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一、開關電源設計方案1
開關電源控制核心模塊,包括開關電源控制器和配套的必要外圍電路、反饋回路和繼電器切換電路。這一模塊的作用是完成開關電源最基本的功能,包括降壓、升壓和恒流等。其中開關電源控制器采用LM2576-ADJ,這是具有可調電壓輸出的開關電源控制芯片,內置PWM控制電路和驅動管,性價比高。此芯片最大輸入電壓為37V,輸出通過反饋電阻分壓,可在1.25V~ 35V范圍內調整,輸出電流可以達到3A,滿足題目設計要求。反饋回路中進行比較、差分放大的電路采用CMOS型集成運放TLC2262,具有功耗低、精度高、滿幅輸出范圍大、線性度好等特點,適合在本設計電路中應用。
單片機控制模塊,包括單片機和相應的A/D、D/A轉換模塊、繼電器切換控制模塊,以及人機交互接口。這一模塊的作用是通過單片機輸出的D/A轉換信號和繼電器切換控制信號,對開關電源核心模塊進行控制,從而實現(xiàn)程序控制升壓、降壓和電路切換的功能。模塊中的單片機采用C8051F330D,為增強型51內核單片機,集成了10位ADC和10位DAC,滿足設計精度需要。人機交互接口采用CH452L集成數(shù)碼管顯示和鍵盤控制器,完成數(shù)據(jù)顯示和鍵盤輸入的功能。擴展要求中的參數(shù)掉電記憶功能,由串行E2PROM芯片 AT24C08完成。
輔助電源模塊完成從220V到系統(tǒng)所需各路電源的變壓、整流、降壓等工作。輔助電源模塊通過整流提供兩路直流輸出,一路給開關電源的核心模塊提供輸出所需的足夠能量,另一路由LM2576和LM1117穩(wěn)壓給單片機和其他控制模塊提供控制需要的較低壓直流電。
二、開關電源設計方案2
所設計的電源參數(shù)如下：輸入電壓為50(1±10%)V,輸出電壓為3.3V,電流為20A,工作頻率為100kHz。由于有源鉗位采用的是FLYBACK型鉗位電路，它的鉗位電容電壓為：
Vc=Vin
所選用的控制IC芯片為UC3844，它的最大占空比為50%，所以電容上的電壓最大為Vin，電容耐壓為60V以上，只要選取足夠大即可保證電路能正常工作，本電路所選取的鉗位電容為47μF/100V。
有源鉗位管S1的驅動必須跟變壓器原邊的地隔離開，而且S1的驅動信號必須跟開關管S驅動信號反相，使用UCC3580可以實現(xiàn)兩個管子的驅動，可是這個芯片并不常見，因而這里選用UC3844跟IR2110組合。UC3844出來的控制信號用來作為IR2110的低端輸入，其反相信號作為IR2110的高端輸入，IR2110的高端驅動通過內部自舉電路來實現(xiàn)隔離。這樣，我們就達到了驅動兩個開關管的目的。
在輸出整流電路中，當續(xù)流二極管(即SR的反并二極管)受正向電壓導通時，應及時驅動SR導通，以減小壓降和損耗。但為了避免SR與SR1同時導通，造成短路事故，必須有“死區(qū)”時間，這時仍靠二極管D導通。SR的開關瞬時要與續(xù)流二極管的通斷瞬時密切配合，因此對開關速度要求很高。另外，從成本綜合考慮，選用IRL3102。
變壓器的設計跟一般正激式變換器變壓器設計差不多，只是要考慮同步整流管的驅動。所選用的同步整流管的驅動開通電壓為4V左右，電路輸出電壓為3.3V，輸出端相當于一個降壓型電路，占空比最大為0.5，所以變壓器副邊電壓至少為6.6V。因為MOSFET的柵-源間的硅氧化層耐壓有限，一旦被擊穿則永久損壞，所以實際上柵-源電壓最大值在20～30V之間，如電壓超過20V，應該在柵極上接穩(wěn)壓管。
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