嵌入式系統(tǒng)需求的小功率開關(guān)電源

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)以及電子應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)以其體積小、可靠性高、功耗低、軟硬件集成度高等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、過(guò)程控制、儀器儀表、航天航空、汽車船舶、網(wǎng)絡(luò)通信、軍事裝備、消費(fèi)產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。在這些系統(tǒng)中電源的結(jié)構(gòu)和性能起著關(guān)鍵性的作用，特別是需要使用 220V 交流電供電的多路電源的系統(tǒng)，其電源設(shè)計(jì)的合理性和可靠性尤為重要。過(guò)去常用的變壓器降壓、整流濾波后穩(wěn)壓的線性電源，在嵌入式系統(tǒng)要求體積小，利用率高的情況下，顯得不足。尋求體積小、效率高、成本低、可靠性好的開關(guān)電源成為一種迫切的需要。本文根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的體會(huì)，以小功率單片開關(guān)電源集成電路 FSD200 為核心，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款適合嵌入式系統(tǒng)需求的小功率開關(guān)電源。

1 系統(tǒng)原理

在很多工業(yè)控制領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)中，輸入通常為 220V 的交流市電，而系統(tǒng)中需要多路直流電源驅(qū)動(dòng)功率器件和微處理器系統(tǒng)。一個(gè)典型的開關(guān)電源的原理結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示，電網(wǎng)的中 220V 交流電首先經(jīng)過(guò)整流電路，饋送到 FSD200。

圖 1 嵌入式中小功率多路開關(guān)電源的原理框圖該器件的輸出通過(guò)變壓器隔離耦合后，穩(wěn)壓輸出 12V 直流，其大小可以通過(guò)改變穩(wěn)壓電路部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。電壓輸出端由 TL431 精密穩(wěn)壓器和線性光耦組成一個(gè)反饋回路，控制 FSD200 中的脈寬調(diào)制比例，實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的穩(wěn)定輸出。得到 12V 的直流電壓后，可以通過(guò) DC/DC 變換器，得到系統(tǒng)需要的 5V、3.3V 和 2.7V 等所需電源。

2 FSD200 結(jié)構(gòu)原理

FSD200 是 Fairchild 公司近年推出的小功率單片開關(guān)電源集成電路，輸出功率 7W，內(nèi)部集成了 PWM 控制及功率 MOS 管，并有過(guò)熱保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、欠壓鎖存、軟起動(dòng)、電流限制等功能，其獨(dú)特的頻率抖動(dòng)電路能較好地減弱電磁干擾。