[毕业设计精品]TL494控制的开关电源.doc

数显稳压电源摘要：电路为一主控芯片为tl494控制的开关电源，系统通过tl494控制输出电压2.515v可调，系统通过单片机控制tl494二 脚分压从而控制输出开关脉冲的占空比，从而控制输出电压的大小，另外系统采用c8051f330d作程序控制，从而实现系统输出电压的程序控制。电路中采用ch452和数码管做输出电压和电流显示。一. 方案设计方案一 采用tl494作为开关管主控芯片，c8051f330d作为程序控制芯片，ch452作为数显驱动芯片。方案二采用mc34063作为开关稳压器，c8051f330d作为程序控制芯片，ch452作为显示驱动。方案三采用lm2575作为开关管主控芯片，c8051f330d作为程序控制芯片，ch452作为显示驱动。二. 方案对比方案一采用tl494作为开关管的主控芯片，采用c8051f330d作为程控芯片，由于c8051f330d中带有10位的a/d转换器和一个10位的电流型d/a转换器，足够满足电路中的精度要求，另外电路相比于at89s51即经济又简单，而tl494为一相当成熟的开关管控制芯片，用tl494控制的开关管控制电路相对也较简单。且电路效率足可以满足电路的设计要求70%。方案二采用mc34063作为开关稳压器，c8051f330d作为程序控制芯片，mc34063为八脚dip封装芯片，电路只需少许元件即可实现相应的要求，另加之该芯片使用较普遍，有相应的电源设计软件，设计起来也较方便。方案三采用lm2575作为开关稳压器，c8051f330d作为程序控制芯片，lm2576系列是美国国家半导体公司生产的3a电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器（52khz）和基准稳压器（1.23v），并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路，而且电路很容易实现电路设计。综上搜述，方案二和方案三相对也较简单，而且实现电路的一些扩展相对于方案一也较容易，点考虑到电路要实现程控和设计时间，电路设计成功的几率等几方面的原因，最终确定采用方案一进行电路设计，应为tl494相对于lm2575和mc34063前者我们比较熟悉，从而可以缩短电路的实际时间，更增加了电路的成功机率。三. 电路设计及可行性论证1.电路总体框图 2.开关电源电路设计开关电源采用tl494作为开关管脉冲控制，配合开关管和电感，电容，续流二极管组成的降压斩波电路一起构成开关电源的主题部分。开关电源总体框图如图（1），电路如下图（3）。 此电路的工作过程，电路中国的输出电压改变是通过调节电路中tl494的14脚的电位器来调节的，其调节原理就是改变tl494的二脚分压来控制tl494输出脉来控制开关管，从而来控制输出电压的线性变化。2.1电压稳定环节图（3）中的r24和r23组成分压电路，将r23上的电压送到tl494上，从而控制开关脉冲，起到稳定输出电压的作用。2.2电流检测环节本系统采用一0.1欧姆的电阻进行电流的检测控制，当过流是0.1欧姆电阻上的电压增大，从而使tl494的15脚的电压升高，这时tl494产生的脉冲受15脚的电压控制从而起到过流和电流检测的作用。电流电路如图（2） 图（1）图（2） 图（3）3.显示电路显示电路采用ch452进行驱动，ch452为数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片，ch452内置时钟振荡电路，可同时驱动位数码管，其与单片机的连接采用串口连接方式，节约了单片机的资源。电路中用ch452的seg0-seg7作为段驱动，dig0-dig7作为位驱动。其与数码管的连接电路图如图（4） 图（4）4.键盘连接电路 因为本系统为程序控制的开关电源，所以电路中键盘是必不可少的，系统中在c8051f330d的p1.0-p1.3接了四个按键，这四个按键的作用是实现电压的粗调和细调，其中与p1.0相接的按键为粗调增加按键，步进为1v,与p1.1相接的按键为细调增加按键，步进为0.05v。与p1.2相接的按键为粗调减小按键，步进也为1v，与p1.3相连接的按键为细调减小按键，步进也为0.05v.其与单片机连接的电路如图（5）。 图（5）5.程控部分设计 本系统中采用程序控制，则a/d转换器和d/a转换器则是必不可少的，由于我们采用c8051f330d作为程控芯片，其内部含有10位的a/d转换器和d/a转换器，足可以满足电路中的精度要求。所以我们就采用c8051f330d内部的资源，电路相对也较简单。其中c8051f330d的p0.0脚作为d/a转换器的输出，p1.4和p1.5作为a/d转换器的输入，其中p1.4为电压采样端，p1.5为电流采样端。四. 主要元器件介绍1.c8051f330d简介c8051f330d为新华龙公生产的与单片机完全兼容的控制芯片，其内部含有10位a/d转换器和d/a转换器，最大的特点是c8051f330d提供全实时的在线调试功能，便于程序的调试修改，提高了编程效率。同时c8051f330d具有768字节的内ram和4kb的rom,17个i/o接口，4个16位的通用定时/计数器。相对于at89s51具有良好的优越性。供电电压2.7-3.6v.2.ch452简介ch452 是数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。ch452 内置时钟振荡电路，可以动态驱动8位数 码管或者64 位led，具有bcd 译码、闪烁、移位、段位寻址、光柱译码等功能；同时还可以进行64 键的键盘扫描；ch452通过可以级联的4 线串行接口或者2 线串行接口与单片机等交换数据；并且可以对单片机提供上电复位信号.此芯片位28脚dip封装。供电电压为5v.3.tl494简介fosc=1.1/rtct tl494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能广泛应用于单端正激双管式，半桥式，双桥式开关电源。本系统采用pdip-16封装形式。其内部含有锯齿波振荡器，通过外接一个电容和一个电感来进行调节，其振荡频率计算如下： 注：rt .ct为外接的电阻和电容。tl494内置功率晶体管可提供500ma的驱动电流，具有推和拉两种输出方式，最大工作电压为42v，本系统工作电压为20v+20%，最大功耗为1000mw，额定工作环境温度不超过40。五电路中一些元器件参数的确定1.采样电路中电阻的选择采样电路中的采样电阻r23和r24的选定，由于电路中采样点电压在输出电压最大时的电压值为2.2v，则可由下式计算其分压比：r23/(r23+r24)=15/2.2则 r23/(r23+r24)6.82则当r23取1.1k时 r246.4k 故r24取7.8 k后再串接一1k的可调电位器，便与准确调节。2.电流检测电路中的运放选择电路中的运放采用通用运放lm358，且lm358接成单电源供电的反相比例运放，应为电流检测电阻r22对地的检测到的信号极性为反极性，而a/d转换器只能检测到正极性的信号，所以运放接成反相比例运放。应为当电流为1a时r22上的电压为0.1v，要使其输出3v的电压，则电阻r25和r26阻值的选择如下：3v=-r25/r26*(-0.1v)r25/r26=15/1 则 当r26选1k时 r25选30k六电路调试检测及电路中的各个参数1.电路电源部分调试本系统个芯片的供电采用统一的20v的供电，其中tl494直接接20v供电，ch452采用20v电压经电阻分压供给7805进行稳压，理论上7805可以正常工作，但实际供给7805的电压值只有4v左右，故系统不能正常工作，经考虑，决定20v与一250欧姆大功率电阻限流来分压，但由于电阻压降较大，供给电压还是不正常，且消耗的功率较大，发热严重，最终决定由四个150欧姆的电阻两两并联后再串联，经实际验证，电路供电正常，且电阻发热问题也得到了较大的改善。2. tl494的11脚和8脚所接的一个电阻r14的调节 由于tl494的11脚和8脚与地之间的压降只有0.3v左右，且开关管的发射级电压有0.7v，若忽略的话，r14上的压降就有20v左右，r14上消耗的功率较大，故应选用大功率电阻。经考虑最终决定选用两个150欧姆3瓦的电阻串联得到300欧姆的电阻来连接。经验所选电阻工作正常。七电路元器件清单元器件名称 封装参数数量c8051f330ddip201ch452dip241数码管自定义共阴极型4位一体2tl494dip161a117自定义3.3v17805to-2205v1lm358dip81tip32to-220极限值40v1晶振xtal11开关自定义1按键自定义410脚的双排插针自定义12脚插针sip22发光二极管自定义1二极管diode0.4mr850130pfrad0.120.1ufrad0.1510uf自定义250uf自定义2470ufrb.2/.410.01ufrad 0.11电感自定义10mh1r11k1r21k1r31k1r45101r52001r62001r7200