新型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案之電路設(shè)計(jì)分享
可控正弦波產(chǎn)生電路
這一交流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的電路拓?fù)鋱D，結(jié)合這一電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，我們所設(shè)計(jì)的可控正弦波產(chǎn)生電路的電路圖如下圖圖2所示。可以看到，在這一可控正弦波產(chǎn)生電路的工作過程中，正弦波的來源采用直接從市電的220V/50Hz的正弦波，利用電壓互感器變換成較低電壓的50Hz正弦波（例如5V）。該正弦波的諧波失真度取決于市電的諧波失真度和互感器的參數(shù)，其輸出幅度由D/A轉(zhuǎn)換器控制光電耦合器驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)，D/A轉(zhuǎn)換器輸出信號控制光電耦合器導(dǎo)通程度，與分壓電阻分壓后產(chǎn)生交流和直流疊加的電壓，經(jīng)電容隔離直流分量，僅保留交流分量送運(yùn)算放大器進(jìn)行若干倍的放大，產(chǎn)生隨D/A信號幅度大小而控制的純凈交流信號量。
在這一可控正弦波產(chǎn)生電路的運(yùn)行工作過程中，產(chǎn)生D/A控制信號的原則，是根據(jù)輸出到負(fù)載上的電壓或電流配合市電的電壓幅度大小進(jìn)行綜合運(yùn)算，由微處理器向D/A轉(zhuǎn)換器提供通過綜合運(yùn)算的數(shù)字量，使得提供給負(fù)載的輸出電壓（或電流）趨于穩(wěn)定。
在本文所分享的這一交流開關(guān)型穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案中，我們所設(shè)計(jì)的PWM產(chǎn)生電路主要由正弦波產(chǎn)生電路、三角波產(chǎn)生電路和比較器三個(gè)部分組成。在電路接通時(shí)，三角波加到比較器的反向輸入端，正弦波加到比較器的同向輸入端，比較器輸出端產(chǎn)生受正弦波瞬時(shí)幅度而變化的脈沖寬度調(diào)制波。
展示的是電壓型PWM比較器的工作波形，從該圖中可以看到，輸入三角波接在比較器的反向輸入端，可控正弦波信號送至比較器的同相輸入端，經(jīng)放大后輸出PWM信號。
在這一交流開關(guān)型穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案中，我們所研發(fā)的高速電子開關(guān)電路，將會被用于實(shí)現(xiàn)將PWM波功率放大，并配合高頻電子變壓器和濾波電路完成工作。通過這一設(shè)計(jì)，我們可實(shí)現(xiàn)對輸入信號為受某信號參數(shù)調(diào)制的矩形波，輸出信號為還原出該參數(shù)的解調(diào)電路。在這一交流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)中，我們所完成的高速電子開關(guān)的典型電路圖，是PWM經(jīng)反相器出來的波形。整個(gè)電路由4個(gè)場效應(yīng)管構(gòu)成的橋式開關(guān)電路、高頻開關(guān)變壓器、多組LC濾波電路組成。
展示的這一告訴電子開關(guān)電路中，我們所加入的高頻開關(guān)變壓器Tr，還能夠起到市電隔離的作用。在該電路系統(tǒng)中，L1、C1和L2、C2組成濾波電路，用以使輸入到高頻開關(guān)變壓器初級的矩形波拐角變成“緩變”形狀，以使流經(jīng)變壓器的諧波分量減小，降低干擾。經(jīng)過高頻開關(guān)變壓器次級感應(yīng)到的電壓通過L3、C3（實(shí)際為多級LC，如三級）的進(jìn)一步濾波可以將PWM的高頻矩形波濾除，在負(fù)載上得到被還原的原調(diào)制波的正弦波形。
還原出來的調(diào)制波，實(shí)際上仍然有一定程度的鋸齒波成分。這部分的波形如果用數(shù)字存儲示波器存儲波形，然后局部放大觀測可發(fā)現(xiàn)，如圖5中顯示了局部放大后的鋸齒形狀，其鋸齒程度能夠直接反映信號的失真度，這也與多級LC濾波器的性能參數(shù)有關(guān)。
在這一交流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)過程中，我們所設(shè)計(jì)的微處理器部分主要用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)裝置的智能化。在本方案中，完整的微處理器部分主要包括微處理器芯片、鍵盤、LCD顯示器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等部分，且適合于控制的微處理器芯片往往采用單片機(jī)，而單片機(jī)基本上都包含有I/O接口電路、ROM，RAM、定時(shí)器和中斷系統(tǒng)，因此這些部件基本上都不需要擴(kuò)展。微處理器的軟件部分的設(shè)計(jì)包括A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、LCD顯示器、鍵盤系統(tǒng)等功能的子程序，還包含系統(tǒng)監(jiān)控程序和各種中斷服務(wù)程序等，其系統(tǒng)監(jiān)控程序流程圖如圖6所示。
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