【導(dǎo)讀】本文針對(duì)程控可調(diào)大功率電源設(shè)計(jì)方案做出了詳細(xì)的分析和講解，尤其是對(duì)穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)部分做出了詳細(xì)的介紹。在電路設(shè)計(jì)中，調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)尤為重要。本文就來(lái)對(duì)方案中的調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì)作出詳細(xì)的分析和講解。
調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì)
在這一程控可調(diào)的大功率電源電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)電源輸出電壓的自主調(diào)節(jié)效果，同時(shí)也為了能夠進(jìn)一步提升輸出電壓的調(diào)節(jié)精度，在本方案中，我們選擇采用程序控制調(diào)節(jié)電源的輸出電壓。具體的程控電壓調(diào)節(jié)電路是通過(guò)兩部分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下面我們進(jìn)行分別說(shuō)明。
在本方案中，我們所設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)電路第一部分，是程控調(diào)節(jié)數(shù)字電位計(jì)電阻值電路。在這一電路系統(tǒng)中，數(shù)字電位計(jì)AD5293選擇單電源+12V供電，邏輯電平選擇+3.3V。AD5293兼容SPI串行接口，因此選擇STM32F1O3VET6的SPI總線來(lái)控制調(diào)節(jié)AD5293的阻值變化。具體電路如圖1所示。調(diào)節(jié)電路的第二部分為程控電壓調(diào)節(jié)電路（穩(wěn)壓電路部分），具體設(shè)計(jì)情況如下圖圖2所示。圖1和圖2電路中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)w 與B分別相連構(gòu)成了基本的程控電壓調(diào)節(jié)電路。控制芯片STM32F1O3VET6發(fā)送控制指令改變數(shù)字電位計(jì)AD5293的電阻，串聯(lián)在穩(wěn)壓調(diào)節(jié)電路中的電位計(jì)反饋分壓改變輸出電壓。
抗負(fù)載干擾電路
在這一大功率電源設(shè)計(jì)方案中，調(diào)節(jié)電路的正常運(yùn)行同樣離不開抗負(fù)載干擾電路的輔助。下面我們來(lái)看一下，在本方案中，是如何進(jìn)行抗負(fù)載干擾電路的設(shè)計(jì)與實(shí)際調(diào)試的。本方案所設(shè)計(jì)的電壓調(diào)節(jié)電路在輸出串聯(lián)阻性負(fù)載時(shí)，從上到下，輸出電壓分別為1.92V、2.52V、3.01V和3.46V。輸出電壓的測(cè)量值與期望值之差在0.01V左右，電路的控制效果良好。
然而，在實(shí)際的工作調(diào)試中，仍然出現(xiàn)了負(fù)載干擾問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們使用BOSCH牌經(jīng)濟(jì)型燃油泵電機(jī)情況下，因其負(fù)載特性復(fù)雜，干擾了LM2596ADJ的開關(guān)控制效果，擴(kuò)流后電源輸出呈現(xiàn)出明顯的延遲后的開關(guān)電源調(diào)節(jié)過(guò)程，此時(shí)油泵電機(jī)出現(xiàn)大幅度轉(zhuǎn)速波動(dòng)。經(jīng)濟(jì)型油泵電機(jī)負(fù)載對(duì)控制電路產(chǎn)生了不良影響，導(dǎo)致電源電路輸出的電壓中含有不同程度的波動(dòng)。此時(shí)開關(guān)電源的鋸齒波電壓頻率高達(dá)數(shù)萬(wàn)Hz，甚至是數(shù)十MHz。
鑒于上述情況，為了有效抑制輸出電壓的波動(dòng)到LM2596控制電路反饋的噪聲，我們選擇在反饋回路中的數(shù)字電位計(jì)兩端并聯(lián)220μF/25v的電容，用示波器測(cè)量輸出端的電壓波形，并在電壓輸出端并聯(lián)2200μF/50 V 的電容，同樣用示波器測(cè)量輸出端電壓波形。具體硬件電路如圖3所示。
圖3 抗電機(jī)負(fù)載干擾電源電路
在加入了圖3所示的抗電機(jī)負(fù)載干擾電源電路之后，我們?cè)倮^續(xù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。經(jīng)測(cè)試后得出結(jié)論，電路在沒(méi)有設(shè)計(jì)抗干擾電路時(shí)，輸出電壓的波動(dòng)很大，而在數(shù)字電位計(jì)兩端并聯(lián)電容后，輸出電壓的波動(dòng)有了一定的改善，雖然輸出電壓波形中還存在不小的雜波，但是這些雜波并不會(huì)影響電機(jī)的運(yùn)行。
為了進(jìn)一步提升這一大功率電源主電路系統(tǒng)中的抗干擾能力，我們?cè)俅畏謩e在數(shù)字電位計(jì)和輸出端并聯(lián)濾波電容后的電源電路的輸出電壓波形，相比上述兩種情況又有了明顯的改善，輸出電壓波形中雜波幅值較小，電機(jī)的運(yùn)行非常平穩(wěn)，而且噪聲非常小，實(shí)現(xiàn)了電源電路的功能。
相關(guān)閱讀：
詳解：高效、安全的LED恒流驅(qū)動(dòng)大功率電源設(shè)計(jì)
如何完成大功率電源模塊的并聯(lián)均流？
大功率電源模塊散熱性能為什么會(huì)出現(xiàn)較大的差異？
