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详解基于AT89S52程控淄博油浸式变压器的设计

发布者:淄博油浸式变压器厂    发布时间:2019-03-24
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淄博油浸式变压器是利用现代电力电子技术,控制管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种淄博油浸式变压器。由于拥有较高的效率和较高的功率密度,淄博油浸式变压器在现代电子系统中的使用越来越普及。淄博油浸式变压器高频化、模块化和智能化是其发展方向。其中,步进可调、实时显示是淄博油浸式变压器智能化研究方向之一。现设计淄博油浸式变压器,技术指标为:输出电压30V至36V可调,最大输出电流2A,有过流保护功能,能对输出电压进行键盘设定和步进调整、步进值1V,并能实时显示输出电压和电流的稳压淄博油浸式变压器。

1. 总体设计方案

采用AT89S52单片机为控制核心,对普通的淄博油浸式变压器控制部分进行优化设计,并通过软件编程实现了对淄博油浸式变压器的智能控制。设计中采用隔离变压器将市电变压后通过整流滤波送至DC-DC升压变换器,经过一系列的控制整合电路之后可实现设计要求。系统总体框图如图1.1所示。



图1.1 系统总体框图

1.1 DC-DC主回路拓扑

采用UC3842和MAX4080构成DC-DC转换电路。UC3842是一块功能齐全、较为典型的单端电流型PWM控制集成电路,内包含误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准淄博油浸式变压器和欠压锁定等单元。电流控制型升压DC-DC转换电路,外接元器件少、控制灵活、成本低,输出功率容易做到100W以上。当然,DC-DC转换电路也可以采用成品模块,若用PI公司生产的DPA-Switch设计淄博油浸式变压器具有集成度高、外围电路简单、发热量少、性能指标优良。

由UC3842设计的DC-DC升压电路直接用误差信号控制电感峰值电流,间接地控制PWM脉冲宽度,达到控制输出端电压的目的。管以UC3842设定的频率周期开闭,使电感L储存能量并释放能量。当管导通时,电感充电,把能量储存在L中。当截止时,L产生反向感应电压,通过二极管把储存的电能释放到输出电容器中。输出电压由传递的能量多少来控制,而传递能量的多少由通过电感电流的峰值来控制。具体设计电路如图1.2所示。


图1.2 UC3842控制http://taiyuan.lcfbgg.com/的DC-DC转换电路

1.2 保护电路

在大电流的情况下容易损坏芯片,所以需要对大电流的情况给予电路保护。设计中采用单片机控制继电器的通断来控制电路中的电流,对输出电路电流采样,采样值与额定值比较,反馈比较电路如图1.3所示,当电流大于2.5A时,则产生信号使单片机进入中断处理程序,使继电器起动,实现DC-DC电路的断电,从而达到保护电路的作用。单片机控制电路如图1.4所示。该方案中单片机控制继电器的吸合时间短,而且易于实现。

图1.3 反馈比较电路

1.3 数字设定及显示电路

采用AT89S52单片机和集成芯片CD4051实现程控和步进,用单片机控制键盘实现输出电压的初始设定,可以实现电压的步进1V,步减1V。使用液晶显示输出电压和电流,可拨动转换来选择显示电压/电流模式。

1.4 程序设计

在设计好相关电路的基础上,通过编程由单片机对淄博油浸式变压器进行智能控制。系统由单片机AT89S52控制,淄博油浸式变压器系统具有"+‰"和"-"步进功能,步进幅度为1V。同时AT89S52结合继电器等电路实现了电路过流保护功能,并且能实时显示淄博油浸式变压器的输出电压和电流。程序总流程图和中断流程图如图1(5,6)所示。

图1.4 过流保护控制电路


图1.5 程序总流程图



图1.6 中断流程图

淄博油浸式变压器是利用现代电力电子技术,控制管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种淄博油浸式变压器。由于拥有较高的效率和较高的功率密度,淄博油浸式变压器在现代电子系统中的使用越来越普及。淄博油浸式变压器高频化、模块化和智能化是其发展方向。其中,步进可调、实时显示是淄博油浸式变压器智能化研究方向之一。现设计淄博油浸式变压器,技术指标为:输出电压30V至36V可调,最大输出电流2A,有过流保护功能,能对输出电压进行键盘设定和步进调整、步进值1V,并能实时显示输出电压和电流的稳压淄博油浸式变压器。

2.提高效率

如何提高淄博油浸式变压器的效率显得尤为重要。在提高淄博油浸式变压器的效率上采取了如下措施。

2.1 DC-DC转换电路中电感在很大程度上影响系统的效率。市场上很难买到符合要求的电感,在绕制时对电感磁芯和漆包线的要求非常高,应将输出电压纹波降到最小。

2.2 DC-DC转换电路中管采用MOS管取代双极性晶体管,串联栅极电阻将衰减由MOS输入电容、栅一源电路引线电感所产生的高频寄生振荡。可有效提高转换效率,若选用几个MOS管IRF530并联,可进一步提高效率。

2.3续流二极管选择肖特基二极管,其开启时间短、管压降小,可使电感存储能量大,有利于提高淄博油浸式变压器转换效率。

2.4二极管、电感和MOS管的栅极最好尽可能地靠近焊接,这样可以减少损耗,有利于提高系统的效率。

3.测试数据和分析

3.1 电压调整率SU

电压调整率SU指U2在指定范围内变化时,输出电压U0的变化率。用自耦调压器调节U2从15V到21V之间变化,在输出电流为2A时候,测量出输出电压,从而得到电压调整率SU,如下表3.1。

表3.1 电压的调整率

3.2 负载调整率SI

负载调整率SI指I0在指定范围内变化时,输出电压U0的变化率。改变负载电阻,使输出电流在0~2A以内变化时,得到负载调整率数据如下表3.2。

表3.2 负载调整率

3.3 DC-DC变换器效率

效率η=P0/PIN,其中P0=U0I0,PIN=UINIIN。用毫伏表在DC-DC模块端口直接读出输入和输出电压电流各值,可得变换器效率,如下表3.3。

表3.3 DC-DC变换器的效率

3.4 纹波电流

在淄博油浸式变压器设计中,MOS管源极接上1kΩ的电阻,淄博油浸式变压器滤波处加无极性电容,滤除高频纹波。电流纹波实测数据如下表3.4。

表3.4 纹波电流数据表

基于AT89S52的稳压淄博油浸式变压器具有良好智能控制和步进功能,测试数据表明淄博油浸式变压器系统具有较高的电压调整率和负载调整率,并具有很高的效率,淄博油浸式变压器在最大输出功率下能连续安全工作足够长的时间。当然可通过对MOS管及相关元器件选择、电路优化设计,或选择DC-DC成品模块可进一步提高淄博油浸式变压器性能。


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