基于单片机的智能开关电源

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1、基于单片机的智能开关稳压电源摘要本设计的核心是利用TL494驱动芯片设计一个半桥式逆变的开关稳压电源，通过单片机电路对开关稳压电源的输出电压进行采样显示和对输出电压大小进行控制。基本电路可以分为输入保护电路、开关电源电磁干扰（EMI）抑制电路、输入整流滤波电路、驱动电路、半桥逆变电路、输出整流滤波电路、过压保护电路、电流反馈电路、取样电路、线性调压电路、辅助供电电路和单片机控制电路等。本设计采用的是220V/50Hz市电输入，主电路则是输入市电电压经过滤波整流得到308V左右的直流电压，该电压经过半桥逆变，再经过输出级电路全波整流和电感输入式滤波电路滤波后输出。单片机控

2、制电路采集输出端电压并经过内部程序处理后送给LCD1602显示，当然如果采样回来的电压大于单片机内部设置的电压过压保护值时，单片机会关断工作信号，以此使得TL494不能输出驱动脉冲信号，从而使整个电源电路不输出电压；单片机也可以设置基准电压来控制电源的输出电压大小。关键词开关电源，单片机，电压调节，显示.1引言本设计由两部分电路组成：单片机控制电路和开关稳压电源电路。开关稳压电源电路是将220V/50Hz交流市电经过EMI滤波电路和输入整流滤波电路获得一个直流电压、由TL494及其外围电路构成的驱动电路驱动两个MOS开关管轮流导通，两个开关管与开关变压器构成的是半桥式逆

3、变电路，在驱动电路和半桥逆变电路的作用下，输入整流获得的直流电压再次被变换为交流电压；开关变压器输出的交流电压经过全波整流、电感输入式滤波获得输出端前级电压；在电路的输出端采用MOS管作为线性调压管调节最终的输出电压大小，其栅极由单片机控制电路输出电压进行控制。开关稳压电源电路通过对输出端电压大小采样反馈进行过压保护。单片机控制电路能够对开关稳压电源电路输出端电压采样显示，也可以对开关稳压电源电路输出端电压大小进行设置。另外，单片机控制电路也可以对采样回来的电压与过压保护基准值进行比较，如果判断其大于过压保护基准值就使开关稳压电源电路输出电压为零。再者，单片机控制电路也

4、可以控制开关稳压电源电路的启动工作。2设计技术指标2.1本设计实现的技术指标①输入电压：220V/50Hz市电；②输出电压：0V～+50V之间可调；③输出电流可调节变化（最大5A）④输出电压纹波：≤1%⑤单片机可对开关稳压电源电路输出电压作显示、调节和对开关稳压电源电路作输出过压保护。2.2本设计的创新点本次设计的开关电源部分电路采用的是半桥式逆变，芯片采用的是TL494双端驱动信号输出芯片，所以电路的转化效率和保护方面比单端式逆变电路做得好；另外本次设计加了单片机智能控制电路部分，对于电路的控制和保护，人性化设计和使用方面更加完善。电源设计一定要考虑它的转换效率和它的

5、稳定性，如果能再加以智能控制和显示则更加完美，未来的电源行业肯定会朝着电源的智能化方向去设计！3设计方案分析3.1系统电路设计方框图本设计的基本原理框图如图2.1所示，电路可以大概分为输入保护电路、开关电源电磁干扰（EMI）抑制电路、输入整流滤波电路、驱动电路、半桥逆变电路、输出整流滤波电路、过压保护电路、电流反馈电路、取样电路、线性调压电路、辅助供电电路和单片机控制电路等。图3.1本次设计的系统框图注：对于单片机控制电路和开关稳压电源电路原理图可以在附录中查看3.2分块电路原理3.2.1电源前级电路电路由防雷单元、电磁干扰滤波器、整流滤波单元组成。图3.2电源前级电路

6、①电磁干扰滤波器（EMI）：C1、C2、C3、LIB、C4、C5、C6组成的滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。②整流滤波单元：交流电压经BRG1整流后，经C7、C8滤波后得到较为纯净的直流电压。若C7容量变小，输出的交流纹波将增大。输出平均电压和平均电流：式（3.1）式（3.2)二极管参数：式（3.3）式（3.4）输出电压脉动系数：式（3.5）3.2.2驱动电路驱动电路部分产生；；的两个相位相反的方波驱动信号，该信号加在MOS开关管上驱动两个开关管轮流导通。由于开关管是MOS管，MOS管是电

7、压控制型器件，需要在栅极上提供4V以上的驱动电压，当电压为15V时MOS管导通很好。本电路将TL494输出的两个驱动信号加在由8050和8550构成的两组柱腾式管子上，再经过驱动变压器（目的是隔离驱动电路和主电路，同时提高驱动电压）将其电压幅度提高后加到MOS开关管上。参照TL494芯片资料进行电路设计。我将TL494输出控制端（OUTPUTCONTROL）直接与Vref基准电压输出端相连，所以驱动输出波形的频率将会是Rt/Ct上的振荡频率的一半。对于Rt和Ct大小的确定，根据公式所以我取Rt=22K取Ct=1nF对死区电压进行设置：死区