基于SG3524的开关稳压电源的设计

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。

￡． ＶＤ

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 ｛

Ｉ八 几 ｉ； ＼ ＼ 一 ＼ Ｉ 々 ｔ ‘ ＼一

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Ｎ入 几ｉ

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％