程控開關(guān)穩(wěn)壓電源思路梳理之效率分析

效率的分析

輸出功率計算公式：η=Po/Pi，輸入功率計算公式：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，所以單片機及一些外圍電路消耗功耗要盡量的低。為此，在設(shè)計本系統(tǒng)時采用超低功耗單片機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導通損耗、MOSFET開關(guān)損耗、MOSFET驅(qū)動損耗、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。

各級損耗主要有導通損耗、開關(guān)損耗、門級驅(qū)動損耗、二極管的損耗和輸出電容的損耗。

具體損耗如下：

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

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

保護電路設(shè)計與參數(shù)設(shè)計

康銅電阻的大小選擇：康銅絲主要起過流保護和測試負載電流兩個作用。康銅絲接在整流輸入地和負載地之間，越小越好，這樣會使兩個地之間的電壓很小。但是如果太小的話，干擾問題會造成過流保護的誤判，并且對于后級運放的要求也比較高。經(jīng)過實驗，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。將康銅電阻上的壓降與預先調(diào)好的值進行比較，若電流過大，輸出高電平，阻止PWM信號產(chǎn)生，開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，使輸出電壓降低，形成保護功能。一旦輸出電壓降低，導致輸出電流降低，檢測電壓降低，電流誤差放大器就會輸出低電平，重新產(chǎn)生PWM波形，所以該電路具有自恢復功能。

數(shù)字設(shè)定及顯示電路的設(shè)計

由于在輸出端采樣時測得反饋電壓為輸出電壓的二十四分之一，即分壓為1.5V時輸出為36V，分壓為0.834V時輸出為30V，設(shè)計中采用了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)計中采用了128×64屏幕，顯示內(nèi)容多。當背光不使用時自動關(guān)閉，以降低功耗。