基于TOP234Y的电压可调数控开关电源设计(2)

3.3 数字调压控制电路

　　该模块包括计数控制电路和数模转换电路。电源整体输出电压为5至40V，步长值设计为0.2V，总计数次数为175次，故须采用八位二进制计数器。从0开始计数，计数到175，即二进制数的10101111，输出信号送数模转换器，并进行功率放大。因为ΔD与ΔIC成反比，即占空比的变化与IC的变化成反比。当IC变大时，占空比减小，输出电压降低，反之，当IC变小时，输出电压增大，所以在计数器的UP引脚接步减控制按钮，而DOWN引脚接步加按钮，计数器清零时输出电压最大，预置为最高时输出电压最小。

3.3.1计数控制电路

　　控制按钮为四键，分别用于步加、步减、清零和预置为最大值。可逆计数器采用两只74LS193级联形成八位二进制计数器。74LS193是一种双时钟4位二进制同步可逆计数器，具有预置、清零、加和减计数功能[8]。两片74LS193采用级联方式，第一片的CLR通过电压置高开关接数字电源。LD接地，即预置功能在输出为最低时有效，预置数据均接高电平。UP、DOWN上拉为高电平，分别通过电压步减、步加开关按钮接振荡脉冲信号源。第一片的CO为0时，加计数进位，BO为0时，减计数借位。第二片的计数控制由LD执行控制功能，即CO、BO分别取反后一起接LD，其它接法与第一片相同，组成一个八位二进制可逆计数器。当计数到175时，加无效，当计数为0时，减无效。即当输出为10110000时，计数器清零。当输出为00000000时，执行减操作则计数器预置为最大值[9]。
 
3.3.2 数模转换电路

　　数字调压控制电路输出送至数模转换器，这里因为没有要求其它附加功能，故采用一只ADC6080作为数模转换[10]，其转换信号提供给功率放大电路[11]。
 
3.4比较器及PWM控制电路

　　TOPSwitch-FX系列芯片集成了保护电路、PWM控制器及MOSFET管，这里可直接采用TO-220-7B型封装的TOP234Y型FX芯片。其中接数控信号与接反馈信号进行比较放大后接控制端C，M端通过大电阻接电输入正极[12]．
 
3.5输出稳压电路

　　输出分为两路，第一路经整流、滤波作开关电源输出；第二路为数字IC提供电源。在整个控制电路中，所有的数字芯片都需要恒压电源，但是在输出电压调节过程中，第二路输出也会随着占空比的变化而变化，所以要在该路输出加上恒压电路。为了设计简便，这里用集成三端稳压器。只要把正输入电压加到UA7805的输入端，UA7805的公共端接地，其输出端便能输出芯片标称正电压。在输入端和输出端与地之间要接大滤波电容，在芯片引脚根部还要接小容量电容(0.1～10uF)到地[13]。

4 结论

　　设计了一种基于PWM控制器和MOSFET集成芯片TOPSwitch-FX TOP234Y的数控开关电源，对一些关键技术进行了详细的介绍和分析。如果要求更高精度的可调电源时可以增加计数器和数模转换的位数，但同时要考虑芯片的沉载能力。若要更高的输出功率，可以更换TOPSwitch-FX芯片。此外，文中对开关电源的一些重要参数如空载功耗等的研究没有涉及，有待进一步研究。

　　本文作者创新点：设计一种基于PWM控制器和MOSFET集成芯片TOPSwitch-FX TOP234Y的电压可调数字控制开关电源，实现对5～40V范围内电压的步加、步减调节，步进精度为0.2V，并且通过双向反馈电路提高电压稳定性。