一种简易数字控制开关电源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种简易数字控制开关电源装置，涉及电力电子技术领域，包括整流模块设备、驱动模块设备、采样模块设备、辅助电源设备、反激式变换器模块设备、显示模块设备、数字控制模块设备，其特征在于，所述整流模块设备由不控二极管整流桥电路和滤波电容电路构成，所述驱动模块设备由光耦TLP250及外围电路构成，所述采样模块设备由分压电路和滤波电路构成，所述辅助电源设备由三端稳压电路LM7805和LM7812构成，所述反激式变换器模块设备由高频变压器电路、功率MOS管、无源钳位RCD电路和输出整流电路构成，所述显示模块设备由LCD液晶电路和键盘电路构成，所述数字控制模块设备由嵌入式‑微控制器STM32F103RCT6及外围电路构成，所述驱动模块设备、采样模块设备、显示模块设备均与数字控制模块设备连接。

【技术实现步骤摘要】
一种简易数字控制开关电源装置
本技术涉及电力电子
，具体涉及一种简易数字控制开关电源装置。
技术介绍
开关电源的功率管要求工作在高频状态下,因此它具有效率高、损耗小以及功率密度高等特点,现已广泛应用于工业自动化控制和家用电器等领域。目前大多数开关电源采用模拟控制方式,其缺点是体积和重量大、误差大以及维修和升级不便等问题。为了解决以上问题，数字控制开关电源已逐步取代模拟控制。市面上出售的开关电源产品采用DSP作为数字控制芯片，其优点是开关变换器速度运行快，功能齐全，缺点是DSP算法比较复杂，尤其是在控制多个开关管开通与关断的情况下，此外还有价格高的缺点。因此需要一种简易数字控制开关电源装置，该装置具有成本低、体积小、精度较高以及实用性强的特点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种性价比高、实用性强以及精度高的简易数字控制开关电源装置。本技术提供了一种简易数字控制开关电源装置，包括整流模块设备、驱动模块设备、采样模块设备、辅助电源设备、反激式变换器模块设备、显示模块设备、数字控制模块设备，其特征在于，所述整流模块设备由不控二极管整流桥电路和滤波电容电路构成，所述驱动模块设备由光耦TLP250及外围电路构成，所述采样模块设备由分压电路和滤波电路构成，所述辅助电源设备由三端稳压电路LM7805和LM7812构成，所述反激式变换器模块设备由高频变压器电路、功率MOS管、无源钳位RCD电路和输出整流电路构成，所述显示模块设备由LCD液晶电路和键盘电路构成，所述数字控制模块设备由嵌入式-微控制器STM32F103RCT6及外围电路构成。本技术的有益效果：本简易数字控制开关电源装置能够实现输出电压5V～20V可调，输出电压误差小于1％、效率高于85％、负载调整小于2％，最大输出纹波电压为10mV，并且具有过压保护、以及界面显示等功能。附图说明附图1为本技术所述一种简易数字控制开关电源装置连接图。其中：1-整流模块设备，2-驱动模块设备，3-采样模块设备，4-辅助电源设备，5-反激式变换器模块设备，6-显示模块设备，7-数字控制模块设备。附图2为反激式变换器电路原理图。附图3为整流滤波电路原理图。附图4为钳位电路原理图。附图5为驱动电路原理图。附图6为采样电路原理图。附图7为辅助电源电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。附图1为系统构成连接图，包括整流模块设备1、驱动模块设备2、采样模块设备3、辅助电源设备4，反激式变换器模块设备5，显示模块设备6，数字控制模块设备7，其特征在于，包括整流模块设备、驱动模块设备、采样模块设备、辅助电源设备、反激式变换器模块设备、显示模块设备、数字控制模块设备，其特征在于，所述整流模块设备由不控二极管整流桥电路和滤波电容电路构成，所述驱动模块设备由光耦TLP250及外围电路构成，所述采样模块设备由分压电路和滤波电路构成，所述辅助电源设备由三端稳压电路LM7805和LM7812构成，所述反激式变换器模块设备由高频变压器电路、功率MOS管、无源钳位RCD电路和输出整流电路构成，所述显示模块设备由LCD液晶电路和键盘电路构成，所述数字控制模块设备由嵌入式-微控制器STM32F103RCT6及外围电路构成。附图2为反激式变换器电路原理图，主要由高频变压器T1、功率MOS管Q1、无源钳位RCD电路和输出整流电路组成。附图3为整流滤波电路原理图，整流滤波电路由整流桥和滤波电容组成，交流电压经整流桥整流后，再经过一个滤波电容滤波，输出直流电压。附图4为钳位电路原理图，反激变换器在功率管关断Q1的瞬间，由变压器T1的漏感与功率管Q1的输出电容造成的谐振尖峰电压加载在功率管Q1的漏极，如果不加以限制，功率管Q1很容易被损坏。因此需在功率管Q1的漏极设计RCD钳位电路，对谐振尖峰进行钳位。钳位RCD电路位于如图中反激变换器虚线框图中。当功率管Q1开通时，变压器T1处于储能状态，二极管D2被施加反向电压，此时钳位电路被断开。当功率管Q1处于关断时，二极管D2导通，钳位电路开始工作，变压器T1的漏感能量大部分转移至钳位电容C1中，并在功率电阻R1上消耗掉，这样使变压器漏感引起的谐振尖峰得到很好的抑制。附图5为驱动电路原理图，控制功率管Q1开通和关断的脉冲信号源来自主控芯片STM32F103RCT6，由于直接从主控芯片端口出来的脉冲信号驱动能力有限，不足以驱动MOS管开关，因此需要设计驱动电路，提高脉冲信号的驱动能力。由于采用IRF540的导通电压在10V以上，直接从主控芯片I/O口出来的PWM脉冲幅度只能达到3.3V，不能直接驱动IRF540，将PWM脉冲接入光耦TLP250，其输出PWM幅度等于光耦的供电电压，光耦供电电压取12V，则经过驱动电路后，输出的PWM脉冲幅度可达12V，可以驱动IRF540。附图6为采样电路原理图，反馈回路中需要对输出电压进行采样，由于设定的输出电压在5V～20V，采样ADC不能直接对输出电压进行采样，因此需要设计采样电路。采样电路主要由分压电路和滤波电路组成。对于分压电路，本文采用的主控芯片内置ADC只能对3.3V以下的电压进行准确测量，因此需要对输出电压进行分压，可以选择分压倍数为10倍分压电阻。经过分压后采样电压减少了10倍，电压从5V～20V变为0.5V到2V，同时误差电压相应的减小了10倍，为了使ADC采样电压更加精确，可设计滤除采样电压中由开关频率引起的电压毛刺。因此在ADC采集前设计一个二阶无源低通滤波器对采样电压滤波。附图7为辅助电源电路原理图，本专利中采用的器件有些是有源器件，有源器件对供电电压要求不一，故需要设计辅助电源，对不同器件进行供电。在设计中，主要是对驱动芯片TLP250和数字控制模块分别进行供电。TLP250的供电电压设计为12V，数字控制模块设计的供电电压为5V。对于12V电源设计采用三端集成稳压器LM7812作为12V辅助电源稳压器，LM7812三端稳压器外围电路简单，输入电压最大可达40V，输出电压为稳定的12V，采用LM7812可将系统输入的25V左右直流稳压至12V给TLP250供电，如附图(a)所示。5V辅助电源的设计采用三端集成稳压器LM7805，LM7805外围电路简单，输出电压稳定，采用LM7805将12V转为5V，如附图(b)所示。本技术由输入整流滤波、开关变换器、控制电路和输出整流滤波四个部分组成。其中开关变换器采用反激式变换器，控制电路采用数字控制芯片STM32F103RCT6对整个开关电源进行调控。尽管本技术的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本技术的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求以及等同范围所限定的一般概念下，本技术并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简易数字控制开关电源装置，包括整流模块设备、驱动模块设备、采样模块设备、辅助电源设备、反激式变换器模块设备、显示模块设备、数字控制模块设备，其特征在于，所述整流模块设备由不控二极管整流桥电路和滤波电容电路构成，所述驱动模块设备由光耦TLP250及外围电路构成，所述采样模块设备由分压电路和滤波电路构成，所述辅助电源设备由三端稳压电路LM7805和LM7812构成，所述反激式变换器模块设备由高频变压器电路、功率MOS管、无源钳位RCD电路和输出整流电路构成，所述显示模块设备由LCD液晶电路和键盘电路构成，所述数字控制模块设备由嵌入式-微控制器STM32F103RCT6及外围电路构成，所述驱动模块设备、采样模块设备、显示模块设备、辅助电源模块设备均与数字控制模块设备连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种简易数字控制开关电源装置，包括整流模块设备、驱动模块设备、采样模块设备、辅助电源设备、反激式变换器模块设备、显示模块设备、数字控制模块设备，其特征在于，所述整流模块设备由不控二极管整流桥电路和滤波电容电路构成，所述驱动模块设备由光耦TLP250及外围电路构成，所述采样模块设备由分压电路和滤波电路构成，所述辅助电源设备由三端稳压电路LM7805和LM7812构成，所述反激式变换器模块设备由高频变压器电路、功率MOS管、无源钳位RCD电路和输出整流电路构成，所述显示模块设备由LCD液晶电路和键盘电路构成，所述数字控制模块设备由嵌入式-微控制器STM32F103RCT6及外围电路构成，所述驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣军，杨正媛，吴宇玲，曹珊，刘烨荣，李嘉梁，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：新型
国别省市：湖南;43