第四讲 电源系统设计.ppt

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(5)输出滤波电容 实取滤波电解电容 E2为100UF/16V。 (6)MOS管选择 由于输入电压为10V,而最大额定输出电流为1A,故可选ONSEMI公司MOS管NTJS4160: BVDSS=30V,ID=3.2A,RON=60mΩ (7)续流二极管选择 选MBRS230肖特基二极管,其技术参数为: IAV=2A,VRRM=30V,IFSM=40A, VFM=0.5V(IAV=2A时) (8)过流保护电路 选过流保护采样电阻R5为0.1Ω,R6和R7为10KΩ,R8为220KΩ,R15为1KΩ,驱动三极管选S8050,过流保护继电器选12V/5A。 B、AC/DC开关电源设计 1.1 设计要求 已知条件: 输入电压 AC:85—256V 输出功率PO=15W 输出电压:7.5V 纹波电压: ±50mV 1.2 电路结构选择 考虑功率较小,可选择单端反激式,主要选择Advanced Power Integration 公司集成控制芯片: TOP202 VDS=700V, DMAX=0.6 P=15W—30W, FS=100KHZ 主要参数和电路结构见手册 B、光电组: C、电磁组: 三、程控电源设计 1. 设计任务   设计一个输出电压步进可调的数控电压源,并由数码管或LCD显示其电压输出值。具体要求如下: 输入电压:10V 输出电压:1.5~5V 输出步进单位:0.02V 输出纹波电压:50mV 输出额定电流:1A 输出电压由数码管显示 由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进增减 具有输出过流保护功能,输出电流达1.5A时,切断输出回路 2. 设计方案一 主要由线性三端可调稳压器LM317、单片机、数控电位器等组成,结构如下图所示。其核心设计思想是由数控电位器代替传统的机械结构电位器,再由单片机控制数控电位器的阻值大小,从而实现输出电压的步进。 图4-23 用LM317构成的程控电压源 (1)电位器阻值计算 这里 IR=50μA,为使负载开路时,也能使输出电压稳定,输出静态电流IQ必须大于5mA。 为此可得: 另外: 故当输出电压为1.5V时,令RW=0,代入上式可得R2值: 当输出电压为20V时,又可得: 所以RW=3750-50=3700Ω (2)数控电位器选择 由于输出电压调节步进单位为0.02V,故1.5~5V可调输出至少需有175个调节单位,为此可选128级双通道10KΩ的数控电位器ISL22326,用其内部两只10KΩ的电位器并联。ISL22326的内部结构如图4-25所示。 ISL22326主要技术参数: 电源电压:2.7V~5V 工作电流:3mA 电位器阻值:双路10k?,阻值位置掉电后保存 抽头级数:128级 抽头接触电阻:70Ω 控制接口:I2C串行通信 操作寿命:1000000次 图4-25 ISL22326的内部结构图 表4-4 ISL22326引脚描述 上述方案具有电路结构简单、成本低、易实施等优点,但是它的缺点也是明显的,那就是电源效率太低,尤其当输出电压为1.5V时,其系统效率最低。 3.设计方案二  (1) 单片机选择 考虑到BUCK电路的开关工作频率需在20Khz以上,故选用总线频率高,并自身带PWM发生器的单片机较合适,为此选用Freescale公司的MC9S08SH8单片机,单片机引脚排列如图4-27所示。 图4-27 SH8单片机引脚排列 SH8主要技术参数: 电源电压2.7V~5V 总线频率20MHz 12通道10位ADC 2通道PWM发生器 SPI、I2C、UART通信接口各1个 最多18个外部I/O接口 程序存贮器8KB,512B RAM I/O口最大工作电流±25mA 通过VDD的最大工作电流120mA 本设计方案所需单片机的I/O口分配: A/D通道2路 PWM输出1路 “+”、“-”按键2路 过流保护继电器1路 LED或LCD显示需11个普通I/O口 故SH8实际共用16根I/O,选其内置振荡器工作方式,BUS频率选20MHZ,PWM选9位,此时单片机实际产生的PWM频率可达50KHZ。 (2) MOS管驱动电路 本设计方案中驱动电路IC2起两个作用,一是实现电平转移,二是增大驱动电流,降低开关管功率损耗。常用的驱动芯片有IR、ON、ST、NXP等公司生产,在本电路中选用IR公司的IR2111,利用其高端(HO)驱动

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