性价比高、功能较强的实用开关电源设计方案
摘要：本文介绍了一种性价比高、功能丰富的程控开关电源的设计、控制核心的升、降压电路设计、切换及恒流输出电路进行了详细介绍。性能测试结果验证了本设计的有效性及实用性。
引言 随着电源技术的飞速发展,开关电源以其功耗小、体积小、重量轻等优点得到了广泛的应用。目前开关电源也正在朝着集成化与多功能化的方向发展。本文以大学生电子设计竞赛为背景,介绍一种性价比高、功能较强的实用开关电源设计方案。
竞赛内容为设计具有单路恒压输出功能的开关电源,输出电压范围为0 ~ 15 v,步进100 mv;输出电流不小于1 a,纹波300 mv以下;调整过程用单片机完成,并提供数字显示功能。扩展要求为：电源具有升压功能：输入为5 v,测量负载电流为1 a时的输出电压;具有延迟输出功能,避免上电冲击;具有掉电记忆功能,存储上次设置的参数。
方案论证及设计 开关电源控制核心模块,包括开关电源控制器和配套的必要外围电路、反馈回路和继电器切换电路。这一模块的作用是完成开关电源最基本的功能,包括降压、升压和恒流等。其中开关电源控制器采用lm2576-adj,这是具有可调电压输出的开关电源控制芯片,内置pwm控制电路和驱动管,性价比高。此芯片最大输入电压为37v,输出通过反馈电阻分压,可在1.25v~ 35v范围内调整,输出电流可以达到3a,满足题目设计要求。反馈回路中进行比较、差分放大的电路采用cmos型集成运放tlc2262,具有功耗低、精度高、满幅输出范围大、线性度好等特点,适合在本设计电路中应用。
单片机控制模块,包括单片机和相应的a/d、d/a转换模块、继电器切换控制模块,以及人机交互接口。这一模块的作用是通过单片机输出的d/a转换信号和继电器切换控制信号,对开关电源核心模块进行控制,从而实现程序控制升压、降压和电路切换的功能。模块中的单片机采用c8051f330d,为增强型51内核单片机,集成了10位adc和10位dac,满足设计精度需要。人机交互接口采用ch452l集成数码管显示和键盘控制器,完成数据显示和键盘输入的功能。扩展要求中的参数掉电记忆功能,由串行e2prom芯片 at24c08完成。
辅助电源模块完成从220v到系统所需各路电源的变压、整流、降压等工作。辅助电源模块通过整流提供两路直流输出,一路给开关电源的核心模块提供输出所需的足够能量,另一路由lm2576和lm1117稳压给单片机和其他控制模块提供控制需要的较低压直流电。
以上描述的总体设计原理见图1。
图1 系统的模块结构和设计原理框图
硬件电路设计
降压型电路原理和设计
吉时利2010七位半万用表介绍
“玉兔二号”月球车行驶里程突破 600 米，完成第 25 月昼工作
东芝停电事件是否对闪存市场造成影响
应对便携式多媒体设备多标准解码的挑战
中国新一代人工智能发展报告出炉：AI战略走向全球布局
性价比高、功能较强的实用开关电源设计方案
IR推出先进的多功能SmartRectifier
2019年VR线下娱乐市场将达到36亿美元规模 VR线下体验店预计将达到5400家
英伟达终于选择了开源GPU驱动
新型智能防盗水表的原理及设计
机房监控的功能特点_机房监控构成的原理
半导体产业突破重围，国内人才争夺战继续
华为正反双屏手机曝光:前置3D ToF摄像头+麒麟990+5G
VR台风模拟气象，一起来体验暴风雨带来的冲击
主动红外和被动红外分别是什么红外技术
联想zukedge发布：一体化隐形UTouch，超高屏占比惊艳全场！
解读Apple Watch智能手表遇冷背后
开关电源芯片SF5773的性能特点及应用场景
电机霍尔传感器作用
是德科技携手紫光展锐合作，加速实现5G NR商业化
引言 随着电源技术的飞速发展,开关电源以其功耗小、体积小、重量轻等优点得到了广泛的应用。目前开关电源也正在朝着集成化与多功能化的方向发展。本文以大学生电子设计竞赛为背景,介绍一种性价比高、功能较强的实用开关电源设计方案。
竞赛内容为设计具有单路恒压输出功能的开关电源,输出电压范围为0 ~ 15 v,步进100 mv;输出电流不小于1 a,纹波300 mv以下;调整过程用单片机完成,并提供数字显示功能。扩展要求为：电源具有升压功能：输入为5 v,测量负载电流为1 a时的输出电压;具有延迟输出功能,避免上电冲击;具有掉电记忆功能,存储上次设置的参数。
方案论证及设计 开关电源控制核心模块,包括开关电源控制器和配套的必要外围电路、反馈回路和继电器切换电路。这一模块的作用是完成开关电源最基本的功能,包括降压、升压和恒流等。其中开关电源控制器采用lm2576-adj,这是具有可调电压输出的开关电源控制芯片,内置pwm控制电路和驱动管,性价比高。此芯片最大输入电压为37v,输出通过反馈电阻分压,可在1.25v~ 35v范围内调整,输出电流可以达到3a,满足题目设计要求。反馈回路中进行比较、差分放大的电路采用cmos型集成运放tlc2262,具有功耗低、精度高、满幅输出范围大、线性度好等特点,适合在本设计电路中应用。
单片机控制模块,包括单片机和相应的a/d、d/a转换模块、继电器切换控制模块,以及人机交互接口。这一模块的作用是通过单片机输出的d/a转换信号和继电器切换控制信号,对开关电源核心模块进行控制,从而实现程序控制升压、降压和电路切换的功能。模块中的单片机采用c8051f330d,为增强型51内核单片机,集成了10位adc和10位dac,满足设计精度需要。人机交互接口采用ch452l集成数码管显示和键盘控制器,完成数据显示和键盘输入的功能。扩展要求中的参数掉电记忆功能,由串行e2prom芯片 at24c08完成。
辅助电源模块完成从220v到系统所需各路电源的变压、整流、降压等工作。辅助电源模块通过整流提供两路直流输出,一路给开关电源的核心模块提供输出所需的足够能量,另一路由lm2576和lm1117稳压给单片机和其他控制模块提供控制需要的较低压直流电。
以上描述的总体设计原理见图1。
图1 系统的模块结构和设计原理框图
硬件电路设计
降压型电路原理和设计
吉时利2010七位半万用表介绍
“玉兔二号”月球车行驶里程突破 600 米，完成第 25 月昼工作
东芝停电事件是否对闪存市场造成影响
应对便携式多媒体设备多标准解码的挑战
中国新一代人工智能发展报告出炉：AI战略走向全球布局
性价比高、功能较强的实用开关电源设计方案
IR推出先进的多功能SmartRectifier
2019年VR线下娱乐市场将达到36亿美元规模 VR线下体验店预计将达到5400家
英伟达终于选择了开源GPU驱动
新型智能防盗水表的原理及设计
机房监控的功能特点_机房监控构成的原理
半导体产业突破重围，国内人才争夺战继续
华为正反双屏手机曝光:前置3D ToF摄像头+麒麟990+5G
VR台风模拟气象，一起来体验暴风雨带来的冲击
主动红外和被动红外分别是什么红外技术
联想zukedge发布：一体化隐形UTouch，超高屏占比惊艳全场！
解读Apple Watch智能手表遇冷背后
开关电源芯片SF5773的性能特点及应用场景
电机霍尔传感器作用
是德科技携手紫光展锐合作，加速实现5G NR商业化