一種低壓程控電源的設計

從表1及圖5可以看出，在提供了驅動(dòng)電源后，利用TLP250就可以很容易地實(shí)現驅動(dòng)電路與主電路的接口，當光耦導通時(shí)，V1導通，VCC近似等于Vo，此時(shí)輸出到MOSFET上的柵漏電壓近似為15V;當光耦截止時(shí)，V2導通，Vo近似等于GND，此時(shí)輸出到MOSFET上的柵漏電壓近似為-9V。

4 驅動(dòng)電路與控制電路的接口

由于在本設計中，采用單片機作為測量系統的核心，因此，控制電路的核心也采用單片機，為了節約單片機的IO口，采用一片74LS175作為控制信號的鎖存器。驅動(dòng)電路與控制電路的接口電路如圖6所示。

在圖6中，AD0—AD3為低四位數據總線(xiàn)，CLK2為譯碼器與單片機讀寫(xiě)信號配合給出的觸發(fā)信號。在測量過(guò)程中，當需要改變電源的狀態(tài)時(shí)，直接將數據寫(xiě)入到74LS175中并鎖存，就可以據此控制各個(gè)橋臂的導通與關(guān)斷。在此需要注意的是，在調試過(guò)程中一定不要給出錯誤的數據，造成橋臂直通，從而使得MOSFET永久損壞。

圖6 驅動(dòng)電路與控制電路接口電路

5 保護電路設計

5.1 過(guò)電壓保護電路設計

在本設計中，由于電源容量?jì)H為500W，因此，可以采用簡(jiǎn)單的RC吸收電路。電路圖如圖7所示。

圖7 RC吸收電路

將圖7所示的電路并聯(lián)到MOSFET兩端即可有效限制沖擊過(guò)電壓。電容的參數可以通過(guò)實(shí)測來(lái)計算，也可以簡(jiǎn)單地選取MOSFET極間電容的2倍，電阻的參數與開(kāi)關(guān)頻率有關(guān)。

5.2 過(guò)電流保護電路設計

在本設計中，由于電源容量不大，因此，考慮采用晶體管過(guò)電流保護電路，如圖8所示。

在圖8中，R1—R10為1Ω的標準電阻，功率為2W，當電流超過(guò)預定值時(shí)，在并聯(lián)電阻上的壓降超過(guò)0.7V，三極管導通，此時(shí)，MOSFET將因柵源極間承受反向電壓而截止，從而切斷主電路;當電流值正常時(shí)，MOSFET正常導通，不會(huì )影響電路的正常工作。這種電路的缺點(diǎn)在于，如果電路中出現時(shí)斷時(shí)續的過(guò)電流時(shí)，MOSFET將會(huì )不斷地動(dòng)作。為此，在圖3中還加入了其他保護元器件。

圖8 過(guò)電流保護電路

從圖3可以看出，為了防止主電路整流側過(guò)流損壞，在變壓器副邊設置了空氣開(kāi)關(guān)。在此需要說(shuō)明的是，此開(kāi)關(guān)不能設置在變壓器原邊，以避免因勵磁涌流而誤動(dòng)作。在逆變部分還加入了小電感，以防止電流變化造成的損壞，串入快速熔斷器作為晶體管過(guò)電流保護的后備保護。

MOSFET管柵源極間的保護電路在很多文獻中已經(jīng)給出，在此不再多述[3]。

6 結語(yǔ)

將MOSFET應用于自動(dòng)測量領(lǐng)域，采用單片機作為測量系統的核心，成功解決了自動(dòng)測量過(guò)程中需要控制電源狀態(tài)的問(wèn)題。利用此電路不僅可以自動(dòng)倒換電源極性及實(shí)現電源的程控關(guān)斷，而且，在MOSFET開(kāi)關(guān)頻率允許的前提下，還可以利用此電路編程實(shí)現任意的SPWM波形。

此設計結構緊湊，可控性高，且成本較低，在測量試驗中取得了滿(mǎn)意的效果，體現了程序控制的優(yōu)勢。