當(dāng)前位置:首頁(yè) > 電源 > 功率器件
[導(dǎo)讀]基于紅外遙控的數(shù)字調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源以體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn),在電子通信、軍事裝備、交通運(yùn)輸、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。它是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比

基于紅外遙控的數(shù)字調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源以體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn),在電子通信、軍事裝備、交通運(yùn)輸、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。它是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成,和線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng),但增長(zhǎng)速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上,反而高于開(kāi)關(guān)電源,這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)也在不斷地發(fā)展,成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng),這為開(kāi)關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。本文介紹一種以89S52單片機(jī)為核心,以MOSFET為主開(kāi)關(guān)管,用PWM調(diào)節(jié)相結(jié)合的方法,使輸出電壓連續(xù)可調(diào)的開(kāi)關(guān)電源。

開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)總體分析


1 開(kāi)關(guān)電源原理
開(kāi)關(guān)電源通過(guò)電路控制開(kāi)關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止,將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電并提供給變壓器進(jìn)行變壓,從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓。開(kāi)關(guān)變壓器可以做得很小,而且工作時(shí)溫度不很高,成本很低。其大體可以分為隔離和非隔離兩種,隔離型的必定有變壓器,而非隔離的未必一定有。


開(kāi)關(guān)電源的工作流程是:
①交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流;
②通過(guò)高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管,將直流電壓加到開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)上;
③開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載;
④輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。
交流電源輸入時(shí)一般要經(jīng)過(guò)扼流圈一類的東西,過(guò)濾掉電網(wǎng)上的干擾,同時(shí)也過(guò)濾掉電源對(duì)電網(wǎng)的干擾;在功率相同時(shí),開(kāi)關(guān)頻率越高,開(kāi)關(guān)變壓器的體積就越小,但對(duì)開(kāi)關(guān)管的要求就越高;開(kāi)關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭,以得到需要的輸出;一般還應(yīng)增加一些保護(hù)電路,比如空載、短路等,否則可能會(huì)燒毀開(kāi)關(guān)電源。


2 本設(shè)計(jì)框圖
本設(shè)計(jì)以MCU為核心,輸入為電網(wǎng)電壓,通過(guò)友好的鍵盤(pán)液晶交互方式,完成連續(xù)可調(diào)的電源輸出。電網(wǎng)電壓通過(guò)輸入回路中的整流器和濾波器轉(zhuǎn)換為直流電壓輸入高頻變換器,經(jīng)高頻變換器轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l脈沖方波電壓,再通過(guò)輸出回路中的高頻整流器和濾波器變成直流電壓供給負(fù)載。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K可編程Flash存儲(chǔ)器。以其為核心,系統(tǒng)主要組成部分有:采集信號(hào)的調(diào)理模塊,脈寬輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊,過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)模塊,人機(jī)交互接口模塊,聲光報(bào)警報(bào)警模塊,RS232模塊。其中,采用紅外遙控模塊是系統(tǒng)的一大特色。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)


輸出電壓、輸出電流、輸入電壓等采集信號(hào)調(diào)理電路主要由精密運(yùn)算放大器組成,通過(guò)差動(dòng)、比例運(yùn)算放大,消除信號(hào)的共模干擾,把采集信號(hào)調(diào)理成標(biāo)準(zhǔn)的0~5V電壓信號(hào),經(jīng)ADC輸入給單片機(jī)處理。PWM輸出驅(qū)動(dòng)電路主要是把89S42單片機(jī)輸出的PWM的信號(hào)進(jìn)行放大。過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)主要由傳統(tǒng)的繼電器,組合邏輯電路組成。當(dāng)單片機(jī)控制電路檢測(cè)到輸出過(guò)壓、過(guò)流或輸入過(guò)壓的時(shí)候,單片機(jī)輸出開(kāi)關(guān)量到組合邏輯電路,執(zhí)行相應(yīng)的應(yīng)急處理。


人機(jī)交互接口是電源系統(tǒng)很重要的部分??紤]到開(kāi)關(guān)電源的商業(yè)化、產(chǎn)品化的需要,使用了128×64液晶顯示單元。單片機(jī)的數(shù)據(jù)可通過(guò)串口送到液晶屏顯示出來(lái)。此外,采用了鍵盤(pán)輸入和紅外遙控輸入兩種方式,可以在惡劣環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品和用戶的交互。系統(tǒng)電路圖如圖3所示。

圖3 X51系統(tǒng)電路 [!--empirenews.page--]

高頻變換電路設(shè)計(jì)
本開(kāi)關(guān)電源需要具有可調(diào)輸出電壓的功能,因?yàn)椴捎肞WM和PFM相結(jié)合的調(diào)節(jié)方法,必須選擇合適的高頻變換電路。設(shè)計(jì)時(shí),采用雙MOSFET組成反激半橋高頻變換電路,如圖4所示。

圖4 高頻變換電路


該電路中的高頻變壓器T,一次繞組通過(guò)兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管接向工頻整流后的直流電源,這兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管同時(shí)導(dǎo)通、關(guān)斷。場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通時(shí)儲(chǔ)存能量;斷開(kāi)時(shí),磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化成電能供給負(fù)載。這種電路適用于固定頻率、可變頻率、完全和不完全能量傳遞的應(yīng)用場(chǎng)合。其他的工頻整流、濾波電路以及高頻整流濾波電路均選用普通開(kāi)關(guān)電源常用的電路形式。

圖5 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
1 多任務(wù)設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)采用實(shí)時(shí)多任務(wù)的嵌入式操作系統(tǒng)(Small RTOS51 System),通過(guò)高效率的時(shí)間片(Time Slice)管理,控制系統(tǒng)運(yùn)行。
2 系統(tǒng)流程圖
整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行流程如圖6所示。

圖6 軟件流程圖
 

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開(kāi)發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開(kāi)幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉