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程控开关稳压电源思路梳理之效率分析

来源: 作者:华仔 浏览:132

标签:

摘要:输出功率计算公式: =Po/Pi,输入功率计算公式:Pi=Ui Ii。由于题目要求DC/DC变换器(控制器)都只能由Uin端口供电,不能另加辅助电源,所以单片机及一些外围电路消耗功耗要尽量的低。为此,在设计本系统时采用超低功耗单片机MSP430F169,该系统集成了8路12位A/D和2路12位D/A,减少了外加A/D和D/A的功耗。提高效率主要是降低变换器的损耗,变换器的损耗主要有MOSFET导通

输出功率计算公式: =Po/Pi,输入功率计算公式:Pi=Ui Ii。

由于题目要求DC/DC变换器(控制器)都只能由Uin端口供电,不能另加辅助电源,所以单片机及一些外围电路消耗功耗要尽量的低。为此,在设计本系统时采用超低功耗单片机MSP430F169,该系统集成了8路12位A/D和2路12位D/A,减少了外加A/D和D/A的功耗。提高效率主要是降低变换器的损耗,变换器的损耗主要有MOSFET导通损耗、MOSFET开关损耗、MOSFET驱动损耗、二极管的损耗、输出电容的损耗和控制部分的损耗,这些损耗可以通过降低开关频率等方法来降低。

各级损耗主要有导通损耗、开关损耗、门级驱动损耗、二极管的损耗和输出电容的损耗。

具体损耗如下:

导通损耗和开关损耗,主要是针对开关管来说的,选取IRP540,功耗为0.4W。

另外一个主要损耗为二极管损耗,二极管正常导通压降为0.7V,损耗Pd=0.7V Ii。降低门级驱动和输出电容损耗,主要是通过选取低功耗的器件和低ESR的电容。

保护电路设计与参数设计

康铜电阻的大小选择:康铜丝主要起过流保护和测试负载电流两个作用。康铜丝接在整流输入地和负载地之间,越小越好,这样会使两个地之间的电压很小。但是如果太小的话,干扰问题会造成过流保护的误判,并且对于后级运放的要求也比较高。经过实验,选择0.1欧姆的电阻效果比较好。由于电阻太小,难以测量,所以先测得1欧姆的电阻,然后截取其长度的十分之一。

TL494片内有电流误差放大器,可用于过流保护。将康铜电阻上的压降与预先调好的值进行比较,若电流过大,输出高电平,阻止PWM信号产生,开关管处于关断状态,使输出电压降低,形成保护功能。一旦输出电压降低,导致输出电流降低,检测电压降低,电流误差放大器就会输出低电平,重新产生PWM波形,所以该电路具有自恢复功能。

数字设定及显示电路的设计

由于在输出端采样时测得反馈电压为输出电压的二十四分之一,即分压为1.5V时输出为36V,分压为0.834V时输出为30V,设计中采用了12位D/A转换精度为0.61mV(参考电压为2.5V),直接输出给TL494提供参考电压。此外还设置了三个A/D芯片,分别采集输出电压、输出电流和输入电流。为了降低功耗,设计中采用了128 64屏幕,显示内容多。当背光不使用时自动关闭,以降低功耗。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67
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