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

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
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。

8 N5 ^2 ^$ {+ m9 Q关键词: AD型单片机; DC-DC 转换; PWM调制

本文采用AD型mcu单片机设计中功率升压开关稳压
; d& G$ I' b* p' h* w+ G电源，解决了传统的采用多芯片组设计方法中存在的:噪声
性能、应用灵活性、体积和生产成本等问题，在移动通信、
5 M+ E3 ~3 M3 i9 e9 z车载设备和工业控制等领域具有广泛的应用前景。
! r+ f) T- Y- M: K4 k6 U1系统设计
1.1总体设计
* n0 @' s6 w' x1 C, E, A本设计的系统框图如图1所示。
1.2模块说明
# y/ ?3 w* d0 h. J% v(1)单片机控制模块 通过采集电源的电流、电压参
# l" c4 _" \0 @: ^& r" J! m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.
4 `6 Q3 r: |, s6 @7 r' I& K警功能。控制回路中的PWM与AD转换都是由AD型单片
+ [6 K' I$ g7 ~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
* O3 P/ b% Z) d/ j4 A/ w以下三点:电感、开关管和工作频率。本文采用典型的
# b. \" R+ Y5 d  B. ]9 b4 g! pBoost拓扑结构",根据现有的铁氧体和铁硅铝两种磁芯材
2 {) h' z7 N5 |. E7 X, 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
" I+ q) ^. s# U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，
由于电感线圈在高频时存在趋肤效应，采用多股铜线并
* L/ `- H; W" h/ s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
& C. W+ Y6 e6 x) w/ o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
场效应管作为主回路的开关管，选用IRFI3710,其导通电阻
- Z. z) B, H% y: x8 o* [) w0 _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
频率在不影响电感性能的情况下要尽可能的高。
! N, L4 e0 d, U# }8 n# n(3)显示键盘模块设计:显示键盘的MCU和控制系统.
MCU之间采用串行通信方式进行数据通信，用液晶屏显示
5 I  b* _0 ]+ X9 T* r) H: o: K! [; X实时电压，电流数值以及电源回路的工作状;通过触摸屏对
输出电压进行设定和步进调整。
1 g- Q) |3 v" b2电源设计和测试结果
5 ?: A+ @1 ]: ?0 [8 k+ K采用上述设计方案，设计- -种中功率升压稳压电源，技
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。


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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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