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数控开关电源的设计与实现

作者:赫杰五金 发布时间:2017-05-28
内容摘要:数控开关电源的设计结合双闭环控制原理和稳压稳流自动转换电路原理,不仅使得数控开关电源外壳电源开关的电压电流达到给定值,同时保证了电路工作的稳定。

一、数控开关电源简述
  数控开关的创新主要表现在集成电路方面的改进,克服了传统电源开关的设计缺陷,提高了电源输出功率。传统的电源外壳开关电源主要采用模拟控制技术,通过调节器、比较器来控制输出电压,一旦成型很难修改,不利于开关电源的集成化,因此其适用性十分局限。而开关电源的数字化控制就能对这些问题进行妥善解决,达到   稳定的目的。
  数控开关电源的特点:(1)低质量,低消耗。数字开关电源具有质量轻、体积小的优点,而且转换频率比较大,损耗较小。开关频率的增加能够在大程度上减少开关损耗,提高电源转化率。(2)滤波效率高。数控开关电源的频率是线性电源工作频率的100倍左右,这样使得其滤波效率提高了1000倍,半波整流下的滤波效率也能增加500倍,数控开关电源的体积也随之减小。(3)稳压范围宽。数控开关电源随输入电压的变化进行脉宽调节,能适应较宽的电网电压。(4)   可靠。数控开关电源带有自动保护电路,当电路或输出等出现短路时,能够自动关闭输出。数控开关电源不仅能够提高电源输出功率,同时还能通过控制元件的占空比来达到稳压的目的。
  二、数控开关电源的原理
  数控开关电源的设计结合双闭环控制原理和稳压稳流自动转换电路原理,不仅使得数控开关电源外壳电源开关的电压电流达到给定值,同时保证了电路工作的稳定。
  (1)双闭环控制原理
  为了加快动态响应速度,在数控电源开关设计上采用了双闭环控制结构,可以直接在控制面板上设置和显示系统的稳压、稳流值。双闭环控制中,电流为内环控制,而电压则受外环控制,通过PID调节器实现内外环的共同控制。双闭环控制主要体现在PID的误差调控,外环控制是指将电压的输出值与额定值进行对比,然后通过调控形成电压控制的外环;内环控制则是PID对电流的控制,将调制后的电流传输形成数字脉冲,从而控制开关状态,达到限流的目的。当工作状态为稳压时,电流PID调节会输出数字脉冲赋值给PWM调制器,电压环会退出,以电流环为主导,控制开关状态,实现稳流。
  (2)稳压稳流自动转换电路
  稳压稳流自动转换是由电压、电流和负载三方面共同决定的。当电路的工作状态是稳流时,电压环处于饱和状态,不起任何作用,只有内环中的电流处于工作状态。反之,当电路在稳压状态工作时,电流环饱和,电压环开始工作,且输出的电压大于给定值,电流给定,运算放大器处在饱和状态,电压与电流环同时工作,这种控制方式被称为双环结构。正是由于双环结构的设计,输出电压和电流都能够稳定在给定范围附近,稳压稳流自动转换电路除了能够实现电路转换还能够保持电源稳值工作。
  运用数字PID控制技术能够克服电路复杂、调整困难等缺点,满足用户要求。采用DSP芯片和双闭环控方法,不仅能够保证较快的采样速度,还能够实现复杂的控制算法,保证模块电源外壳电源稳定和   的输出。此外,数控开关电源还增加了稳流自动切换模式,增强了开关电源的智能化。

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