基于SG3524的开关稳压电源的设计.txt真正的好朋友并不是在一起有说不完的话题,而是在一起就算不说话也不会觉得尴尬。你在看别人的同时,你也是别人眼中的风景。要走好明天的路,必须记住昨天走过的路,思索今天正在走着的路。 本文由heyong1180贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 基于SG3524的开关稳压电源的设计
口王剑斌钟海峰 张文嘉
(武汉大学电气工程学院湖北?武汉430072) 摘要:本系统设计一种高效率、易控制的开关稳压电源。系统的实现基于PWM没控制下的DC—DC转换原理,系统 以单片机AT89C52和CPLD为控制核心。包括Boost电路、SG3524控制电路等主要功能电路。系统实现电压输 出在30~36V范围内可调。输出电流最大可达2A,电压调整率小于3鬈,效率达83.7名。过流保护采用硬件检测方
式。可靠性强,实时性好。 关键词:Boost电路PWM控制过流保护 中图分类号:TQl53 中图分类号:A
文章编码:1007—3973(2009)08-017-03 1
系统总体设计方案
V处于断态时E和L共同向电容C充电。并向负载R提供 能量。设V处于断态的时间为k,则此阶段电感L释放的能
整个系统的硬件部分可分为三部分:主电源回路。PWM 控制及驱动部分和采样保护部分。主电源回路是整个系统 的主要部分。交流输入电压经一次不可控整流滤波电路平 滑滤波后,将得到的直流电压送至DC—DC电路。主电源回 路主要可分为整流电路和DC—DC变换两部分.后者决定了 系统功能能否实现及效率的高低。本系统Boost电路的电感 选择及开关器件的选择与连接都至关重要.决定整个系统
的性能。DC—DC变换的控制可采用PWM调制专用芯片.如
量为叽一E)I。t扪当电路工作于稳态时,一个周期T中电感L
积蓄的能量与释放的能量相等。即E1。tf(Uo-E)I。k,化简得: U=+-恤E=r h
E,由工作原理可知,电感L、开关管、二极管 t正
的选择对DC—DC电路工作特性起决定性作用。
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SG3524,11494等芯片内部集成了振荡器(外接电阻电容来 决定频率)、误差比较器、调制器等,使整个系统控制简单、 稳定性较好。系统过流保护选择用硬件监测的方式,当输出 电流超过预设值后可由电路直接发中断给单片机.继电器 保护快速动作,可靠性强,实时性好。保护动作后,利用蜂鸣 器和发光管实现过流报警。经过一段时间后自动重合继电 器,使电路恢复工作。通过键盘和LCD与用户交互。键盘可 直接输入所要求的输出电压,也可步进输入.LCD实时显示 系统状态及输入信息。 系统软件包括单片机AT89C52和CPLD两部分。实现 功能有:1.计算控制产生所需要的PWM波形;2.通过比较预 设电压值与测量所得的电压值调整PWM波形直到满足要 求,实现闭环控制;3.检钡I过流中断信号,判断有效后关断继 电器;4.控制系统AD/DA芯片正常工作;5.基本键盘功能和 LCD显示。系统结构图如图I所示。 圈2 Boost原理圈 尺
为使电路工作在电感电流临界连续模式下。减小负载 电流脉动,且保证功率传递,需要选用大小适中的电感L,经
试验测取L:I.4mH。
本系统采用IR公司的IRF540功率MOSFET芯片,该 芯片为N沟道功率MOSFET.耐压为100V,漏极最大电流 为33A.能满足DODC转换器在输入电压、开关频率、输出 电流及减少损耗上的要求。 二极管选用肖特基势垒二极管(SBD)SR360.其正向导
通压降只有0.74V。正向损耗很小,且反相恢复时间短,正向 恢复过程不会有明显的电压过冲。由于其额定电流3A,裕 度不够。故用二个并联。 为抑制开关器件过电压和过电流。减小器件开关损耗, 开关器件两边都要连接缓冲电路。系统中MOSn’T和二极 管上都接有RC缓冲电路,其中,电阻与电容值的选择与开 关频率有关。设开关频率为f。电阻和电容为R、C。则应满 足:时间常数T=R*C《Ill。 围1
系统总结构图 2.2
PWM波形产生及控制 系统采用PWM集成芯片SG3524对Boost电路中的 2主要功能电路介绍 2.1
DC—DC电路设计与器件选择 如图2所示Boost原理图.当V处于通态时。电源E向
MOSFET进行控制。其波形产生原理为:通过将DA输出直 流电压与内部锯齿波比较生成所需PWM波。如图3所示。 由此可知。通过控制直流电压的幅值即可调节输出 PWM波的占空比。控制DC—DC电路输出。直流电压由单片 机控制DA产生,锯齿波频率由芯片外接电阻、电容确定:f.
电感L充电,充电电流基本恒定为l。,电容C上的电压向 负载R供电,因C值很大.基本保持输出电压为Uo恒值。设 V处于通态时问为乙,此阶段电感上积蓄的能量为EI。k。当
万方数据
——斟m论丘?2009年囊8捆(下)一 面!I一 四工程技术
与丽
过流保护电路如图5所示。电源保护芯片MAX705工 {
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作特性为:当PFI上电压达1.25V时,PFO引脚输出高电平 作为巾断信号。系统要求l。=2.5A时过流保护动作.此时 O.1ll电阻上电压为O.25V。故设置放大器放大倍数为5倍 即可满足过流保护要求。单片机在接收到中断信号后使系 统前端继电器动作。切断主电路电流。 2.5
图3波形产生原理
AD/DA电路 系统需要一路DA信号.为SG3524提供直流电压,对
DA芯片性能要求不高。选用11公司的12位串I=I DA芯片 TLV5616实现.其最高时钟可达40M,输出精度也可达系统 要求。DA参考基准源由REF2925提供。 系统需要两路AD信号.分别采集电压测量和电流测量 的直流信号.对AD芯片精度要求较高。选用rI’I公司的12 图4 SG3524应用电路与驱动
位串口AD芯片ADS7886.精度可满足系统要求。 3系统软件设计 整个系统软件流程如图6所示。
1.3“R}c)。由此产生的PWM波为HO和L0两路输出的信 号之和,将HO和L0两端并接后作为系统PWM波控制,占 空比为0—100%可调(若只用一路输出,占空比最大只能为 50%)由DC—DC电路原理可知,输出U。范围为E一∞。 即PWM波频牢为: 系
统中电路连接如图4所示。山电路连接可知,锯齿波频率也
r:旦:—黑j胁;59kHz
由SG3524产生的PWM控制信号需要经过驱动电路才 能用于控制MOSFET。本系统所用芯片1R2112为专用于 MOSFET和IGBT的高低双路驱动芯片。 2.3系统效率分析与计算
系统效率根据_=竽一≠笋计算效率。 系统功率损耗主要包括:(1)MOSFET管导通损耗、寄生 电容损耗、开关损耗等。这些与开关频率成正比;(2)稳压管 和整流二极管的通态与断态损耗;(3)缓冲电路上电阻功率 损耗;(4)若DC—DC电路工作在电感电流连续模式,由于能 量传递不完全使功率降低。(5)电感内阻损耗。由于电感内 阻的串联于输入端。当电流较大时,电感的内阻也变得不可 忽略。 根据以上分析,提高系统效率可通过以下措施: (1)尽量减小PWM波频率,减小开关损耗;(2)选用性 能优良的MOSFET、整流二极管器件;(3)合理选择电感,使 系统工作在临界连续模式。 2.4过流保护设计 本系统硬件辅助实现过流保护。通过电源监视芯片 MAX705,当电路巾电流超过预设值时,向单片机发出中断 信号,单片机接受并控制继电器动作。电路设计和控制都比 较简单,且灵敏度高,反应迅速。 圈6系统软件设计
初始化输出30V电压.调整过程为:当采样所得电压与 预没电压差值大于O.1V时,调整DA输出的直流电压,控制 PWM波做相应调整.即而实现输出电压向预设电压逼近。 在程序进行比较调整时。调整最多进行20次就显示当前 值.以免由于AD采样精度等原因进入死循环。 系统过流保护设置动作为:单片机检测过流中断信号 后,使继电器动作。同时使系统中的蜂鸣器与发光二极管发 出警告信号。电路每隔3s恢复继电器连接,重复过流保护动 作。 4系统测试 测试电压调整率时需要用自耦调压器控制u2变化;测 i 固5过流保护电路
试负载调整率时调整滑动变阻器控制输出电流变化;噪声 纹波电压在输出电压处用示波
器观测;效率的测试需要分
——斟m论丘?2009年第8期(下)—— 万方数据 面与两丽
PLC控制系统的抗干扰措施
口马继东
(新疆雅满苏矿业有限责任公司 摘要:本文对PLC控制系统的抗干扰措施作相关探讨。 关键词:P LC控制系统抗干扰 中图分类号:TQl53 措施 中图分类号:A 文章编码:1007-3973[2009}08-019-02 新疆?哈密839000) 系统中所使用的符种类型PLC.有的是集巾安装在控 制室.有的是分散安装在生产现场的各单机设备上.虽然它 们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境 中。但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置。在设 计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施.故 具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高 的可靠性.因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接 在工业环境使用。但是由于它直接和现场的I/O设备相连. 外来干扰很容易通过电源线或I/O传输线侵入。从而引起 控制系统的误动作。PLC受到的干扰可分为外部干扰和内 部干扰。在实际的生产环境下.外部干扰是随机的.与系统 结构无关.且干扰源是无法消除的。只能针对具体情况加以 限制;内部干扰与系统结构有关。主要通过系统内交流主电 路,模拟量输入信号等引起,可合理设计系统线路来削弱和 抑制内部干扰和防止外部干扰。要提高PLC控制系统的可 靠性,就要从多方面提高系统的抗干扰能力。 1
殊措施就可以直接在工业环境使用。但是在PLC控制系统 中,如果环境过于恶劣,或安装使用不当,会降低系统的可 靠性。PLC使用环境温度通常在0。C一55℃范围内,应避免 太阳光直接照射.安装位置应远离发热量大的器件,同时应 保证有足够大的散热空间和通风条件。环境湿度一般应小 于85%.以保证PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、浓 雾或粉尘的场合.需将PLC封闭安装。此外,如果PLC安装 位置有强烈的振动源,系统的可靠性也会降低,所以应采取 相应的减振措施。
2
PLC的电源与接地 PLC本身的抗干扰能力一般都很强。通常,只能将PLC 的电源与系统的动力设备电源分开配线。对于电源线来的 干扰。一般都有足够强的抑制能力。但足,如果遇上特殊情 况.电源干扰特别严重。.--l;bn接一个带屏蔽层的隔离变压器 以减少设备与地之间的干扰,提高系统的可靠性。如果一个 系统中含有扩展单元。则其电源必须与基本单元共用一个 开关控制,也就是说。它们的上电与断电必须Mt寸进行。良 好的接地是保证PLC安全可靠运行的重要条件。为了抑制
PLC控制系统的安装和使用环境 PLC是专为工业控制设计的.一般不需要采取什么特
别测量开关电源两侧的电压和电流,11=Pf归。,其中Po=Uolo, P“=UⅢIH
DC—DC变换器效率的测量。当U2=18V。Uo=36V,10=2A 时,记录AI、V1和A2、V2的值,由口=号=孝鲁可以算得
DC—DC变换器的效率。测量结果如表4-4。 山测试表格可知.平均电压调整率为0.182%,平均负载 调整率为0.25%,效率达83.7%,满足系统指标要求。由示波
21 29.6 0.13%
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