# y! i1 n& q1.1总体设计
本设计的系统框图如图1所示。
. ?9 J. d- O* w4 Q3 M1.2模块说明
/ `) ~' @6 T7 |" Q7 h3 S(1)单片机控制模块 通过采集电源的电流、电压参
7 W( x3 {3 e$ X5 F9 j数进行处理，并给出相应的PWM调制信号,实现负反馈闭
% O, L- e5 X3 X  f3 R环控制达到电源的稳定输出;同时具有过流检测、保护和报.
警功能。控制回路中的PWM与AD转换都是由AD型单片
机(STCI2C5410AD)[2)实现的，单片机控制系统主要流程
图如图2所示。
/ ?; n, V; W# Q3 _2 |5 E(2) DC-DC转换模块 影响开关稳压电源效率主要有
# \7 i  H/ l8 n* c' N- @" b+ |" j以下三点:电感、开关管和工作频率。本文采用典型的
Boost拓扑结构",根据现有的铁氧体和铁硅铝两种磁芯材
( T' F# B/ m+ s' u: O/ `: n料性能比较，采用铁硅铝环形磁芯来做电感元件，其高频稳
4 U' Y8 n4 Q( y: H定性能好，且磁损耗小，与EE、EI型铁氧体的电感比较,
其漏电感较小，可有效地减小和抑制开关电源的纹波和噪声，
- S2 P4 i, o3 X* D: P/ U( o由于电感线圈在高频时存在趋肤效应，采用多股铜线并
绕的方法，来减小了趋肤效应对电感Q值的影响，从而提
高DC-DC的转换效率;主回路中半导体开关管导通电阻的
大小直接影响电源的转换效率，新一代的功率场效应管的导
通电阻已做到小于0.10,开关的功率损耗相对较小，采用
2 q+ D4 r. W8 [5 P/ _+ y, W0 [& w场效应管作为主回路的开关管，选用IRFI3710,其导通电阻
; ]. n+ C) E# K/ z1 N为0.0250;工作频率与效率成正比，但频率选择高对电感
; H: [5 S3 q" V6 @( T磁芯材料要求也高。根据开关电源效率的要求，选择的工作
# o# V1 b- P6 Z" f, N6 I频率在不影响电感性能的情况下要尽可能的高。
; q- W! g. V/ ~3 j4 s+ @6 c5 `(3)显示键盘模块设计:显示键盘的MCU和控制系统.
3 D. o4 O  X0 R: Z" ]4 \, SMCU之间采用串行通信方式进行数据通信，用液晶屏显示
4 f) U& p; Q$ c' h0 X) ~  v. o( Q实时电压，电流数值以及电源回路的工作状;通过触摸屏对
) H# U' E( ]+ t) @- h1 r$ B输出电压进行设定和步进调整。
0 Z6 y1 e3 l8 W. d$ p) S8 f9 l" M2电源设计和测试结果
采用上述设计方案，设计- -种中功率升压稳压电源，技
( D$ O( {0 M! n1 [术要求为输入18V+3V交流，输出为36V/2A直流。DC-DC
转换模块电路如图3所示。
. o2 `: Q0 d* V. |" [) a3 K1 {

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控制回路中的PWM与AD转换都是由AD型单片机(STCI2C5410AD)[2)实现的

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