程控開關(guān)穩(wěn)壓電源思路梳理之效率分析
效率的分析
輸出功率計(jì)算公式:η=Po/Pi,輸入功率計(jì)算公式:Pi=Ui×Ii。
由于題目要求DC/DC變換器(控制器)都只能由Uin端口供電,不能另加輔助電源,所以單片機(jī)及一些外圍電路消耗功耗要盡量的低。為此,在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)采用超低功耗單片機(jī)MSP430F169,該系統(tǒng)集成了8路12位A/D和2路12位D/A,減少了外加A/D和D/A的功耗。提高效率主要是降低變換器的損耗,變換器的損耗主要有MOSFET導(dǎo)通損耗、MOSFET開關(guān)損耗、MOSFET驅(qū)動(dòng)損耗、二極管的損耗、輸出電容的損耗和控制部分的損耗,這些損耗可以通過降低開關(guān)頻率等方法來降低。
各級損耗主要有導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗、門級驅(qū)動(dòng)損耗、二極管的損耗和輸出電容的損耗。
具體損耗如下:
導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗,主要是針對開關(guān)管來說的,選取IRP540,功耗為0.4W。
另外一個(gè)主要損耗為二極管損耗,二極管正常導(dǎo)通壓降為0.7V,損耗Pd=0.7V×Ii。降低門級驅(qū)動(dòng)和輸出電容損耗,主要是通過選取低功耗的器件和低ESR的電容。
保護(hù)電路設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)計(jì)
康銅電阻的大小選擇:康銅絲主要起過流保護(hù)和測試負(fù)載電流兩個(gè)作用??点~絲接在整流輸入地和負(fù)載地之間,越小越好,這樣會使兩個(gè)地之間的電壓很小。但是如果太小的話,干擾問題會造成過流保護(hù)的誤判,并且對于后級運(yùn)放的要求也比較高。經(jīng)過實(shí)驗(yàn),選擇0.1歐姆的電阻效果比較好。由于電阻太小,難以測量,所以先測得1歐姆的電阻,然后截取其長度的十分之一。
TL494片內(nèi)有電流誤差放大器,可用于過流保護(hù)。將康銅電阻上的壓降與預(yù)先調(diào)好的值進(jìn)行比較,若電流過大,輸出高電平,阻止PWM信號產(chǎn)生,開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài),使輸出電壓降低,形成保護(hù)功能。一旦輸出電壓降低,導(dǎo)致輸出電流降低,檢測電壓降低,電流誤差放大器就會輸出低電平,重新產(chǎn)生PWM波形,所以該電路具有自恢復(fù)功能。
數(shù)字設(shè)定及顯示電路的設(shè)計(jì)
由于在輸出端采樣時(shí)測得反饋電壓為輸出電壓的二十四分之一,即分壓為1.5V時(shí)輸出為36V,分壓為0.834V時(shí)輸出為30V,設(shè)計(jì)中采用了12位D/A轉(zhuǎn)換精度為0.61mV(參考電壓為2.5V),直接輸出給TL494提供參考電壓。此外還設(shè)置了三個(gè)A/D芯片,分別采集輸出電壓、輸出電流和輸入電流。為了降低功耗,設(shè)計(jì)中采用了128×64屏幕,顯示內(nèi)容多。當(dāng)背光不使用時(shí)自動(dòng)關(guān)閉,以降低功耗。