[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101567637A
[43]公开日2009年10月28日
[21]申请号200910059459.8[22]申请日2009.05.31
[21]申请号200910059459.8
[71]申请人陈清尧
地址611630四川省蒲江县职业中专学校
[72]发明人陈清尧 [51]Int.CI.H02M 7/155 (2006.01)H02M 1/44 (2007.01)H02M 3/00 (2006.01)
G05B 19/18 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 4 页
[54]发明名称
[57]摘要
本发明公开了一种单片机控制的开关电源设计，
其特征在于：包括单片机的数控开关电源组成系统
和凌阳单片机开关电源的数控系统；开关电源组成
路和辅助电源电路组成；开关电源的数控系统由凌
阳公司的SPCE061A单片机进行控制，SPCE061A主要
包括输入/输出端口、定时器/计数器、D/A转换、A/
D 转换、串行设备输入输出、通用异步串行接口、
精度高、调节范围大、转化效率高、功耗和纹波电
流小，可满足实验室和生活中对电压源性能较高的
需要。
200910059459.8权 利 要 求 书第1/1页 1、一种单片机控制的开关电源设计，其特征在于：包括单片机的数控开关电源组成系统和凌阳单片机开关电源的数控系统；开关电源组成系统由EMI滤波网络、整流滤波电路、功率变换电路、驱动电路、输出电路、稳压电路、过流保护电路和辅助电源电路组成；开关电源的数控系统由凌阳公司的SPCE061A 单片机进行控制，SPCE061A主要由输入/输出端口、定时器/计数器、D/A转换、A/D转换、串行设备输入输出、通用异步串行接口、低压监测和复位部分组成。
2、根据权利要求1所述的单片机控制的开关电源设计，其特征在于：开关电源的EMI滤波网络泄放电阻(R1)和电容(C1)并联连接，输入端接在交流220V的电网上，输出端分别和桥式整流器(D1-D4)、辅助电源变压器(T2)的初级线圈相连接。
3、根据权利要求1所述的单片机控制的开关电源设计，其特征在于：桥堆(DV1)正极输出端连接电感(L5)和并联后的电容(C12、C13)组成π型滤波电压输出网络。
4、根据权利要求1所述的单片机控制的开关电源设计，其特征在于：低压监测液晶功能显示模块RT12864的端口DB0-DB7与单片机的IOB0-IOB7数据口相连接。
5、根据权利要求1所述的单片机控制的开关电源设计，其特征在于：串行设备输入输出键盘控制电路，采用4*4矩阵式非编码盘电路与单片机进行连接，单片机的IOA8-IOA11端口做键盘的行扫描输出口，单片机的IOA12-IOA15端口做键盘的列扫描输入口。
200910059459.8说 明 书第1/6页
单片机控制的开关电源设计
技术领域
本发明涉及开关电源设计，具体涉及单片机控制的开关电源设计。背景技术
目前，在各种电子电器和实验设备中，常用到各种各样的电源，电压要求多样。如何设计一个电压稳定，输出电压精度高，并且调节范围大的电压源，成了电子基础应用的热点；在市面上，电源类产品有
可调的，有固定的，但是普遍存在一些问题，如转化效率低，功耗大，尤其是输出精度不高，可调节范围过小，输出电压不够稳定，纹波电流过大，并且普遍采用可调电阻调节，操作难度大，易磨损老化，不能满足用户对特定电压的需求，弊端突出。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种单片机控制的开关电源设计，采用基于K A3525P W M单片机控制芯片的不对称半桥式功率变换器，并采用16位的凌阳单片机作为数控核心，通过其内置的D/A输出调制P W M(电压脉宽控制)，提高了电源电压的输出精度和效率，并且方便使用者操作，实现了基于单片机控制的开关电源输出，可实现步进值为1输出0-40V连续可调的直流电压，最大输出电流达到2A，同时实现输出电压和输出电流值的显示功能。 本发明提出的技术问题是这样解决的，构造一种单片机控制的开关电源设计，其特征在于：包括单片机的数控开关电源组成系统和凌阳单片机开关电源的数控系统；开关电源组成系统由E M I滤波网络、整流滤波电路、功率变换电路、驱动电路、输出电路、稳压电路、过流保护电路和辅助电源电路组成；开关电源的数控系统由凌阳公司的S P C E061A单片机进行控制，S P C E061A主要由输入/输出端口、定时器/计数器、D/A转换、A/D转换、串行设备输入输出、通用
异步串行接口、低压监测和复位部分组成。
按照本发明提供的单片机控制的开关电源设计，其特征在于：开关电源的E M L滤波网络泄放电阻(R1)和电容(C1)并联连接，输入端接在交流220V的电网上，输出端分别和桥式整流器(D1-D4)、辅助电源变压器(T2)的初级线圈相连接。
按照本发明提供的单片机控制的开关电源设计，其特征在于：桥堆(D V1)正极输出端连接电感(L5)和并联后的电容(C12、C13)组成π型滤波电压输出网络。
按照本发明提供的单片机控制的开关电源设计，其特征在于：低压监测液晶功能显示模块R T12864的端口D B0-D B7与单片机的I O B0-I O B7数据口相连接。 按照本发明提供的单片机控制的开关电源设计，其特征在于：串行设备输入输出键盘控制电路，采用4*4矩阵式非编码盘电路与单片机进行连接，单片机的I O A8-I O A11端口做键盘的行扫描输出口，单片机的I O A12-I O A15端口做键盘的列扫描输入口。
本发明提供的单片机控制的开关电源设计经试验输出电压稳定、精度高、调节范围大、转化效率高、功耗和纹波电流小，可满足实验室或电子电器中对电压源性能较高要求的需求，并且方便使用者操作，同时实现输出电压和输出电流值的显示功能。
附图说明
附图1是本发明的系统框图。
附图2是脉宽控制的开关电源电路原理图。
附图3是RT12864与SPCE061的连接接口图。
附图4是4*4矩阵键盘的接口电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图1所示，单片机控制的开关电源系统框图由交流220V电网、E M I滤波网络、整流滤波电路、不对称半桥功率变换器、直流稳压输出电路、辅助电源、K A3525控制芯片、驱动电路、过流保护和稳压模块、S P C E061A16位单片机、4*4键盘模块、RT12864液晶显示模块和采样电阻组成。
如附图2所示，以K A3525芯片为核心的脉宽调制开关电源，包括E M I滤波电路、整流滤波电路、功率变换电路、驱动电路、直流稳压输出电路、过流保护和辅助电源电路。滤波电路包括保险F1、泄放电阻R1、共模电感(L1、L2)和滤波电容器(C1、C2、C3、C4)，输入端通过插头连接在交流220V的电网上，共模电感和滤波电容组成π型滤波网络，泄放电阻器R1可将电容器C1上积累的电荷泄放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性，共模电感(L1、L2)对差模干扰不起作用，对共模信号呈现很大的感抗，电容器(C1、C4)主要用来抑制差模干扰信号，电容器(C2、C3)跨接在输出端，经过分压后接地，能有效抑制共
模干扰信号。滤波电路输出端分别和整流滤波电路输入端、辅助电源的输入端相连接，整流滤波电路由四只整流二极管(D1、D2、D3、D4)桥式连接，电容器C5和C6分别滤除整流后的低频和高频成分，整流滤波电路输出直流电压约310V供开关管M1、M2工作。不对称功率变换器由推挽开关管(M1、M2)、电容器(C7、C8、C9)、电阻器(R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8)、电感(L3、L4)等组成，电路开关管M1导通、开关管M2截止，电容器C8放电，电流由C8流向变换器T1的初级，电路开关管M1截止、开关管M2导通，电容器C8充电，电流由相反的方向流向变换器T1的初级，电阻器(R2、R3、R4、R5)是开关管截止时的泄放电阻，电容器C8为储能元件，其容量不能小于2u F，否则会降低
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