开关稳压电源在农业自动化中的应用(2)

　　2. 1 　开关管的选取

　　由于是PWM芯片直接驱动，因此驱动电流不大，考虑到效率问题，选用IRF540。它是电压控制器件，要求驱动电流很低，并且开关速度很快，导通电阻很小，这样既减少了开关损耗，也降低了本身寄生电阻的损耗。

　　2. 2 　输入整流二极管的选取

　　由于集成整流桥用于整流滤波，易引起整流管过热，其输出电压过低，导致负载电压不稳。因此采用共阴极肖特基二极管取代。

　　2. 3 　输出整流二极管的选取

　　考虑到效率要求，选用了肖特基二极管，速度快且压降低。

　　2. 4 　变压器的绕制方法

　　选用EI 变压器，工作频率为30kHz ,计算匝伏比： N/ V = Ton/ （ΔB ×Ae） ,原边绕组匝数： Np= Vinmin ×（ N/ V） ,副边绕组匝数： N2 = （ Vo + Vd + Io ×R）×（ N/ V） ,设置的匝数比为10∶32 ,线径0. 7 mm,初级双线并绕，次级单线绕制。该设计方法能最大限度地提高效率。

　　2. 5 　整流管的输出稳压

　　由于18 V 经整流滤波后达到25V ,因此选用了耐压值为1 000μF/ 50 V 的大电容来稳压。

　　2. 6 　LC滤波参数设计

　　根据电感最大贮能值0. 5 ×L ×I ×I 确定电感峰值电流Imax = Io + 2 ×VoToff / L （Toff 为关断时间） ,匝数N 应进行取整，当匝数少电流大时，应尽量避免取半匝的情况。经计算后选取电感量为10 mH,电容为4 700μF。

　　2. 7 　保护电路设计

　　采用LM358 和LM193 作为过流采样比较器。若负载过流，比较器输出高电平给单片机，单片机查询端口作出判断给SG3525 的shut 口一个高电平，同时把1 个三极管打通给负载一个5 V 电压再次检测负载状态；若过流拆除通过LM393 比较器给单片机一个高电平，那么单片机给shut 端低电平来开启SG3525。若未拆除，过载单片机循环查询等待拆除。

      3 　运行情况与分析

　　在该设计中，采用的试验手段及仪器如下。

　　（1） 输出电压调整范围的测试。通过51 控制改变DC2DC变换器的电源电压值，从而达到调整输出电压的目的。用万用表测试电压值。

　　（2） 最大输出电流的测试。通过调整负载电阻的值来调整输出电流，当负载短路时输出电流最大。

　　（3） 电压调整率Su 的测试。在给定的输入电压从15～21 V 变化时，用5 位半的数字表分别测出负载电压的最大变化量，然后除以负载电压就可以计算出Su。用同样的方法可以测出Si 。

　　（4） 输出电压纹波Vpp。用交流调压器设定U2 为18 V ,负载电压为36 V ,电流为2 A 时，用模拟示波器测量纹波电压峰峰值。

　　（5）DC2DC 的变换效率。分别用5 位半的数字表测得负载电压和电流与DC2DC 变换器的输入电压和电流，然后计算出输入和输出功率，便可计算出效率。

　　该系统在实验室中进行了测试，其测试数据表如表1～4所示。

　　通过测试，该稳压电源具有过流、过压保护功能。可见，该电源的稳压性能指标较高，控制输出具有可调性。

　　4 　结语

　　本文设计的稳压电源采用性能稳定常用的PWM 芯片SG3525 来进行反馈调整稳压，并通过51 单片机来设定输出电压，功放电路采用MOS 管搭建的双端推挽方式，提高了电源效率。