简易数字控制开关电源设计与实现

2017-03-23 78 0

设计了一种基于微处理器MSP430G2553的简易数字控制开关电源,主电路采用单端反激式变换器,控制电路用PWM调制通过TLP250隔离驱动,通过PID算法进行闭环控制实现输出电压稳定可调。系统可实现输出电压5~20V可调、误差小于5%、效率高于75%、负载调整率小于3%、最大输出纹波84mV,并具过压保护与界面显示功能。

主电路:反激变换器由高频变压器T1、功率MOS管Q1、无源RCD钳位电路和输出整流电路组成。Q1导通时输入电压加于初级Np、次级整流管D1反接无电流;Q1关断时次级绕组极性上正下负、D1导通,将Q1导通期间储存于变压器中的能量释放给负载。

硬件设计:220V交流经降压变压器成为18V交流,整流滤波后约25V直流,主控产生PWM控制反激DC-DC变换。整流桥按耐压选择(VBR>1.25√2×18≈32V,选用60V/10A整流桥);在Q1漏极设RCD钳位电路抑制关断时漏感谐振尖峰;驱动电路因IRF540导通电压10V以上、而主控I/O仅3.3V,故将PWM经TLP250光耦、供电12V提升至12V驱动IRF540;输出采样用10倍分压电阻(5~20V变为0.5~2V)并加二阶无源低通滤波去除开关毛刺;辅助电源用LM7812(25V→12V供TLP250)和LM7805(12V→5V供主控)。

软件:模块化设计,含初始化、ADC采样、PID运算、PWM生成、LCD显示、按键设置模块;ADC采样输出电压,PID快速调制PWM使输出稳定,按键步进设定电压并由LCD显示。实测满足电压精度、纹波、负载调整率、效率等设计指标。

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