基于紅外遙控的數字調節開(kāi)關(guān)電源設計與實(shí)現

基于紅外遙控的數字調節開(kāi)關(guān)電源設計與實(shí)現

開(kāi)關(guān)穩壓電源以體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在電子通信、軍事裝備、交通運輸、工業(yè)設備等領(lǐng)域得到廣泛的應用。它是利用現代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源。開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成，和線(xiàn)性電源相比，二者的成本都隨著(zhù)輸出功率的增加而增長(cháng)，但增長(cháng)速率各異。線(xiàn)性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開(kāi)關(guān)電源，這一點(diǎn)稱(chēng)為成本反轉點(diǎn)。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng )新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)也在不斷地發(fā)展，成本反轉點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開(kāi)關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。本文介紹一種以89S52單片機為核心，以MOSFET為主開(kāi)關(guān)管，用PWM調節相結合的方法，使輸出電壓連續可調的開(kāi)關(guān)電源。

開(kāi)關(guān)電源設計總體分析

1 開(kāi)關(guān)電源原理
開(kāi)關(guān)電源通過(guò)電路控制開(kāi)關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止，將直流電轉化為高頻率的交流電并提供給變壓器進(jìn)行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓。開(kāi)關(guān)變壓器可以做得很小，而且工作時(shí)溫度不很高，成本很低。其大體可以分為隔離和非隔離兩種,隔離型的必定有變壓器,而非隔離的未必一定有。

開(kāi)關(guān)電源的工作流程是:
①交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流；
②通過(guò)高頻PWM(脈沖寬度調制)信號控制開(kāi)關(guān)管,將直流電壓加到開(kāi)關(guān)變壓器初級上；
③開(kāi)關(guān)變壓器次級感應出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負載；
④輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達到穩定輸出的目的。
交流電源輸入時(shí)一般要經(jīng)過(guò)扼流圈一類(lèi)的東西,過(guò)濾掉電網(wǎng)上的干擾，同時(shí)也過(guò)濾掉電源對電網(wǎng)的干擾；在功率相同時(shí),開(kāi)關(guān)頻率越高,開(kāi)關(guān)變壓器的體積就越小,但對開(kāi)關(guān)管的要求就越高；開(kāi)關(guān)變壓器的次級可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭，以得到需要的輸出；一般還應增加一些保護電路,比如空載、短路等，否則可能會(huì )燒毀開(kāi)關(guān)電源。

2 本設計框圖
本設計以MCU為核心，輸入為電網(wǎng)電壓，通過(guò)友好的鍵盤(pán)液晶交互方式，完成連續可調的電源輸出。電網(wǎng)電壓通過(guò)輸入回路中的整流器和濾波器轉換為直流電壓輸入高頻變換器，經(jīng)高頻變換器轉變?yōu)楦哳l脈沖方波電壓，再通過(guò)輸出回路中的高頻整流器和濾波器變成直流電壓供給負載。整個(gè)系統設計框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

系統硬件設計
AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K可編程Flash存儲器。以其為核心，系統主要組成部分有：采集信號的調理模塊，脈寬輸出信號驅動(dòng)模塊，過(guò)流、過(guò)壓保護模塊，人機交互接口模塊，聲光報警報警模塊，RS232模塊。其中，采用紅外遙控模塊是系統的一大特色。系統結構如圖2所示。

圖2 系統硬件結構

輸出電壓、輸出電流、輸入電壓等采集信號調理電路主要由精密運算放大器組成，通過(guò)差動(dòng)、比例運算放大，消除信號的共模干擾，把采集信號調理成標準的0～5V電壓信號，經(jīng)ADC輸入給單片機處理。PWM輸出驅動(dòng)電路主要是把89S42單片機輸出的PWM的信號進(jìn)行放大。過(guò)流、過(guò)壓保護主要由傳統的繼電器，組合邏輯電路組成。當單片機控制電路檢測到輸出過(guò)壓、過(guò)流或輸入過(guò)壓的時(shí)候，單片機輸出開(kāi)關(guān)量到組合邏輯電路，執行相應的應急處理。

人機交互接口是電源系統很重要的部分?？紤]到開(kāi)關(guān)電源的商業(yè)化、產(chǎn)品化的需要，使用了128×64液晶顯示單元。單片機的數據可通過(guò)串口送到液晶屏顯示出來(lái)。此外，采用了鍵盤(pán)輸入和紅外遙控輸入兩種方式，可以在惡劣環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品和用戶(hù)的交互。系統電路圖如圖3所示。

圖3 X51系統電路