全国电子设计大赛——开关稳压电源报告

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1、开关电源模块并联供电系统摘要：本设计的开关电源由隔离变压器、整流滤波和DC—DC变换网络组成。设计的关键是DC～DC变换器，它包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器等所有功率器件和控制模块，而控制模块的设计又是DC/DC的核心，我们使用PWM调制的专用芯片KA3525来实现DC/DC变换的控制模块。芯片内部集成了振荡器(由外接电阻电容来决定频率)，误差放大器，PWM调制器等，有保护电路和驱动电路。为达到电源数字化，显示实时电压值和使用按键步进输出电压值，采用了单片机AT89S52控制KA3525开关电源

2、模块的方法来实现。关键字：DC-DC变换器引言电源是所有用电设备的心脏．为设备提供动力。而直流开关电源是各种电源中应用范围最广和市场最大的一种，包括AC／DC和DC／DC。直流开关电源经过几十年的发展，集中了许多高新技术，包括新型功率半导体器件、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术，已经形成了具有高工作频率、高效率、高功率密度、高可靠性等特征的现代直流开关电源。1.1基本要求在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：（1）调整负载电压至额定输出功率状态，直流系统的直流输出电压U0=8.0+-0.4V。（2

3、）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60%。（3）调整负载电阻，保持输出电压U0=8.0+-0.4V，使两个模块输出电流之和I0=1.0A，且按I1:I2=1:1模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。（4）调整负载电阻，保持输出电压U0=8.0+-0.4V，使两个模块输出电流之和I0=1.5A，且按I1:I2=1:2模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。1.2发挥部（1）调整负载电阻，保持输出电压U0=8.0+-0.4V，使负载电流I0在1.5至3.5A之间变化时，两个模

4、块的输出电流可在（0.5至2.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。（2）调整负载电阻，保持输出电压U0=8.0+-0.4V,使两个模块输出电流之比和I0=4.0A且按I1：I2=1：1模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于2%。（4）额定输出功率工作状态下，进一步提高供电系统效率。（5）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阀值电流为4.5A（调试时允许有+-0.2A的偏差）。二、系统设计2.1方案选择方案一：单片机来实现整个系统的控制。布线简单，硬件设计节省时间；控制软

5、件编程工作量大、难度大；所有的控制都由单片机来实现，对单片机的硬件资源要求很高,这是单片机难于实现的。方案二：DC-DC主回路拓扑采用MOSFET型DC-DC降压方式，如图1。使用单开关管，能降低开关管损耗，且控制容易，电路较为简洁，但在功率较高的情况下，电感设计要求较高，经验成分多，设计不好会造成过大的冲击电流，影响效率也容易使开关管损坏。采用集成的开关电源控制芯片KA3525，外围器件少，PWM波形精确，性能良好。图1BOOST升压电路综合考虑，KA3525是高性能固定频率电流控制型控制器，专为离线和直流至直流变化器应用而设计，

6、可具有可微调的振荡器、能进行精确地占空比控制、高增益误差放大器，扩展能力强，与单片机搭配，对系统的控制更为方便。故本次设计我们选用方案二。三系统硬件电路设计3.1系统整体框图系统采用推挽式结构做DC/DC降压，采用脉宽调制集成控制器KA3525做功率主控核心，AT89S51为辅助控制芯片，单片机通过AD、DA和外扩键盘对系统输出电压电流进行实时采样和监测，并对输出电压程控调节。系统以1*4键盘和1602液晶作为输入输出器件。3.2启动电路启动电路图如图3，输入的220V交流电经过桥式整流以及C1C2滤波过后变成脉动的直流电压，此电压

7、经通过电阻R2分压给UC3842提供启动电压，当电压达到16v时达到芯片的启动电压，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，UC3842的启动电压大于16V，启动电流仅1mA即可进入工作状态。处于正常工作状态时，工作电压在10～34V之间，负载电流为15mA。超出此限制，开关电源呈欠电压或过电压保护状态，无驱动脉冲输出。3.3PWM脉冲控制驱动电路PWM脉冲控制驱动电路如图4所示，UC3842误差放大器的输出端脚l与反相输入端脚2之间外接补偿网络R3、C2。R3、C2的取值取决于UC3842环路电压增益、额定输出电流和输出电容，通过改变

8、R3、C2的值可改变放大器闭环增益和频响。为使环路得到最佳补偿，可测试环路的稳定度，测量I0脉动时输出电压V0的瞬态响应来加以判断。当UC3842的脚③电压升高超过1V或脚1电压降到1V以下，都可使PWM比较器输出高电平，造成PWM锁