基于ARM的智能數(shù)字開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

引言

　　隨著現(xiàn)代科技事業(yè)的發(fā)展，電器設(shè)備的精度提高、可靠性加強(qiáng)，智能化和數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)電源正朝著高精度、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源通過(guò)控制開(kāi)關(guān)通斷的時(shí)間比率來(lái)維持輸出電壓的穩(wěn)定，具有體積小、重量輕、效率高、紋波小、噪聲低、易擴(kuò)容、智能化程度高等特點(diǎn)。

　　本文采用SAMSUNG公司的SC344BOX的ARM7芯片設(shè)計(jì)了一種智能化、數(shù)字化的可調(diào)開(kāi)關(guān)電源，對(duì)電源主電路實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字控制，輸出電壓可調(diào)，并提高了輸出電壓的精度和穩(wěn)定度。控制算法通過(guò)軟編程可以使系統(tǒng)升級(jí)，也便于用戶(hù)根據(jù)各自的需要靈活地選擇不同的控制功能。

　　1 電源系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

　　電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是：工頻電源交流220 V輸入，直流電壓可調(diào)輸出10～2 000 V，輸出電流小于100mA，用戶(hù)可以使用鍵盤(pán)隨時(shí)更改輸出電壓，顯示屏上顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)。根據(jù)要求設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)由電源電路和控制電路兩部分組成，如圖1所示。

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　　電源電路部分主要包括整流濾波、BUCK變換器、推挽式直流變換器、濾波器，把工頻電源轉(zhuǎn)化成所需要的直流電源?？刂齐娐凡糠种饕ˋRM7控制單元、電壓分壓反饋取樣、鍵盤(pán)／顯示，根據(jù)用戶(hù)的輸入參數(shù)來(lái)調(diào)整輸出的直流電壓，并把當(dāng)前的工作狀態(tài)顯示出來(lái)。EMC保護(hù)用來(lái)消除工頻電源中的噪聲干擾，保護(hù)系統(tǒng)電路不被損壞。

　　2 電源電路部分的工作原理及設(shè)計(jì)

　　2．1 整流濾波及BUCK變換器的設(shè)計(jì)

　　整流濾波把工頻的交流電源變成直流電源，其電路如圖2所示，輸入／輸出的波形如圖3所示。為了提高整流效率，采用全橋整流，整流橋硅使用性?xún)r(jià)比高的KBP3510，2個(gè)400 V的47μF電容并聯(lián)，輸出直流電壓U0約為300 V。

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　　BUCK變換器又稱(chēng)降壓變換器，它是ARM根據(jù)當(dāng)前輸入的參數(shù)和反饋電壓，產(chǎn)生PWMl，使用IGBT集成驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)主電路中的IGBT，由于占空比的變化控制了輸出電壓的值，電路如圖4所示。BUCK變換器必須工作在連續(xù)工作狀態(tài)，則電感L的臨界值為

由于電源系統(tǒng)輸出功率為150 W，則P01>150 W，取P01=200W且

f0=100 kHz；U01的值在2～200 V之間可變，則可得；

，其關(guān)系曲線如圖5所示。所以當(dāng)L>340μH，電容C3為500 V的470μF，就可以保證變換器保持連續(xù)工作狀態(tài)。