基于AD型单片机的中功率升压开关稳压电源设计

刘工在呢

% Q' @9 {1 S- O摘要: 基于PWM技术和AD型单片机设计了中功率升压开关稳压电源设计。电源主要单片机控制模块、DC-DC
转换模块和显示键盘模块组成。单片机对DC-DC转换模块进行电压、电流采样，并通过PWM调制信号对开关稳压
电源实现闭环控制，同时具有过流检测、保护和报警的功能。
. k# C5 }" T. z8 T; y$ s( H/ h" s% p
  V6 o1 H7 V) q# z0 m* h2 k关键词: AD型单片机; DC-DC 转换; PWM调制
& p$ O1 Z! y) c- A# K: J
本文采用AD型mcu单片机设计中功率升压开关稳压
( t6 Q# Q1 ]$ O1 C% N* C电源，解决了传统的采用多芯片组设计方法中存在的:噪声
性能、应用灵活性、体积和生产成本等问题，在移动通信、
车载设备和工业控制等领域具有广泛的应用前景。
5 {4 z2 z# C8 `/ O. [+ M; s8 z: q2 D1系统设计
1.1总体设计
本设计的系统框图如图1所示。
1.2模块说明
7 ~7 @8 A' g/ r; }$ P# V(1)单片机控制模块 通过采集电源的电流、电压参
# M7 d7 j1 u  U数进行处理，并给出相应的PWM调制信号,实现负反馈闭
7 V3 J- ^7 B' y9 J; _" b" P环控制达到电源的稳定输出;同时具有过流检测、保护和报.
警功能。控制回路中的PWM与AD转换都是由AD型单片
: g& {/ F! b) B' b- s6 u机(STCI2C5410AD)[2)实现的，单片机控制系统主要流程
图如图2所示。
(2) DC-DC转换模块 影响开关稳压电源效率主要有
: K: Z8 ]+ p8 l4 i' N以下三点:电感、开关管和工作频率。本文采用典型的
+ C( T% c2 N: r) G/ X9 w7 @8 jBoost拓扑结构",根据现有的铁氧体和铁硅铝两种磁芯材
1 ?  L+ B! H- E3 L& g/ w2 k料性能比较，采用铁硅铝环形磁芯来做电感元件，其高频稳
2 I) R% x, V8 E* ^4 \& T5 \8 A" M定性能好，且磁损耗小，与EE、EI型铁氧体的电感比较,
2 X4 z# J2 D  O2 Q其漏电感较小，可有效地减小和抑制开关电源的纹波和噪声，
; _4 a) J/ p! i由于电感线圈在高频时存在趋肤效应，采用多股铜线并
绕的方法，来减小了趋肤效应对电感Q值的影响，从而提
高DC-DC的转换效率;主回路中半导体开关管导通电阻的
大小直接影响电源的转换效率，新一代的功率场效应管的导
: X0 v+ E' u) V2 L# k1 G通电阻已做到小于0.10,开关的功率损耗相对较小，采用
6 A+ A) p- p' ~1 L/ J场效应管作为主回路的开关管，选用IRFI3710,其导通电阻
为0.0250;工作频率与效率成正比，但频率选择高对电感
1 Z6 u9 `" w/ M: r: k9 g磁芯材料要求也高。根据开关电源效率的要求，选择的工作
频率在不影响电感性能的情况下要尽可能的高。
(3)显示键盘模块设计:显示键盘的MCU和控制系统.
MCU之间采用串行通信方式进行数据通信，用液晶屏显示
5 c5 H  l9 b/ \) h* T) A% `! p实时电压，电流数值以及电源回路的工作状;通过触摸屏对
输出电压进行设定和步进调整。
- N6 N/ r( x1 j: B) S2电源设计和测试结果
" r$ E% b3 L: O% ~采用上述设计方案，设计- -种中功率升压稳压电源，技
/ F1 L: u* k- S. k& L' x术要求为输入18V+3V交流，输出为36V/2A直流。DC-DC
转换模块电路如图3所示。

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9 g& }, H  t9 T" g# x4 d. J  [. R附件下载：

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控制回路中的PWM与AD转换都是由AD型单片机(STCI2C5410AD)[2)实现的

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