基于单片机的开关电源的设计文献综述
2020-04-10 16:12:53
文 献 综 述
一:背景及意义
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新。目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。传统的开关电源是用二级恒流稳压电路来实现电源的恒流及稳压的,虽然结构简单、价格便宜,但是它的精确度不高,且功率损耗大,降低了电源的效率。而采用单片机对电源电压、电流进行控制,不仅具有控制方便,简单和灵活等优点,而且可以大幅度提高电源的技术指标。用LCD来显示温湿度的数字看起来更加直观,并且还能够实现一些附加功能。
用单片机来控制电路的电压可以完成电压的自动控制。通过单片机的AD接口对电路的电压进行实时采样,把采集到的参数送到单片机,让单片机来对这些采集到的参数进行处理,再向DA端口发送指令,控制产生的PWM波的占空比,从而完成对温湿度的自动控制。
二:国内外同类设计概况综述
现代开关电源有两种:一种是直流开关电源,一种是交流开关电源。这里主要讨论的是直流开关电源。其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电),如市电电源或蓄电池电源,转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。在功率开关管的电压和电流定额相同时,转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。所以开关管数越多,DC/DC转换器的输出功率越大。
DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式。借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器,叫做自激式转换器,如洛耶尔 (Royer)转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控
制信号,是由外部专门的控制电路产生的。
开关电源的另一主要电路是控制电路。控制电路一方面从输出端取样,与设定值进行比较,然后去控制逆变器,改变其脉宽或脉频,使输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对电源进行各种保护措施。
现今市场上很多开关电源的控制电路是通过采样电阻和电压比较器电路实现的,这一实现方法虽电路简单,但精度不搞,对电压变化的控制响应较慢,不能达到高精度和低反应延时的要求。但利用单片机的AD和DA功能可以很准确企鹅及时地完成对输出电压的采样和控制功能,且通过接入各种附加器件能为开关电源增加显示、报警等多种附加功能。