基于单片机的开关检测电路设计

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1、姓名：樊建威学号：0801500213基于单片机的开关检测电路设计本文对基于单片机控制的开关电源的可选设计方案进行对比分析,指出最优设计方案,并举出实例———一种基于单片机89C51与典型PWM控制芯片TL494相结合而实现输出电压可调的开关稳压电源电路,对设计基于单片机控制的开关电源有很好的参考价值。1.引言开关电源是利用现代电力电子技术控制功率开关管(MOSFET,IGBT)开通和关断的时间比率来稳定输出电压的一种新型稳压电源。各种电子、电器设备领域,计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。利用单片机控制的开关电源,可使开关电源具备更加

2、完善的功能,智能化进一步提高,便于实时监控。其功能主要包括对运行中的开关电源进行检测、自动显示电源状态;通过按键进行编程控制;进行故障自诊断,对电源功率部分实现自动监测;对电源进行过压、过流保护;进行实时控制等。2.基于单片机控制的开关电源的可选设计方案由单片机控制的开关电源,从对电源输出的控制来说,可以有三种控制方式,因此,可供选择的设计方案有三种:(1)单片机输出一个电压(经D/AC芯片或PWM方式),用作开关电源的基准电压。这种方案仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压,可以用按键设定电源的输出电压值,单片机并没有加入电源的反馈环,电源电路并没有什么改动。这种方式最简单。(

3、2)单片机和开关电源专用PWM芯片相结合。此方案利用单片机扩展A/D转换器,不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差,调整D/A转换器的输出,控制PWM芯片,间接控制电源的工作。这种方式单片机已加入到电源的反馈环中,代替原来的比较放大环节,单片机的程序要采用比较复杂的PID算法。(3)单片机直接控制型。即单片机扩展A/DC,不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差,输出PWM波,直接控制电源的工作。这种方式单片机介入电源工作最多。3.最优设计方案分析3.1三种方案比较第一种方案:单片机输出一个电压(经D/AC芯片或PWM方式),用作开关电源的基准电压。这种方案

4、中,仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压,没有什么实际性的意义。otherstaffoftheCentre.Duringthewar,ZhuwastransferredbacktoJiangxi,andDirectorofthenewOfficeinJingdezhen,JiangxiCommitteeSecretary.Startingin1939servedasrecorderoftheWestNorthOrganization,SecretaryoftheSpecialCommitteeAfterthevictoryofthelongMarch,hehasbeentheN

5、orthwestOfficeoftheFederationofStateenterprisesMinister,ShenmufuguSARmissions,DirectorofNingxiaCountypartyCommitteeSecretaryandrecorderoftheCountypartyCommitteeSecretary,Ministersand第二种方案:由单片机调整D/AC的输出,控制PWM芯片,间接控制电源的工作。这种方案中单片机可以只是完成一些弹性的模拟给定,后面则由开关电源专用PWM芯片完成一些工作。在这种方案中,对单片机的要求不是很高,51系列单片机已可胜

6、任;从成本上考虑,51系列单片机和许多PWM控制芯片的价格低廉;另外,此方案充分解决了由单片机直接控制型的开关电源普遍存在的问题———由于单片机输出的的PWM脉冲频率低,导致精度低,不能满足要求的问题。因此,单片机和PWM芯片相结合,是一种完全可行的方案。第三种方案:是最彻底的单片机控制开关电源,但对单片机的要求也高。要求单片机运算速度足够快,且能输出足够高频率的PWM波。DSP类单片机速度够快,但价格也很高,占电源总成本的比例太大,不宜采用。廉价单片机中,AVR系列最快,具有PWM输出,但AVR单片机的工作频率仍不够高,只能是勉强使用。3.2比较分析后的结论。通过以上比较分析,我认

7、为:第二种方式,即单片机和开关电源专用PWM控制芯片相结合是目前基于单片机控制的开关电源的最优设计方案。4.基于89c51单片机控制的开关电源根据上述最优设计方案的结论,下面举出一个基于此最优方案下的实例,本实例根据典型PWM芯片TL494的应用特点,设计了一种基于单片机89c51辅助控制的正向变换器方式开关电源。4.1工作原理(1)电源软起动的实现正向变换器方式的开关电源在输入电压接通时,会产生极强的充电电流,因此需要通过软起动使输出电压平缓地上升。TL