基于数字控制的开关电源设计

基于 STC12的恒流开关电源的设计摘要本文是关于设计出一种STC12C5A60S2单片机发生47KHZ的PWM脉冲信号，经过驱动芯片IR2104控制MOS管，从而控制整个BUCK（降压式变换）电路。

单片机内部自带的10位ADC能通过电压电流检测电流实时反馈电流和电压数值，并由此调整输出的PWM的占空比，形成电流电压闭环控制系统。

按键能设置输出电流从0.2A到2A，以0.01A递增，输出最大10V，液晶实时显示输出电流与电压，电源设计时采用N+1的模式，正常情况下所有模块均参与工作，如设备出现故障，电源不会停止。

系统将自动减少电流运行并将故障单元退出，不影响生产。

同时所有模块单元通用化，只需备份少许模块单元即可自由更换故障模块，使维修更加简易化。

此外还可实现数字化控制，各模块单元均以微处理器为控制核心，主要利用软件程序实现自动均流等控制方案，控制灵活，精准度高，动态响应快，所用元件少，可靠性高。

【关键词】STC12 ；PWM ; IR2104 ; BUCK ;开关电源；1、设计背景及意义21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大，而这些电子设备、产品都离不开电源。

开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更轻，更小，效率更高，也更可靠，这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。

从开关电源的组成来看，它主要由两部分组成：功率级和控制级。

功率级的主要任务是根据不同的应用场合及要求，选择不同的拓扑结构，同时兼顾半导体元件考虑设计成本；控制级的主要任务则是根据电路电信号选择合适的控制方式，目前的开关电源以PWM控制方式居多。

随着科学技术的不断进步，科学成果也有很大的进展，在开关电源方面的研究也是如此。

电力电子已经成为人们生活中必不可或缺的一部分，同时也是经济发展的命脉。

电力电子技术的发展导致电力开关器件的性能大幅提高，开关上限频率、功耗也都有了明显的改善。

基于第二代Vicor模块的开关电源数控调压设计作者：崔梦宇吕托孙晓慧张雅琪来源：《科技创新导报》2017年第35期摘要：根据某型号系统供电要求，以第二代Vicor模块为核心进行开关电源的数字化设计，实现了在现场无人值守的情况下，能够对开关电源进行远控调压操作。

该样机产品已经经过了应力筛选试验和环境试验的考核，表明该设计具有良好的工作可靠性、安全性、维修性、测试性、保障性、环境适应性和电磁兼容性。

同时，证明了该开关电源的数控调压设计方案合理可行。

关键词：开关电源数控调压设计方案中图分类号：TP17 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）12（b）-0028-02随着科技的不断发展，近年来，数字化理念在开关电源领域中得到了广泛的应用。

许多电子设备要求开关电源输出电压可以自动设置。

因此，这里提出了一种基于第二代Vicor模块，利用数字控制电路，实现输出电压可以调节的开关电源设计方案。

最终达到了开关电源的输出电压可以通过数字控制进行自动设置。

1 基本设计方案及工作原理本开关电源的设计方案采用模块化设计。

模块化电源一般称为电源模块，有时简称模块。

在当今科学技术高度发展的时代，电源的应用更加广泛，这也对电源的功能提出了更高的要求。

因此，在进行电源设计时，都希望缩短开发周期，使产品变更参数时设计灵活，降低开发成本，减小电源体积，使其可靠性高，输出电压可调性好，便于冗余设计，具有优良的电磁兼容性等。

电源模块由于优化了开关电源电路，采用先进的制造工艺，将复杂的开关电源浓缩成小体积的电源模块，适合了上述技术要求，因此得到广泛的应用。

Vicor公司在2000年前后，在VI-200和VI-J100的基础上，推出了新一代电源模块——MAXI、MINI和MICRO系列电源模块。

首先，在准谐振电路基础上，在共漏极主开关管实现了零电流ZCS和零电压ZVS软开关技术，进一步减少了损耗和噪声。

其次，输入和输出分别采用主控MCU和输出控制MCU智能管理，并有变压器隔离，增加了控制功能和抗干扰能力。

基于WT6632F的65WPD开关电源的设计WT6632F是一款高性能的数字型开关电源控制芯片，可以用于设计65W的PD（Power Delivery）开关电源。

本设计旨在提供一种基于WT6632F的65W PD开关电源设计方案。

设计思路：1.设计输入电压范围为100V~240V的通用电源输入，输出功率为65W，输出电压为5V/9V/12V/15V/20V，输出电流范围为3A~5.5A。

2.采用主动整流桥路设计，提高功率因数和效率。

3.使用高频变压器，减小体积和重量。

4.采用软开关技术，降低开关损耗。

5.采用数字控制技术，实现快速响应和精确控制。

主要设计步骤：1.输入滤波和整流：使用电容和电感实现输入电压的滤波和整流，保证输入端的稳定性和高功率因数。

2.APFC（有源功率因数校正）：使用WT6632F内置的APFC控制电路，实现功率因数校正和电压跟踪。

3.DC/DC变换：采用高频变压器实现输入电压的变换，并选择合适的变换比和开关频率。

4.输出稳压和过流保护：使用WT6632F的输出稳压和过流保护功能，实现输出电压的稳定和过载保护。

5.PD控制：根据PD协议的要求，使用WT6632F的数字控制接口实现电源输出电压和电流的精确控制。

设计注意事项：1.选择优质的元件和材料，确保电源的稳定性和可靠性。

2.严格遵守电源设计的安全标准和法规，确保电源的安全性。

3.进行必要的EMC（电磁兼容）测试和设计，确保电源的抗干扰能力。

4.针对PD协议的要求进行相应的测试和验证，确保电源的兼容性和性能。

总结：基于WT6632F的65WPD开关电源设计方案可以实现高效、稳定和精确的电源输出，具有较好的温度和负载适应能力。

在设计过程中，需要充分考虑电源稳定性、效率和安全性等因素，并遵循相关的设计规范和要求。

这样的设计方案可以满足需求，并具有一定的市场潜力。

Science &Technology Vision科技视界0引言开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,包括脉冲宽度调制(PWM)控制IC 和MOSFET 两部分。

与其它类型电源相比它不仅具有体积小和重量轻的优点,开关电源的效率也更高,因而开关电源被广泛应用于各个电子领域,如家电行业、交通设施、工业设备等等。

随着数字技术的发展,DSP 芯片技术日益成熟,DSP 芯片的功能也日益强大和完善,性价比不断上升。

DSP 芯片技术的完善也为开关电源应用数字控制提供了可行性方案。

本文就基于DSP 的数字开关电源的设计与实现进行探讨。

1DSP 概述DSP(数字信号处理器)是一种依靠数字运算处理信息的独特微处理器,工作原理如下:模数转换器接受模拟信号后再将其转换成0和1的数字序列,再对其进行数字滤波、IFFT 等数学运算处理[1]。

并结合相应的控制算法将数字信号生成相应的控制量,最后经过数模转换器或者PWM 信号将其转换成所需的形式,例如通过数模转换器将控制量转换成模拟信号。

DSP 的可编程性灵活、计算能力强,DSP 最高可执行数十亿条各种类型的计算指令,其执行能力远远强于其它处理器。

2基于DSP 的数字开关电源硬件整体设计基于DSP 的数字开关电源系统是一个综合性很强的系统,它由硬件系统和软件系统组成,基于DSP 的数字开关电源开发过程设计电子工程、软件工程等多个方面的知识。

本文结合飞思卡尔公司生产的MC56F8323开关电源,介绍基于DSP 的数字开关电源系统硬件设计。

基于DSP 的数字开关电源的硬件系统由EMC 模块、PFC 模块、DC-DC 模块、控制器模块、驱动电路五个部分组成,EMC 模块消除可消除200V 市电的共模和差模的干扰,同时减少开关管产生的高频干扰进入市电,从而减少市电受高频干扰的程度[2]。

PFC 模块的功能为提高电源的功率因子,减少无功功率;DC-DC 模块负责对不同的电压进行转换处理,将不同的电压转换成适宜的电压,再输出电压。

数控开关电源设计_毕业论文毕业论文数控开关电源设计1导言1.1课题研究背景开关电源是一种由开关方式控制的直流稳压电源。

由于其体积小、效率高、重量轻，被广泛应用于各种电子设备中。

开关电源控制部分绝大多数是根据模拟信号设计和工作的，抗干扰能力不强，信号失真。

电源作为各种电子设备的重要组成部分，其性能直接影响到整个电子系统的性能指标。

随着科学技术的发展，电子设备不断更新，其种类越来越多，对电源的性能指标要求也越来越高。

此外，不同的电子设备对电源有不同的要求，这给电源的研究带来了许多新的研究课题。

在传统的电力电子技术中，DC/DC变换器的控制部分是根据模拟信号设计和工作的。

20世纪六七十年代，电力电子技术完全基于模拟电路。

然而，近年来，随着数字信号处理技术的日益完善和成熟，微处理器/微控制器和数字信号处理器的性价比不断提高，数字控制在功率变换器中得到了广泛应用。

它使开关电源朝着数字化、智能化、多功能的方向发展。

这无疑提高了开关电源的性能和可靠性。

例如，电机和不间断电源（UPS）的控制电路选择各种数字信号处理器或微处理器作为其核心控制元件。

通过模拟控制和模数混合控制，功率变换器已经进入全数字控制阶段。

与模拟控制相比，数字控制有许多优点[1]：（1）数字控制可以实现各种复杂的控制策略，提高控制系统的性能。

由于开关器件的存在，功率变换器是强非线性系统。

传统的模拟控制是在功率变换器近似线性模型的基础上，利用线性系统的各种设计方法来设计补偿网络，这种方法设计简单且容易实现。

但随着对电源性能指标的要求不断提高，这种设计方法很难提高系统的控制性能。

而数字控制可以实现各种非线性控制策略，使得控制系统的性能大大提高。

（2）数字控制系统具有很强的抗干扰能力。

模拟元件容易受到环境和温度变化的影响，因此模拟控制器的稳定性较差。

数字控制器受设备老化、环境或参数变化的影响较小。

它比模拟控制器稳定可靠，抗干扰能力强。

（3）数字控制系统灵活性高，数字化极大地简化了变换器控制的硬件。

基于DSP控制的数字开关电源设计胡时高;虎恩典;丁晓军;刘勇【摘要】结合开关电源的发展现状，将数字控制的优点引入设计中，进一步提高开关电源性能。

本文提出了基于DSP的开关电源数字PID控制方式，利用DSP 事件管理器产生PwM信号，代替了一般的脉宽调制集成电路，并对其主电路、驱动电路及控制和保护电路进行了设计分析。

试验表明，该方法能实现对开关电源的有效控制，不但能简化控制电路，提高设备的可靠性，还具有控制灵活、稳定快、负载调整率高等优点，可以在开关电源中推广应用。

【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】5页(P112-115,127)【关键词】开关电源;PID控制;脉宽调制;DSP【作者】胡时高;虎恩典;丁晓军;刘勇【作者单位】北方民族大学电气信息工程学院，银川750021;北方民族大学电气信息工程学院，银川750021;北方民族大学电气信息工程学院，银川750021;北方民族大学电气信息工程学院，银川750021【正文语种】中文【中图分类】TM461.5开关电源以其体积小、重量轻和效率高等特点，被广泛应用于电子计算机、家用电器、交通设施、通信和工业设备等领域。

高可靠性、智能化及数字化是高频开关电源的发展趋势。

一般的开关电源受专用脉宽调制IC固有功能的限制，而且控制电路复杂，由模拟元件存在的老化和温漂等问题所引起的误差使得开关电源的可靠性及精度较差。

而数字系统具有设计周期短，易实现模块化管理，能减小模拟元件引起的不稳定和电磁干扰等优点，因此数字控制在开关电源中得到迅速发展[1]。

DSP芯片的高速处理能力和丰富的外围设备，非常适合于实时数字信号处理，为开关电源采用全数字控制提供了可行性方案[2]。

本文将DSP技术及数字PID控制应用于开关电源，简化了控制电路，减少功耗，提高了控制灵活性和设备的可靠性。

本文设计的开关电源基本组成结构框图如图1所示，主要由功率主电路、辅助电源电路和以DSP为核心的控制电路组成。

目前论文只列举了一部分，省略的部分请联系QQ：58383878 索取，谢谢支持题目：PFC数字控制技术在开关电源中的应用内容摘要近年来，随着社会的进步，电子技术得到了迅猛的发展，计算机等一些通信设备日益普及，在各种不同的领域的广泛应用，对电网造成了严重的谐波污染，这样使得以及输入端功率因数低等问题显得日益突出。

随着IEC-1000-3-2和EN61000-3-2等国际标准的颁布和强制执行，用于解决谐波污染的功率因数校正（Power Factor Correction，简称PFC）技术已成为我们研究的重点科目。

本文首先对功率因数的定义、功率因数校正的方法和重要性进行简单的介绍，并对有源功率因数校正(APFC)控制技术原理进行详细的分析和讨论。

其次实现PFC 的模拟控制方法和数字控制方法进行了比较，介绍了采用数字控制的独特优点。

详细讨论了采用数字信号处理器作为控制核心时的应用。

关键词：功率因数校正；模拟控制；数字控制；目录内容摘要 (I)目录 (I)1.概述 (1)1.1.开关电源的基本介绍 (1)1.1.1.引言 (1)1.1.2.开关电源的基本构成 .................... 错误！未定义书签。

1.1.3.开关电源的分类......................... 错误！未定义书签。

1.1.4.开关电源主回路拓扑结构概述........... 错误！未定义书签。

1.1.5.开关电源的技术指标 .................... 错误！未定义书签。

1.2.功率因数的定义、标准及分类................. 错误！未定义书签。

1.2.1功率因数的定义......................... 错误！未定义书签。

1.2.2功率因数的标准......................... 错误！未定义书签。

1.2.3功率因数校正技术的分类................ 错误！未定义书签。

基于DSP开关电源1. 引言开关电源是一种常见的电源供应装置，其通过快速开关的方式将输入电压进行转换，以获得稳定的输出电压。

近年来，随着数字信号处理器（DSP）的发展，基于DSP的开关电源开始受到越来越多的关注。

本文将介绍基于DSP开关电源的原理、优势和应用。

2. 基于DSP的开关电源原理基于DSP的开关电源利用数字信号处理器的优势，通过精确地控制开关管的开关时间和频率，实现电源的高效稳定输出。

其工作原理如下：1.输入电压经过整流滤波得到直流电压。

2.DSP通过PWM技术控制开关管的开合时间，控制开关管的导通和截止。

3.开关管截止时，电能通过变压器经过电感、二极管等元件进行储能。

4.开关管导通时，储能元件释放电能，经过滤波电路后输出稳定的直流电压。

基于DSP的开关电源通过高速的计算和精确的控制，能够实现更高的电能转换效率和更稳定的输出电压。

3. 基于DSP的开关电源优势相比传统的开关电源，基于DSP的开关电源具有以下优势：3.1 高效率基于DSP的开关电源通过PWM技术实现准确的开合时间控制，最大程度地减小开关损耗，提高了电源的能量转换效率。

相比传统的开关电源，基于DSP的开关电源能够节省更多能量，减少能源浪费。

3.2 稳定性由于DSP能够对开关管的开合时间和频率进行精确控制，基于DSP 的开关电源能够实现更稳定的输出电压。

即使在输入电压波动较大的情况下，输出电压也能保持在稳定的范围内，提供可靠的电源供应。

3.3 可编程性DSP具有强大的计算和处理能力，基于DSP的开关电源可以根据不同的需求进行编程，实现多种电源输出模式。

用户可以通过编程控制输出电压、电流等参数，满足不同应用的需求。

3.4 保护功能基于DSP的开关电源通常集成了多种保护功能，如过温保护、过电流保护、过压保护等。

当电源工作时出现异常情况，DSP能够及时检测并采取相应的措施，以确保电源和负载的安全运行。

4. 基于DSP的开关电源应用基于DSP的开关电源广泛应用于各类电子设备和系统中，如：•电脑电源：基于DSP的开关电源可以提供稳定的电源供应，满足计算机的高能耗和高负载要求。

基于 STM32的开关电源设计摘要：本文在开关电源和数字控制技术现有基础上，研制一款以STM32为控制核心的开关电源，输出电压0〜12V可调，最大可带100A负载，可调整电压和电流等级，设置稳压或稳流输出模式，输出噪声纹波电压峰-峰值较小，DC-DC变换器的效率能够达到80%以上，整个电路采用多种保护功能来实现系统的可靠性，而且具有输出电压、电流的显示功能。

关键词：单片机开关电源DC/DC变换器1．研究背景目前我国市场上的开关电源中，功率管基本都采用双极型的晶体管，其开关频率可达到几十千赫；如果是MOSFET管的开关电源，转换频率可达到几百千赫。

为了有更高的开关频率，就得采用高速的开关器件。

谐振电路具有兆赫以上开关频率，它可以迅速地提高开关的速度，理论上开关损耗应该为零，噪声也非常小，这是提高开关电源频率的一种方式。

2．课题研究内容本课题在开关电源和数字控制技术现有基础上，研制一款以STM32为控制核心的数控开关电源，输出电压0〜12V可调，最大可带100A负载，可根据用户的功率需求调整电压和电流等级，设置稳压或稳流输出模式，并通过485通讯协议实现触屏控制和远程控制。

得出适合于设计要求的主电路的结构，并在此基础上设计出具体的驱动电路、控制电路、保护电路。

通过按键调节占空比的大小，输出可调电压30V～36V，最大输出电流可以达到2A，电压调整率和负载调整率尽可能低，DC-DC变换器的效率达到80%以上。

采用过流保护、滤波保护等多种保护功能，保证了系统的可靠性。

根据设计要求以及主电路的结构，对电路中各参数进行计算。

最后对电路进行仿真测试，并根据不足进行改进。

2.1 系统设计要求开关电源是工作原理很简单，就是对开关管进行控制，然后使其不断地进行“开路”和“闭合”，改变对输入电压的脉冲宽度，对占空比进行反馈对比，达到所需时进行输出，一般输入输出都需要有整流滤波电路。

本文所设计的开关电源是电源内部的采样、算法运算、PWM生成、通讯与监测控制等主要功能都是通过数字控制技术实现的电源产品。

开关电源数字化控制技术研究摘要：随着我国经济的飞速发展和社会的发展，在科学技术发展的同时，各种自动化技术也得到了迅速的发展。

因此，数字控制电路被广泛地用于高频开关电源的设计。

本文从理论上探讨了基于 BUCK变换器的软切换技术，建立了基于BUCK变换器的高稳定性的移相全桥变换器的小信号模型。

关键词：数字化；控制电路；高频开关电源引言在电力系统中，开关电源是电力系统中重要的辅助电源。

当前，这种电源是以高频开关电源模块并联方式工作的，但是由于开关电源的开关频率高，电流大，开关损耗大， EMI干扰大，因此软切换技术应运而生，并随着控制技术的发展，以及微机的快速发展，直流系统开关电源的发展趋势是将软切换技术与数字智能控制技术有机地结合起来。

1.开关电源的了解内容1.1开关电源的概念开关电源是一种高频功率转换器，也称开关电源。

切换电源的作用就是把一种电压转化为不同的体系结构，转化为使用者所需的电压和电流，在日常的使用中起到了很大的作用，它可以改变不合适的电压和电流，还可以在一定程度上节省电能，保证居民的生活和使用。

开功率技术是目前最流行的一种技术，它的发展速度非常快，但也正因为如此，它才能在技术上更上一层楼。

开关电源是指开关电源，同时具备开关、高频、直流三种功能的电源。

目前有多种控制方式，数字控制技术是目前比较成熟的一种。

数字控制技术主要采用软切换技术和软切换技术。

由于电力电子技术的迅速发展，使其与人类的生产、生活紧密地联系在一起。

它具有对电力系统的内部状况进行实时监测、内外通讯，并将其内部的状况反馈到整个电力系统，从而达到对电力系统的全方位监测与控制。

开关电源的优点是功率转换效率高，电压稳定范围宽，重量轻。

开关电源的发展，改变了过去体积大、携带不便的弊端，而传统的开关电源技术存在着许多弊端，如功率转换技术不方便、切换损失大，但随着技术的发展，这种弊端也逐渐被解决。

1.2开关电源的发展和应用目前，开关控制技术在许多领域都比较成熟，其发展前景十分广阔，其发展趋势是：高频、高可靠性、高性能、低功耗、低噪声、等方向发展。