程控開關(guān)穩(wěn)壓電源思路梳理之效率分析

效率的分析

輸出功率計(jì)算公式：η=Po/Pi，輸入功率計(jì)算公式：Pi=Ui×Ii。

由于題目要求DC/DC變換器(控制器)都只能由Uin端口供電，不能另加輔助電源，所以單片機(jī)及一些外圍電路消耗功耗要盡量的低。為此，在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)采用超低功耗單片機(jī)MSP430F169，該系統(tǒng)集成了8路12位A/D和2路12位D/A，減少了外加A/D和D/A的功耗。提高效率主要是降低變換器的損耗，變換器的損耗主要有MOSFET導(dǎo)通損耗、MOSFET開關(guān)損耗、MOSFET驅(qū)動(dòng)損耗、二極管的損耗、輸出電容的損耗和控制部分的損耗，這些損耗可以通過降低開關(guān)頻率等方法來降低。

各級(jí)損耗主要有導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗、門級(jí)驅(qū)動(dòng)損耗、二極管的損耗和輸出電容的損耗。

具體損耗如下：

導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，主要是針對(duì)開關(guān)管來說的，選取IRP540，功耗為0.4W。

另外一個(gè)主要損耗為二極管損耗，二極管正常導(dǎo)通壓降為0.7V，損耗Pd=0.7V×Ii。降低門級(jí)驅(qū)動(dòng)和輸出電容損耗，主要是通過選取低功耗的器件和低ESR的電容。

保護(hù)電路設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)計(jì)

康銅電阻的大小選擇：康銅絲主要起過流保護(hù)和測試負(fù)載電流兩個(gè)作用。康銅絲接在整流輸入地和負(fù)載地之間，越小越好，這樣會(huì)使兩個(gè)地之間的電壓很小。但是如果太小的話，干擾問題會(huì)造成過流保護(hù)的誤判，并且對(duì)于后級(jí)運(yùn)放的要求也比較高。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，選擇0.1歐姆的電阻效果比較好。由于電阻太小，難以測量，所以先測得1歐姆的電阻，然后截取其長度的十分之一。

TL494片內(nèi)有電流誤差放大器，可用于過流保護(hù)。將康銅電阻上的壓降與預(yù)先調(diào)好的值進(jìn)行比較，若電流過大，輸出高電平，阻止PWM信號(hào)產(chǎn)生，開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，使輸出電壓降低，形成保護(hù)功能。一旦輸出電壓降低，導(dǎo)致輸出電流降低，檢測電壓降低，電流誤差放大器就會(huì)輸出低電平，重新產(chǎn)生PWM波形，所以該電路具有自恢復(fù)功能。

數(shù)字設(shè)定及顯示電路的設(shè)計(jì)

由于在輸出端采樣時(shí)測得反饋電壓為輸出電壓的二十四分之一，即分壓為1.5V時(shí)輸出為36V，分壓為0.834V時(shí)輸出為30V，設(shè)計(jì)中采用了12位D/A轉(zhuǎn)換精度為0.61mV(參考電壓為2.5V)，直接輸出給TL494提供參考電壓。此外還設(shè)置了三個(gè)A/D芯片，分別采集輸出電壓、輸出電流和輸入電流。為了降低功耗，設(shè)計(jì)中采用了128×64屏幕，顯示內(nèi)容多。當(dāng)背光不使用時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，以降低功耗。