基于ARM的智能数字开关电源设计

引言

　　随着现代科技事业的发展，电器设备的精度提高、可靠性加强，智能化和数字化的实现，开关电源正朝着高精度、智能化、数字化的方向发展。开关电源通过控制开关通断的时间比率来维持输出电压的稳定，具有体积小、重量轻、效率高、纹波小、噪声低、易扩容、智能化程度高等特点。

　　本文采用SAMSUNG公司的SC344BOX的ARM7芯片设计了一种智能化、数字化的可调开关电源，对电源主电路实现了全数字控制，输出电压可调，并提高了输出电压的精度和稳定度。控制算法通过软编程可以使系统升级，也便于用户根据各自的需要灵活地选择不同的控制功能。

　　1 电源系统的总体设计

　　电源系统的设计要求是：工频电源交流220 V输入，直流电压可调输出10～2 000 V，输出电流小于100mA，用户可以使用键盘随时更改输出电压，显示屏上显示当前的工作状态。根据要求设计的电源系统由电源电路和控制电路两部分组成，如图1所示。

 

　　电源电路部分主要包括整流滤波、BUCK变换器、推挽式直流变换器、滤波器，把工频电源转化成所需要的直流电源。控制电路部分主要包括ARM7控制单元、电压分压反馈取样、键盘／显示，根据用户的输入参数来调整输出的直流电压，并把当前的工作状态显示出来。EMC保护用来消除工频电源中的噪声干扰，保护系统电路不被损坏。

　　2 电源电路部分的工作原理及设计

　　2．1 整流滤波及BUCK变换器的设计

　　整流滤波把工频的交流电源变成直流电源，其电路如图2所示，输入／输出的波形如图3所示。为了提高整流效率，采用全桥整流，整流桥硅使用性价比高的KBP3510，2个400 V的47μF电容并联，输出直流电压U0约为300 V。

 

 

　　BUCK变换器又称降压变换器，它是ARM根据当前输入的参数和反馈电压，产生PWMl，使用IGBT集成驱动器来驱动主电路中的IGBT，由于占空比的变化控制了输出电压的值，电路如图4所示。BUCK变换器必须工作在连续工作状态，则电感L的临界值为

由于电源系统输出功率为150 W，则P01>150 W，取P01=200W且

f0=100 kHz；U01的值在2～200 V之间可变，则可得；

，其关系曲线如图5所示。所以当L>340μH，电容C3为500 V的470μF，就可以保证变换器保持连续工作状态。