基于SG3524的开关稳压电源的设计与开发.docx

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1、本文由heyongll80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S G 3 5 2 4的开关稳压电源的设计王剑斌钟海峰张文嘉(武汉大学电气工程学院湖北?武汉4 3 0 0 7 2 )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AT 89c 52和CPL D为控制核心。包括B o o s t电路、S G 3 5 2 4控制电路等主要功能电路。系统实现电压输出在3 03 6 V范围内可调。输出电流最大可达2 A,电压调整率小于3寒，效率达8 3. 7名。过流保护采用硬件检测方式

2、。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：TQ 1 5 3中图分类号：A文章编码：1007 3973 ( 2 0 0 9 ) 08-017-031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D C D C电路。主电源回 路主要可分为整流电路和D C 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

3、B o o s t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。DCDC变换的控制可采用PWM调制专用芯片.如量为叽一E) I o 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El。tf(Uo-E)I0k,化简得：U = +恤E= rhE,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。. V DSG 3 5 2 4, 1 1 4 9 4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

4、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AT 8 9 C 5 2和CPL D两部分。实现 功能有：1 .计算控制产生所需要的P W M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 .检饮I过流中断信号，判断有效后关断继电器；4 .控制系统A D / D A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

5、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 . 4 m II o本系统采用I R公司的I R F 5 4 0功率M。S F E T芯片，该 芯片为N沟道功率M。S FET.耐压为1 0 0 V,漏极最大电流为3 3 A.能满足D 0 D C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） SR3 6 0.其正向导通压降只有07 4 Vo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3 A,裕 度不够。故用二个并联

6、。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、Co则应满足：时间常数T = R* C Olio围1系统总结构图2 . 2PWM波形产生及控制系统采用PWM集成芯片S G 3524对Boos t电路中的2主要功能电路介绍2 . 1DC-DC电路设计与器件选择 如图2所示B o o s t原理图.当V处于通态时。电源E向MO S F E T进行控制。其波形产生原理为：通过将D A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

7、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1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U。恒值。设V处于通态时间为乙，此阶段电感上积蓄的能量为E I o ko当万方数据斟m论丘？ 2 0 0 9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MAX 7 0 5工I八几1 ;It-作特性为：当PF I上电压达1.2 5 V时，PFO引脚输出高电平作为巾断信号。系统要求1。=2. 5 A时过流保护动作.此时0.

8、111电阻上电压为0. 2 5 V。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 / D A电路系统需要一路D A信号.为SG 3 5 2 4提供直流电压，对DA芯片性能要求不高。选用11公司的1 2位串I = I DA芯片- TLV 5 6 1 6实现.其最高时钟可达4 0 M,输出精度也可达系统要求。DA参考基准源由REF 2 9 2 5提供。系统需要两路A D信号.分别采集电压测量和电流测量的直流信号.对A D芯片精度要求较高。选用r I I公司的1 2图4 SG 3 5 2 4应用电路与驱动

9、位串口 A D芯片ADS 7 8 8 6.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H0和L 0两路输出的信号之和，将H0和L 0两端并接后作为系统PWM波控制，占空比为0 1 0 0 %可调（若只用一路输出，占空比最大只能为5 0%）由DC DC电路原理可知，输出U。范围为E8。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：一黑 j 胁；59kHz由SG 3 5 2 4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1 R 2 1 1 2为专用于MOSFET和IG B

10、 T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W笋计算效率。系统功率损耗主要包括：（1 ） MO S F E T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MO S F E T、整流二极管器件；（3 ）合理选择电感

11、，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MAX 7 0 5,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3 0 V电压.调整过程为：当采样所得电压与 预没电压差值大于0.1 V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2 0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

12、光二极管发出警告信号。电路每隔3 s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u 2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？ 2 0 0 9年第8期（下）万方数据面与两丽PLC控制系统的抗干扰措施马继东(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：TQ 1 5 3措施中图分类号：A文章编码：1007 3973 2 0 0 9 ) 08-0 1 9-02 新疆?哈密 8 3 9 0 0 0

13、)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P LC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 /。设备相连.外来干扰很容易通过电源线或I / 0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

14、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 55C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8 5 %.以保证P L C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

15、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。2PLC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。.一一 1 ； b n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M t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P L C控制系统的安装和使用环境P L C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，1 1 = P f归。，其中P o =U o 1 o ,p = uin I hDC DC变换器效率的测量。当U2=18V,Uo = 36V, 1 0 = 2 A时，记录A I、VI和A 2、V2的值，由口 =号=孝鲁可