程控開(kāi)關(guān)穩壓電源思路梳理之效率分析

效率的分析

輸出功率計算公式：η=Po/Pi，輸入功率計算公式：Pi=Ui×Ii。

由于題目要求DC/DC變換器(控制器)都只能由Uin端口供電，不能另加輔助電源，所以單片機及一些外圍電路消耗功耗要盡量的低。為此，在設計本系統時(shí)采用超低功耗單片機MSP430F169，該系統集成了8路12位A/D和2路12位D/A，減少了外加A/D和D/A的功耗。提高效率主要是降低變換器的損耗，變換器的損耗主要有MOSFET導通損耗、MOSFET開(kāi)關(guān)損耗、MOSFET驅動(dòng)損耗、二極管的損耗、輸出電容的損耗和控制部分的損耗，這些損耗可以通過(guò)降低開(kāi)關(guān)頻率等方法來(lái)降低。

各級損耗主要有導通損耗、開(kāi)關(guān)損耗、門(mén)級驅動(dòng)損耗、二極管的損耗和輸出電容的損耗。

具體損耗如下：

導通損耗和開(kāi)關(guān)損耗，主要是針對開(kāi)關(guān)管來(lái)說(shuō)的，選取IRP540，功耗為0.4W。

另外一個(gè)主要損耗為二極管損耗，二極管正常導通壓降為0.7V，損耗Pd=0.7V×Ii。降低門(mén)級驅動(dòng)和輸出電容損耗，主要是通過(guò)選取低功耗的器件和低ESR的電容。

保護電路設計與參數設計

康銅電阻的大小選擇：康銅絲主要起過(guò)流保護和測試負載電流兩個(gè)作用?？点~絲接在整流輸入地和負載地之間，越小越好，這樣會(huì )使兩個(gè)地之間的電壓很小。但是如果太小的話(huà)，干擾問(wèn)題會(huì )造成過(guò)流保護的誤判，并且對于后級運放的要求也比較高。經(jīng)過(guò)實(shí)驗，選擇0.1歐姆的電阻效果比較好。由于電阻太小，難以測量，所以先測得1歐姆的電阻，然后截取其長(cháng)度的十分之一。

TL494片內有電流誤差放大器，可用于過(guò)流保護。將康銅電阻上的壓降與預先調好的值進(jìn)行比較，若電流過(guò)大，輸出高電平，阻止PWM信號產(chǎn)生，開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，使輸出電壓降低，形成保護功能。一旦輸出電壓降低，導致輸出電流降低，檢測電壓降低，電流誤差放大器就會(huì )輸出低電平，重新產(chǎn)生PWM波形，所以該電路具有自恢復功能。

數字設定及顯示電路的設計

由于在輸出端采樣時(shí)測得反饋電壓為輸出電壓的二十四分之一，即分壓為1.5V時(shí)輸出為36V，分壓為0.834V時(shí)輸出為30V，設計中采用了12位D/A轉換精度為0.61mV(參考電壓為2.5V)，直接輸出給TL494提供參考電壓。此外還設置了三個(gè)A/D芯片，分別采集輸出電壓、輸出電流和輸入電流。為了降低功耗，設計中采用了128×64屏幕，顯示內容多。當背光不使用時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，以降低功耗。