基于自適應(yīng)閉環(huán)控制的推挽式開關(guān)電源裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于開關(guān)電源領(lǐng)域，具體涉及一種基于自適應(yīng)閉環(huán)控制的推挽式開關(guān)電源 裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在諸多的電子元器件中，電源作為各種用電設(shè)備的動(dòng)力裝置尤為重要，所有能源 的應(yīng)用70%以上需要經(jīng)過(guò)電力電子變換裝置，然后供給負(fù)載，電源產(chǎn)業(yè)是支持各種高科技 的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，尤其是開關(guān)電源市場(chǎng)發(fā)展速度較快。
[0003] 開關(guān)電源是相對(duì)線性電源來(lái)說(shuō)的，它輸入端直接將交流電整流變成直流電，再在 高頻振蕩電路的作用下，用開關(guān)管控制電流的通斷，形成高頻脈沖電流。在高頻變壓器的幫 助下，輸出穩(wěn)定的低壓直流電。由于變壓器的磁芯大小與它的工作頻率的平方成反比，頻率 越高，鐵芯越小。這樣就可以大大減小變壓器，使電源減輕重量和體積。而且由于它直接控 制直流，使這種電源的效率比線性電源高很多。
[0004] 推挽電路采用兩個(gè)參數(shù)相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于電路 中，電路工作時(shí)，兩只對(duì)稱的功率開關(guān)管每次只有一個(gè)導(dǎo)通，所以導(dǎo)通損耗小效率高。推挽 電路適用于低電壓大電流的場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源中。針對(duì)開關(guān)電源電壓穩(wěn)定性的提 高問(wèn)題，可以從閉環(huán)控制著手。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)閉環(huán)控制的推挽式開關(guān)電 源裝置及其控制方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種基于自適應(yīng)閉環(huán)控制的推挽式開關(guān)電源裝置，包括電源模塊、電池智能充放電電 路、二極管選擇電路、直流降壓模塊電路、高頻PWM發(fā)生電路、變壓器推挽輸出電路、驅(qū)動(dòng)電 路、被控電路和單片機(jī)控制單元； 電源模塊的輸入端連接市電220V，電源模塊的一路輸出端連接電池智能充放電電路的 一路輸入端，電源模塊的另一路輸出端、電池智能充放電電路的輸出端均連接二極管選擇 電路的輸入端，二極管選擇電路的輸出端分別連接直流降壓模塊電路的輸入端、變壓器推 挽輸出電路的輸入端，直流降壓模塊電路的輸出端連接單片機(jī)控制單元的供電端口，單片 機(jī)控制單元的輸出端分別連接電池智能充放電電路的另一路輸入端、直流降壓模塊電路的 輸入端、驅(qū)動(dòng)電路的一路輸入端，驅(qū)動(dòng)電路的另一路輸入端連接變壓器推挽輸出電路的一 路輸出端，變壓器推挽輸出電路的另一路輸出端連接高頻PWM發(fā)生電路的輸入端，高頻PWM 發(fā)生電路的輸出端連接變壓器推挽輸出電路的再一路輸入端，形成閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)電路的 輸出端連接被控電路的輸入端。
[0007] 所述電源模塊用于將市電220V轉(zhuǎn)換成5V直流電并送入二極管選擇電路同時(shí)給電 池智能充放電電路充電。
[0008] 所述電池智能充放電電路用于給電池充電，保證電池始終處于滿電狀態(tài)。
[0009] 所述二極管選擇電路用于選擇是由市電220V供電，還是由電池供電。
[0010] 所述直流降壓模塊電路包括第一穩(wěn)壓器和第二穩(wěn)壓器； 第一穩(wěn)壓器用于當(dāng)市電220V發(fā)生晃電時(shí)產(chǎn)生5V直流電，給高頻PWM發(fā)生電路供電； 第二穩(wěn)壓器用于當(dāng)市電220V發(fā)生晃電時(shí)產(chǎn)生3. 3V直流電，給單片機(jī)控制單元供電。
[0011] 所述高頻PWM發(fā)生電路通過(guò)調(diào)節(jié)產(chǎn)生的PWM波的占空比來(lái)控制高頻PWM發(fā)生 電路中MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間，形成閉環(huán)調(diào)節(jié)，使變壓器推挽輸出電路輸出穩(wěn)定的 ±12V電源和具有載波性質(zhì)的電源。
[0012] 所述變壓器推挽輸出電路用于輸出具有載波性質(zhì)電源和±12V電源。
[0013] 所述被控電路通過(guò)單片機(jī)控制單元的控制，當(dāng)火線的電壓在正半周發(fā)生跌落時(shí)， 由+12V電源給負(fù)載供電，當(dāng)火線的電壓在負(fù)半周發(fā)生跌落時(shí)，由-12V電源給負(fù)載供電，實(shí) 現(xiàn)市電220V與± 12V給負(fù)載供電的無(wú)縫切換，使負(fù)載能夠連續(xù)工作。
[0014] 所述的基于自適應(yīng)閉環(huán)控制的推挽式開關(guān)電源裝置的控制方法，包括以下步驟： 步驟一：市電220V電壓通過(guò)電源模塊后轉(zhuǎn)換成5V直流電并送入二極管選擇電路同時(shí) 給電池智能充放電電路充電，單片機(jī)控制單元控制電池智能充放電電路快速充電； 步驟二：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制單元實(shí)時(shí)檢測(cè)電池智能充放電電路中電池的電壓值，當(dāng)電壓值達(dá) 到設(shè)定值時(shí)，電池智能充放電電路停止充電； 步驟三：電源模塊的輸出電壓、電池智能充放電電路的輸出電壓通過(guò)二極管選擇電路 選擇后同時(shí)進(jìn)入高頻變壓器推挽輸出電路和直流降壓模塊； 步驟四：電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)直流降壓模塊分別生成5V直流電和3. 3V直流電，生成的5V直 流電和3. 3V直流電分別給高頻PWM發(fā)生電路和單片機(jī)控制單元供電； 步驟五：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制單元控制高頻PWM發(fā)生電路產(chǎn)生高頻PWM波，作用于高頻變壓器推 挽輸出電路； 步驟六：高頻PWM發(fā)生電路通過(guò)調(diào)節(jié)其產(chǎn)生的PWM波的占空比來(lái)控制高頻PWM發(fā)生電 路中MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間，形成閉環(huán)調(diào)節(jié)，使變壓器推挽輸出電路輸出穩(wěn)定的±12V電 壓和多路具有載波性質(zhì)的電源； 步驟七：多路具有載波性質(zhì)的輸出電壓輸出至驅(qū)動(dòng)電路； 步驟八：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制單元控制驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)被控電路的可控硅的導(dǎo)通或關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)市 電220V與±12V給負(fù)載供電的無(wú)隙切換。
[0015] 有益效果： (1)本發(fā)明采用變壓器推挽輸出電路產(chǎn)生多路輸出的具有載波性質(zhì)的電源，通過(guò)單片 機(jī)控制單元的控制和驅(qū)動(dòng)電路，控制可控硅的導(dǎo)通或關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)市電與±12V電源給負(fù)載供 電的無(wú)隙切換。
[0016] (2 )本發(fā)明采用閉環(huán)控制，通過(guò)調(diào)節(jié)高頻PWM發(fā)生電路輸出的PWM波的占空比，產(chǎn) 生穩(wěn)定的±12V電源。
[0017] (3)本發(fā)明采用二極管選擇電路，通過(guò)單片機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)電源模塊和電池電源給 變壓器推挽輸出電路的選擇性供電。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的基于自適應(yīng)閉環(huán)控制的推挽式開關(guān)電源裝置的結(jié) 構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的電源模塊電路原理圖； 圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的電池智能充放電電路原理圖； 圖4為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的直流降壓模塊電路原理圖； 圖5為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的二極管選擇電路、變壓器推挽輸出電路與高頻PWM發(fā)生 電路連接原理圖，其中，1-二極管選擇電路，2-高頻PWM發(fā)生電路，3-變壓器推挽輸出電 路； 圖6為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的驅(qū)動(dòng)電路原理圖； 圖7為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的被控電路原理圖； 圖8為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的單片機(jī)控制單元原理圖； 圖9為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的基于自適應(yīng)閉環(huán)控制的推挽式開關(guān)電源裝置的控制方 法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0020] 一種基于自適應(yīng)閉環(huán)控制的推挽式開關(guān)電源裝置，如圖1所示，包括電源模塊、電 池智能充放電電路、二極管選擇電路、直流降壓模塊電路、高頻PWM發(fā)生電路、變壓器推挽 輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路、被控電路和單片機(jī)控制單元；該圖中的二極管選擇電路、變壓器推挽 輸出電路均簡(jiǎn)化。
[0021] 電源模塊的輸入端連接220V市電，電源模塊的一路輸出端連接電池智能充放電 電路的一路輸入端，電源模塊的另一路輸出端、電池智能充放電電路的輸出端均連接二極 管選擇電路的輸入端，二極管選擇電路的輸出端分別連接直流降壓模塊電路的輸入端、變 壓器推挽輸出電路的輸入端，直流降壓模塊電路的輸出端連接單片機(jī)控制單元的供電端 口，單片機(jī)控制單元的輸出端分別連接電池智能充放電電路的另一路輸入端、直流降壓模 塊電路的輸入端、驅(qū)動(dòng)電路的一路輸入端，驅(qū)動(dòng)電路的另一路輸入端連接變壓器推挽輸出 電路的一路輸出端，變壓器推挽輸出電路的另一路輸出端連接高頻PWM發(fā)生電路的輸入 端，高頻PWM發(fā)生電路的輸出端連接變壓器推挽輸出電路的再一路輸入端，形成閉環(huán)控制， 驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接被控電路的輸入端。
[0022] 220V市電經(jīng)過(guò)電源模塊產(chǎn)生5V電源，給電池充電。5V電源與電池電源經(jīng)過(guò)二極 管選擇電路，分別輸入直流降壓模塊電路、變壓器推挽輸出電路。直流降壓模塊電路產(chǎn)生5V 電源和3