基于ARM的智能數字開關電源設計

隨著現代科技事業的發展，電器設備的精度提高、可靠性加強，智能化和數字化的實現，開關電源正朝著高精度、智能化、數字化的方向發展。開關電源通過控制開關通斷的時間比率來維持輸出電壓的穩定，具有體積小、重量輕、效率高、紋波小、噪聲低、易擴容、智能化程度高等特點。

本文采用SAMSUNG公司的SC344BOX的ARM7芯片設計了一種智能化、數字化的可調開關直流電源，對電源主電路實現了全數字控制，輸出電壓可調，并提高了輸出電壓的精度和穩定度。控制算法通過軟編程可以使系統升級，也便于用戶根據各自的需要靈活地選擇不同的控制功能。

1 電源系統的總體設計

電源系統的設計要求是：工頻電源交流220V輸入，直流電壓可調輸出10～2000V，輸出電流小于100mA，用戶可以使用鍵盤隨時更改輸出電壓，顯示屏上顯示當前的工作狀態。根據要求設計的電源系統由電源電路和控制電路兩部分組成，如圖1所示。

電源電路部分主要包括整流濾波、BUCK變換器、推挽式直流變換器、濾波器，把工頻電源轉化成所需要的直流電源。控制電路部分主要包括ARM7控制單元、電壓分壓反饋取樣、鍵盤／顯示，根據用戶的輸入參數來調整輸出的直流電壓，并把當前的工作狀態顯示出來。EMC保護用來消除工頻電源中的噪聲干擾，保護系統電路不被損壞。

2 電源電路部分的工作原理及設計

2．1整流濾波及BUCK變換器的設計

整流濾波把工頻的交流電源變成直流電源，其電路如圖2所示，輸入／輸出的波形如圖3所示。為了提高整流效率，采用全橋整流，整流橋硅使用性價比高的KBP3510，2個400V的47μF電容并聯，輸出直流電壓U0約為300V。

整流濾波電路

輸入/輸出的波形

BUCK變換器又稱降壓變換器，它是ARM根據當前輸入的參數和反饋電壓，產生PWMl，使用IGBT集成驅動器來驅動主電路中的IGBT，由于占空比的變化控制了輸出電壓的值，電路如圖4所示。BUCK變換器必須工作在連續工作狀態，則電感L的臨界值為 。由于電源系統輸出功率為150W，則P01>150W，取P01=200W且 ，f0=100kHz；U01的值在2～200V之間可變，則可得