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

) F, {& Y$ f& g* D3 k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
, t( O" ]+ u# G5 \+ _$ I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
电源实现闭环控制，同时具有过流检测、保护和报警的功能。
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关键词: AD型单片机; DC-DC 转换; PWM调制
8 C3 Q4 _3 Y# ?5 t4 D/ @
8 Y4 H: N% m; o( S9 S: u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
/ x2 G$ l) O; C& ]* S6 c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。
( ^) n' _1 r" S2 f1系统设计
1.1总体设计
本设计的系统框图如图1所示。
1.2模块说明
' J+ p) T: ~) t: X* c(1)单片机控制模块 通过采集电源的电流、电压参
. x# U4 ]9 ?1 U  e: T数进行处理，并给出相应的PWM调制信号,实现负反馈闭
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。
(2) DC-DC转换模块 影响开关稳压电源效率主要有
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
料性能比较，采用铁硅铝环形磁芯来做电感元件，其高频稳
# ~/ ^! u2 x8 b9 h2 z) g! I8 Z0 x定性能好，且磁损耗小，与EE、EI型铁氧体的电感比较,
, P; I( H* `* Y7 v0 x* Q! C% |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，
- t# U7 u* ~' h) K6 ^由于电感线圈在高频时存在趋肤效应，采用多股铜线并
8 ]6 o+ {5 ?0 y) M" d2 v  g绕的方法，来减小了趋肤效应对电感Q值的影响，从而提
! `: @1 O$ ]3 @) @6 p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
. P5 d: d% b4 j7 G场效应管作为主回路的开关管，选用IRFI3710,其导通电阻
为0.0250;工作频率与效率成正比，但频率选择高对电感
磁芯材料要求也高。根据开关电源效率的要求，选择的工作
% c" b/ [* m/ t& F频率在不影响电感性能的情况下要尽可能的高。
(3)显示键盘模块设计:显示键盘的MCU和控制系统.
) d; k& B1 M  y+ {( fMCU之间采用串行通信方式进行数据通信，用液晶屏显示
- Z* }7 |) g1 _: R' `实时电压，电流数值以及电源回路的工作状;通过触摸屏对
- s: g4 |8 q; w1 X2 t- X& R2 H输出电压进行设定和步进调整。
2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
7 B/ r) `" y/ K+ t" x$ J- t1 F1 s术要求为输入18V+3V交流，输出为36V/2A直流。DC-DC
7 d* e6 U5 ?6 l3 X  }; Q转换模块电路如图3所示。
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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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