楊書卉 馮文仙
【摘要】:本系統是基于推挽電路設計一款24V直流電源,首先對整個設計方案做了全面分析,然后對硬件電路中主控制電路、電壓檢測電路以及DC-DC功率變換電路展開分析,最后介紹了本設計的主程序流程圖。
【關鍵詞】:直流電源 主控制電路 電壓檢測電路 DC-DC功率變換
設計方案分析
1.1控制芯片的選擇
本系統選用的控制芯片為STC12單片機,無論是STC12單片機的價格,還是芯片含有的控制指令、開發(fā)環(huán)境以及外部電路都非常符合推挽電路開關電源的設計。此外,該芯片可以實現8路10位的AD采集,用于模擬電壓的采集更加精準可靠。
1.2驅動芯片
由于輸出電壓為24V,所以在選擇的驅動芯片的工作電壓必須在30V以上,SG3525 芯片工作范圍在8-35V,滿足設計要求,并且這款芯片具有優(yōu)良的驅動能力,不僅能夠為驅動電路提供較為穩(wěn)定的基準源,還可以靈活的設置死區(qū)時間,這樣降低了系統設計的難度系數。
1.3 功率開關管
功率開關管的設計需要先計算最大電流I(max),根據設計要求可知輸出電壓為24V,開關電源需要的效率n為0.9,輸出電流為4A,輸入電壓為10V-16V之間,可得:
由于推挽變壓器存在漏感,還要設計裕量,所以選擇的開關管耐壓值應該為最大輸出電壓的3倍左右,額定電流也要是最大電流的2倍以上,所以選用了現價比較高的RU190N08作為本設計的功率開關管。
1.4整流二極管
整流二極管的設計要綜合考慮導通時間、導通電壓以及恢復時間,并輸出電壓在可承受的導通電壓范圍內,可得:
式中Urd為方向電壓,n為變壓器的變比系數,輸出電壓為24V,輸入電壓為12V,所以n為 2,算的方向電壓為32V,綜合考慮選用了HER503作為該設計的整流二極管,HER503方向擊穿電壓為100V,回復時間為50nS,滿足設計要求。
1.5濾波器的設計
濾波器的設計需要計算濾波電容的容值,濾波電容的選擇會影響到輸出電壓的穩(wěn)定性,濾波電容Po可由公式:
PO=Cf(U2p-U2v)*n≈924uF
故選用35V,1000uF的鋁電解電容。
硬件電路設計
2.1主控制電路設計
主控制電路如圖1所示,控制芯片為STC12單片機,僅顯示主控制電路的部分原理圖。
2.2 功率變換電路
功率變換電路如圖2所示,可知推挽電路設計中共有兩個RU190N08,這樣一個功率開關管處于導通狀態(tài),另一個則處于截止狀態(tài),負責正負半周期的波形放大,此外整流部分也采用參數一樣相互對稱的整流二極管,還能起到續(xù)流的作用。推挽變壓器的輸出電壓為:
UO=2Dmax*Ui*Ns/Np
2.3電壓檢測電路
本設計的電壓檢測電路如圖3所示,其中R27與R28起到分壓的作用,再經濾波電容C38到運放電路中,輸出電壓再和LM324比較器作比較,將結果輸到單片機中,即可起到檢測電壓的作用。
【參考文獻】:
【1】姜艷姝,郭東,徐興.基于推挽電路的大功率直流電源設計[J].電氣傳動,2016,46(05):49-52.
【2】白志青.基于UC3846的推挽正激DC-DC變換器的設計[J].科技信息,2013(22):224-225.
【3】郜登科,楊喜軍,王晗,奚良.24~42 V DC/DC汽車電源的設計[J].電力電子技術,2008(10):41-42.
姓名:楊書卉 出生年月:1997年6月12日 性別:女 民族:漢 籍貫:湖北省隨州市
當前職務:學生 學歷:大學本科 研究方向:電氣
第二作者姓名:馮文仙 單位:國防科技大學信息通信學院