數控開關電源制造技術

本實用新型專利技術公開了一種數控開關電源，其特征在于：包括單片機的數控開關電源組成系統和凌陽單片機開關電源的數控系統；開關電源組成系統由EML濾波網絡、整流濾波電路、功率變換電路、驅動電路、輸出電路、穩壓電路、過流保護電路和輔助電源電路組成；開關電源的數控系統由凌陽公司的SPCE061A單片機進行控制，SPCE061A主要包括輸入/輸出端口、定時器/計數器、D/A轉換、A/D轉換、串行設備輸入輸出、通用異步串行接口、低壓監測和復位等部分組成。本實用新型專利技術輸出電壓穩定、精度高、調節范圍大、轉化效率高、功耗和紋波電流小，可滿足實驗室和生活中對電壓源性能較高的需要。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及開關電源，具體涉及數控開關電源。
技術介紹
目前，在各種電子電器和實驗設備中，常用到各種各樣的電源，電壓要求多樣。如何設計一個電壓穩定，輸出電壓精度高，并且調節范圍大的電壓源，成了電子基礎應用的熱點；在市面上，電源類產品有可調的，有固定的，但是普遍存在一些問題，如轉化效率低，功耗大，尤其是輸出精度不高，可調節范圍過小，輸出電壓不夠穩定，紋波電流過大，并且普遍采用可調電阻調節，操作難度大，易磨損老化，不能滿足用戶對特定電壓的需求，弊端突出。
技術實現思路
本技術的目的在于克服上述技術的不足，提供一種數控開關電源，采用基于 KA3525PWM單片機控制芯片的不對稱半橋式功率變換器，并采用16位的凌陽單片機作為數控核心，通過其內置的D/A輸出調制PWM(電壓脈寬控制)，提高了電源電壓的輸出精度和效率，并且方便使用者操作，實現了基于單片機控制的開關電源輸出，可實現步進值為1輸出0-40V連續可調的直流電壓，最大輸出電流達到2A，同時實現輸出電壓和輸出電流值的顯示功能。本技術提出的技術問題是這樣解決的，構造一種數控開關電源，其特征在于 包括單片機的數控開關電源組成系統和凌陽單片機開關電源的數控系統；開關電源組成系統由EMI濾波網絡、整流濾波電路、功率變換電路、驅動電路、輸出電路、穩壓電路、過流保護電路和輔助電源電路組成；開關電源的數控系統由凌陽公司的SPCE061A單片機進行控制，SPCE061A主要由輸入/輸出端口、定時器/計數器、D/A轉換、A/D轉換、串行設備輸入輸出、通用異步串行接口、低壓監測和復位部分組成；開關電源的EMI濾波網絡泄放電阻Rl 和電容Cl并聯連接，輸入端接在交流220V的電網上，輸出端分別和橋式整流器(D1-D4)、 輔助電源變壓器T2的初級線圈相連接；橋堆DVl正極輸出端連接電感L5和并聯后的電容 C12、電容C13組成π型濾波電壓輸出網絡；低壓監測液晶功能顯示模塊RT12864的端口 DB0-DB7與單片機的Ι0Β0-Ι0Β7數據口相連接；串行設備輸入輸出鍵盤控制電路，采用4*4 矩陣式非編碼盤電路與單片機進行連接，單片機的Ι0Α8-Ι0Α11端口做鍵盤的行掃描輸出口，單片機的Ι0Α12-Ι0Α15端口做鍵盤的列掃描輸入口。本技術提供的數控開關電源經試驗輸出電壓穩定、精度高、調節范圍大、轉化效率高、功耗和紋波電流小，可滿足實驗室或電子電器中對電壓源性能較高要求的需求，并且方便使用者操作，同時實現輸出電壓和輸出電流值的顯示功能。附圖說明附圖1是本技術的系統框圖。附圖2是脈寬控制的開關電源電路原理圖。附圖3是RT12864與SPCE061的連接接口圖。附圖4是4*4矩陣鍵盤的接口電路圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術作進一步的說明。如附圖1所示，單片機控制的開關電源系統框圖由交流220V電網、EMI濾波網絡、 整流濾波電路、不對稱半橋功率變換器、直流穩壓輸出電路、輔助電源、KA3525控制芯片、驅動電路、過流保護和穩壓模塊、SPCE061A16位單片機、4*4鍵盤模塊、RT12864液晶顯示模塊和采樣電阻組成。如附圖2所示，以KA3525芯片為核心的脈寬調制開關電源，包括EMI濾波電路、整流濾波電路、功率變換電路、驅動電路、直流穩壓輸出電路、過流保護和輔助電源電路。濾波電路包括保險F1、泄放電阻R1、共模電感(Li、L2)和濾波電容器(Cl、C2、C3、C4)，輸入端通過插頭連接在交流220V的電網上，共模電感和濾波電容組成π型濾波網絡，泄放電阻器 Rl可將電容器Cl上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性，共模電感(Li、 L2)對差模干擾不起作用，對共模信號呈現很大的感抗，電容器(C1、C4)主要用來抑制差模干擾信號，電容器(C2、C;3)跨接在輸出端，經過分壓后接地，能有效抑制共模干擾信號。濾波電路輸出端分別和整流濾波電路輸入端、輔助電源的輸入端相連接，整流濾波電路由四只整流二極管(D1、D2、D3、D4)橋式連接，電容器C5和C6分別濾除整流后的低頻和高頻成分，整流濾波電路輸出直流電壓約310V供開關管M1、M2工作。不對稱功率變換器由推挽開關管(M1、M2)、電容器(C7、C8、C9)、電阻器(R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8)、電感(L3、L4)等組成，電路開關管Ml導通、開關管M2截止，電容器C8放電，電流由C8流向變換器Tl的初級， 電路開關管Ml截止、開關管M2導通，電容器C8充電，電流由相反的方向流向變換器Tl的初級，電阻器(R2、R3、R4、R5)是開關管截止時的泄放電阻，電容器C8為儲能元件，其容量不能小于2uF，否則會降低系統的帶載能力。脈寬調制PWM驅動信號電路采用KA3525，它是一個典型的性能優良的開關電源控制芯片，它內部包括誤差放大器、比較器、振蕩器、觸發器、輸出邏輯控制電路和輸出三極管等環節；KA3525的1腳和2腳是內部運算放大器的輸入端，系統中單片機的DA轉換接口的一個引腳與KA3525的2腳相連，實現KA3525的數字控制與步進調整；KA3525的11腳和 14腳輸出交替的兩路控制信號，經驅動電路與功率開關管的門極相連接，當11腳輸出高電平、14腳輸出低電平時，三極管Ql、Q4導通，三極管Q2、Q3截止，電流由12V供電端經三極管Q1、電感L6、三極管Q4流經公共地端；當14腳輸出高電平、11腳輸出低電平時，三極管 Q2、Q3導通，三極管Q1、Q4截止，電流由12V供電端經三極管Q3、電感L6、三極管Q2流經公共地端，即流經耦合變壓器原邊的電流方向發生改變。穩壓輸出電路由耦合變換器Tl、橋堆DVl、電感L5、電容器(ClU C12、C13)、電阻(R9、R18、R19)組成，變換器Tl次級感應的交流電流經整流器DVl整流為直流電，再經電感L5、電容C12、C13濾波電路處理后變成平穩的直流電，電阻R18、R19為采樣比較電阻，取樣電壓反饋輸入KA3525的1腳，與單片機設定的KA3525的2腳電壓進行比較，以實現穩定輸出電壓，若輸出電壓升高，則采樣電壓大于 KA3525的2腳給定電壓，KA3525的11腳或14腳輸出的脈寬變窄，反之變寬。輔助電源電路由變壓器T2、整流器DV3、三端穩壓集成電路7812和7805、電容器(C14-C21)組成，7812提供+12V直流電壓供KA3525芯片使用，7805提供+5V直流電壓供單片機及相關集成電路塊使用。附圖3是RT12864與SPCE061的連接接口圖，控制部分采用凌陽公司的單片機 SPCE061進行控制；SPCE061A主要包括輸入/輸出端口、定時器/計數器、D/A轉換、A/D轉換、串行設備輸入輸出、通用異步串行接口、低壓監測和復位等部分；利用SPCE061單片機內部10位的D/A、A/D轉換實現對輸出電壓的步進控制和測量以及輸出電壓和電流的顯示功能；液晶顯示采用RT12864模塊與單片機SPCE061相連接，單片機的I0B0-I0B7數據口與液晶顯示模塊的DB0-DB7相連接。附圖4是鍵盤的接口電路圖，采用4*4矩陣式非編碼盤電路，與單片機進行連接，單片機的I0A8-I0A11做鍵盤的行掃描輸出口，單片機的I0A12-I0A1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種數控開關電源，其特征在于：包括單片機的數控開關電源組成系統和凌陽單片機開關電源的數控系統；開關電源組成系統由ＥＭＩ濾波網絡、整流濾波電路、功率變換電路、驅動電路、輸出電路、穩壓電路、過流保護電路和輔助電源電路組成；開關電源的數控系統由凌陽公司的ＳＰＣＥ０６１Ａ單片機進行控制，ＳＰＣＥ０６１Ａ主要由輸入／輸出端口、定時器／計數器、Ｄ／Ａ轉換、Ａ／Ｄ轉換、串行設備輸入輸出、通用異步串行接口、低壓監測和復位部分組成；開關電源的ＥＭＩ濾波網絡泄放電阻Ｒ１和電容Ｃ１并聯連接，輸入端接在交流２２０Ｖ的電網上，輸出端分別和橋式整流器（Ｄ１－Ｄ４）、輔助電源變壓器Ｔ２的初級線圈相連接；橋堆ＤＶ１正極輸出端連接電感Ｌ５和并聯后的電容Ｃ１２、電容Ｃ１３組成π型濾波電壓輸出網絡；低壓監測液晶功能顯示模塊ＲＴ１２８６４的端口ＤＢ０－ＤＢ７與單片機的ＩＯＢ０－ＩＯＢ７數據口相連接；串行設備輸入輸出鍵盤控制電路，采用４＊４矩陣式非編碼盤電路與單片機進行連接，單片機的ＩＯＡ８－ＩＯＡ１１端口做鍵盤的行掃描輸出口，單片機的ＩＯＡ１２－ＩＯＡ１５端口做鍵盤的列掃描輸入口。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳清堯，
申請(專利權)人：陳清堯，
類型：實用新型
國別省市：51