基于LM2576的多功能開(kāi)關(guān)電源設計

引言

　　隨著(zhù)電源技術(shù)的飛速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源以其功耗小、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應用。目前開(kāi)關(guān)電源也正在朝著(zhù)集成化與多功能化的方向發(fā)展。本文以大學(xué)生電子設計競賽為背景，介紹一種性?xún)r(jià)比高、功能較強的實(shí)用開(kāi)關(guān)電源設計方案。

　　競賽內容為設計具有單路恒壓輸出功能的開(kāi)關(guān)電源，輸出電壓范圍為0 ~ 15 V,步進(jìn)100 mV;輸出電流不小于1 A,紋波300 mV以下；調整過(guò)程用單片機完成，并提供數字顯示功能。

　　方案論證及設計

　　開(kāi)關(guān)電源控制核心模塊，包括開(kāi)關(guān)電源控制器和配套的必要外圍電路、反饋回路和繼電器切換電路。這一模塊的作用是完成開(kāi)關(guān)電源最基本的功能，包括降壓、升壓和恒流等。其中開(kāi)關(guān)電源控制器采用LM2576-ADJ,這是具有可調電壓輸出的開(kāi)關(guān)電源控制芯片，內置PWM控制電路和驅動(dòng)管，性?xún)r(jià)比高。此芯片最大輸入電壓為37V,輸出通過(guò)反饋電阻分壓，可在1.25V~ 35V范圍內調整，輸出電流可以達到3A,滿(mǎn)足題目設計要求。反饋回路中進(jìn)行比較、差分放大的電路采用CMOS型集成運放TLC2262,具有功耗低、精度高、滿(mǎn)幅輸出范圍大、線(xiàn)性度好等特點(diǎn)，適合在本設計電路中應用。

　　單片機控制模塊，包括單片機和相應的A/D、D/A轉換模塊、繼電器切換控制模塊，以及人機交互接口。這一模塊的作用是通過(guò)單片機輸出的D/A轉換信號和繼電器切換控制信號，數模轉換器，又稱(chēng)D/A轉換器，簡(jiǎn)稱(chēng)DAC，它是把數字量轉變成模擬的器件。D/A轉換器基本上由4個(gè)部分組成，即權電阻網(wǎng)絡(luò )、運算放大器、基準電源和模擬開(kāi)關(guān)。模數轉換器中一般都要用到數模轉換器，模數轉換器即A/D轉換器，簡(jiǎn)稱(chēng)ADC。

　　輔助電源模塊完成從220V到系統所需各路電源的變壓、整流、降壓等工作。輔助電源模塊通過(guò)整流提供兩路直流輸出，一路給開(kāi)關(guān)電源的核心模塊提供輸出所需的足夠能量，另一路由LM2576和LM1117穩壓給單片機和其他控制模塊提供控制需要的較低壓直流電。

　　以上描述的總體設計原理見(jiàn)圖1。

　　圖1 系統的模塊結構和設計原理框圖

　　硬件電路設計

　　降壓型電路原理和設計

　　采用LM2576構成的降壓電路如圖2所示，輸出電壓經(jīng)R1和R2分壓取樣后送到減法器的正輸入端，負端接VSET。VSET信號是單片機給出的電壓信號，輸出的取樣電壓減去D/A轉換電壓后得到誤差信號。再將誤差信號加上參考電壓（VREF）1.23V, 將此結果送到LM2576的反饋端。

　　圖2 降壓型（Buck）基本電路

　　相比于傳統的直接反饋，本