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基于 TLE7368-3E 直流转换器的电源设计及分析吴振英， 孟桂芳(苏州工业职业技术学院 电子与通信工程系，江苏 苏州 215104)摘要：随着我国经济和工业的迅猛发展，电子设备在市场的占有率越来越多，而电源设备是电子产品的关键组成部分。 根据需要，提出一种基于 TLE7368-3E 直流转换器的电源设计并进行了分析，测试了输入输出的相关波形图。该设计对 电气系统的开发设计人员具有一定的参考价值。关键词：TLE7368-3E；电源设计；波形测试中图分类号：TM 57文献标识码：A文章编号：1002-087 X(2014)12-2376-03Power design and analysis of DC converter based on TLE7368-3EWU Zhen-ying, MENG Gui-fang(College of Electronic and Communication Engineering, Suzhou Institute of Industrial Technology, Suzhou Jiangsu 215104, China)Abstract: With the development of the economic and automible industry in china, Electronic equipment share in the market more and more ,power system was a key component of electric products. According to the need, a design of power supply DC converter based on TLE7368-3E was presented and analyzed. Correlation waveform input and output were tested. The design has a certain reference value to the people designing of the electrical system.Key words: TLE7368-3E; power design; waveform test电源是电路中不可缺少的重要部分，电源的好坏直接影 响了电子设备的各项指标。电源被广泛应用于军事科研、电力 系统、航天航空、计算机、家用电器等众多领域中，它主要给电 路提供电流和电能。随着工农业生产和科技的迅速发展，在国 防军工、太阳能光伏独立发电系统、汽车电源等领域中，对电 源的性能指标要求越来越高。为了节约成本，提高电路的效 率，很多研发人员致力于功耗、效率、电源稳定性等参数的研 究。根据不同需求，本文对基于 TLE7368-3E 直流转换器的电 源进行了设计及分析，TLE7368 这款芯片以其独有的优势在 许多领域中获得了广泛应用。1 系统介绍1.1 TLE7368 芯片介绍TLE7368 是专用的为 Infineon 高性能微控制单元开发的 一款多功能型电源芯片，芯片内部主要集成了脉宽调制 (PWM) 控制器 ，线 性稳压输出(LDO)，Watchdog 看门狗电路 等，并且 TLE7368 级联降压转换器与线性稳压器实现最低的 功耗和电压，该芯片允许电源可以在环境温度较高的场合应 用。它的优势在于价格较低以及应用范围较广，可以用于航空 能源、汽车电源等电路中。TLE7368 通过两级电源的转换方式 完成对整个控制系统的供电；第一级通过 PWM 控制将 24 V 电压转为 5.5 V，第二级再通过 LDO 将 5.5 V 电压转为 5、3.3收稿日期：2014-04-11基金项目：江苏省教育厅项目 - 江苏省网络电视工程技术研究开 发中心项目建设经费资助作者简介：吴振英(1979)，女，江苏省人，讲师，主要研究方向为 嵌入式系统与电源。和 1.5 V 以满足各个领域中电路的各个芯片对电源的要求。TLE7368 的内部结构如图 1 所示。图 1TLE7368 的内部结构图本文中的直流变换器选用 TLE7368-3E。它的主要特点 有：高效的新一代微控制器的供应系统，4.545 V 的输入电压 范围；40+150 的工作温度范围；较低的损耗；集成的线性 稳压器控制电路；硬件可选的输出电压为 1.0 或 2.6 V。1.2 TLE7368-3E 的电源测序图TLE7368-3E 的电源测序图如图 2 所示。研究与设计图 2TLE7368-3E 的电源测序图2 TLE7368-3E 直流转换器的电源硬 件方案设计本文主要设计基于 TLE7368-3E 直流转换器的电源。由于 日常电路中 MCU 芯片的内核电压不是一个固定的电压值，有 的芯片是 1.5 V，有的芯片是 3.3 V，而很多模块的功能芯片的供电电压为 5 V，所以需要将蓄电池 24 V 高电压进行降压处 理以实现对系统的供电。它的主要作用是为电路的各部分提 供合适的电源电压。TLE7368-3E 芯片能满足电压变换的要 求，电源转换电路如图 3 所示。图 3电源转换电路我们从电源转换电路中可以看出，该电路可以输出 5.5、 3.3、1.5 V 三种不同的电压。电路一般可分为电源输入模块和 电源输出模块。其中电源输入电路主要给控制器系统供电，电 源输出电路主要给相关设备供电。2.1 电源输入电路(1) 硬件电路介绍电源输入电路如图 4 所示。电源输入电路包括输入防反 接保护电路、瞬态过压保护电路、滤波电路、电源转换电路、电图 4电源输入电路源侦测电路、传感器供电电路六部分。其中输入防反接保护电路由 Q1、Z1、R2 构成，其工作原 理是：当电源正负极性接反的时候，场效应管 Q1 不导通，则系 统无法正常上电，也就是当电源反接时电路不能正常工作；滤 波电路由 C1、C2 构成，当输入电源的电压值发生变化时，通过 滤波电路滤掉输入电源中脉动成分，经过滤波电容后可以提 供平滑的电压，保证了工作电源的稳定性；电源监测电路由 R3、R4、C3 构成，它们主要构成电池电压输入反馈，经过 R3、 R4 分压以及 C3 滤波之后信号进入微处理器，进行电源电压 诊断及处理。(2) 波形测试本电路以 5.5 V 输入为例进行电源输入图像的测试。我们 分两次进行测试，一组选取的输入电压从 5.516 V；另外一组 选取的输入电压从 5.532 V，通过仪器测得波形如图 5、图 6 所示。实际测试中我们还进行了多组不同输入电压的测量，由 于篇幅有限，本文不再阐述。图 55.516 V 输入波形图图 65.532 V 输入波形图为了验证输入电源反接保护电路是否能达到预期的效 果，我们通过仪器测试了一组电源反接时的波形。测得的电源 反接波形如图 7 所示。通过波形我们可以看到，图像和实际设计的电路结果一致。图 7电源反接波形图研 究 与 设 计23772014.12 Vol.38 No.122.2 电源输出电路(1) 硬件电路介绍典型的电源输出电路一般由传感器电源输出电路、电源 反馈电路、滤波电路等电路组成，本文主要对传感器电源输出 电路进行介绍，我们选择 24 V 为传感器输出电压，电路如图 8 所示。图 8传感器电源输出电路24 V_PWR 是 MCU 输出控制信号，控制 Q3，Q3 就开始 工作，产生 24 V 输出，再经过磁珠及电容滤波之后给电路的 各部分传感器供电。如果输出是多个传感器，则可以采用相同 的电路进行几路电压的输出，满足实际电路的要求。(2) 波形测试 1 3fl fi $ TLE7368-3E通过仪器测试，测得波形电源输出电路如图 9、图 10 所图 95 V 输出测试波形图图 1024 V 输出测试波形图示。图 9 为 5 V 输出测试波形，图 10 为 24 V 输出测试波形。3 电源芯片输出电流及功率计算电源芯片输出电流及功率计算如表 1 所示。$ fi ($)/Vfi ($)/V $ ($)/V $ ($3)/mA $fl /mW $4.5024.0045.0 $ 15.415.506.012 50013 750 $ 24.905.005.128504 250 $ 41.461.501.533405104 结束语根据本文设计需求，设计了 5、3.3 和 1.5 V 的输入电源和 输出电源，通过理论分析及波形的测试，TLE7368 满足设计需 求，证明了文中所设计的电源输入输出电路的可行性，取得了一定的成果，同时对电源的研究具有一定的参考意义1-2。参考文献：1林渭勋. 现代电力电子技术M. 北京：机械工业出版社，2006. 2王志强高频开关电源M广州：华南理工大学出版社，2007.(上接第 2372 页)30i /A2010!5 结论谐波治理是电能质量的重要内容之一，有源电力滤波器 (APF) 正是抑制电力系统谐波的重要装置，目前许多国家将 APF 作为改善电能质量的一项关键技术和措施。本文探讨了瞬 时无功功率理论的数学基础，并在 Simulink 平台上搭建模型进 行仿真，结果充分证明综合采用 Butterworth 低通滤波器和平0.000.050.100.150.20t /s(d)fi % %$fl$3图 7改进型谐波检测方法的各种电流图考虑到负载突变时的动态响应：在 0.1 s 时合上 breaker 加 上负载，从图 7(c)可观察到负载变动时动态性能较好，不到一 个电源周期可实现动态跟踪；由图 7(d)发现在负载变动时经 滤波后的 ip 输出波形较平滑，使得交流分量的波动大大降低。 改进型低通滤波器降低了单独使用 Butterworth 低通滤波 器时直流分量中的纹波，并保持了较好的动态响应速度；与单 独使用平均值滤波器相比在基波发生变动时输出信号波动也会降低。均值滤波器作为改进型的低通滤波器更加符合抑制电网谐波 的需要，既获得良好的检测精度又能够满足动态响应速度。参考文献：1 王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制与无功功率补偿M. 北京：机械 工业出版社，1998.2 周柯，罗安，夏向阳，等. 一种改进的 ip-iq 谐波检测方法及数字低 通滤波器的优化设计J.中国电机工程学报，2007,27(34)：96-101.3 张永强，宋微浪，高新杰. 改进型低通滤波器在可变谐波源负载谐波检