一種基于dsp的ac-dc開關(guān)電源模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種基于DSP的AC?DC開關(guān)電源模塊，包括DSP控制芯片、升降壓電路，DSP控制芯片的輸入端與升降壓電路之間連接有電流電壓采樣電路，DSP控制芯片輸出端與升降壓電路之間連接有光電耦合器；升降壓電路輸出端連接有DC輸出端；升降壓電路輸入端連接有整流濾波電路，整流濾波電路輸入端連接有AC輸入端，AC輸入端與整流濾波電路之間連接有變壓器，本模塊開關(guān)電源的內(nèi)部開關(guān)管工作于高頻開關(guān)狀態(tài)，所以它可以大幅減小能量消耗，開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)可通過脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制，PWM波由DSP輸出，同時(shí)通過DSP還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電流電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)PWM波的占空比以實(shí)現(xiàn)恒壓輸出，損耗小、轉(zhuǎn)換效率高、輸出電壓恒定，使用壽命長，安全性好。
【專利說明】
一種基于DSP的AC-DC開關(guān)電源模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及電源模塊領(lǐng)域，尤其涉及一種基于DSP的AC-DC開關(guān)電源模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，我國電網(wǎng)傳輸?shù)接脩舻臑?20V 50Hz的交流電，無法直接為一些小型直 流供電設(shè)備供電。因此，AC-DC電源模塊必不可少。然而，普通AC-DC電源模塊通常損耗較大， 轉(zhuǎn)換效率不高且輸出電壓波動(dòng)較大?；诖?，本實(shí)用新型提出一種基于DSP的AC-DC開關(guān)電 源模塊。開關(guān)電源為高效節(jié)能電源，它具有轉(zhuǎn)換效率高、體積小、恒壓輸出等優(yōu)點(diǎn)。DSP即數(shù) 字信號(hào)處理，它可簡化外圍硬件電路，且容易實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種基于DSP的AC-DC開關(guān)電源模塊，包 括DSP控制芯片、升降壓電路，所述DSP控制芯片的輸入端與所述升降壓電路之間連接有電 流電壓采樣電路，所述DSP控制芯片輸出端與所述升降壓電路之間連接有光電耦合器;所述 升降壓電路輸出端連接有DC輸出端;所述升降壓電路輸入端連接有整流濾波電路，所述整 流濾波電路輸入端連接有AC輸入端，所述AC輸入端與所述整流濾波電路之間連接有變壓 器。
[0004] 優(yōu)選的，所述變壓器包括自耦變壓器和隔離變壓器。
[0005] 優(yōu)選的，所述整流濾波電路包括4個(gè)肖特基二極管形成的整流橋和第一濾波電容。
[0006] 優(yōu)選的，所述升降壓電路包括兩個(gè)濾波電路，所述濾波電路之間連接有開關(guān)管、電 感、二極管和第二濾波電容。
[0007] 優(yōu)選的，所述DSP芯片為MSP430F149。
[0008]本實(shí)用新型提出的基于DSP的AC-DC開關(guān)電源模塊有以下有益效果:本模塊開關(guān)電 源的內(nèi)部開關(guān)管工作于高頻開關(guān)狀態(tài)，所以它可以大幅減小能量消耗。開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài) 可通過脈沖寬度調(diào)制(P麗)控制，P麗波由DSP輸出，同時(shí)通過DSP還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電流 電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)波的占空比以實(shí)現(xiàn)恒壓輸出，損耗小、轉(zhuǎn)換效率高、輸出電壓恒定，使用 壽命長，安全性好。
【附圖說明】
[0009]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需 要使用的附圖作簡單地介紹。
[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型的升降壓電路的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0012] 其中，I-DSP控制芯片，2-升降壓電路，3-電流電壓采樣電路，4-光電耦合器，5-DC 輸出端，6-整流濾波電路，7-AC輸入端，8-變壓器。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述。
[0014] 結(jié)合圖1、圖2,本實(shí)用新型提出了一種基于DSP的AC-DC開關(guān)電源模塊，包括DSP控 制芯片1、升降壓電路2，所述DSP控制芯片1的輸入端與所述升降壓電路2之間連接有電流電 壓采樣電路3，所述DSP控制芯片1輸出端與所述升降壓電路2之間連接有光電耦合器4;其 中，DSP控制芯片1為MSP430F149的輸出PWM波經(jīng)光電耦合器4送與升降壓電路2的開關(guān)管 IRF3205，光電耦合器4為TLP250，它可隔離危險(xiǎn)電壓，以防止DSP控制芯片1損壞；
[0015] 將220V 50Hz交流電輸入開關(guān)電源模塊，通過調(diào)節(jié)自耦變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)?0V-30V交流 電輸出，再經(jīng)一個(gè)隔離變壓器以隔離危險(xiǎn)電壓并提供較大的輸出功率；
[0016] 變壓器8輸出電壓經(jīng)整流濾波電路6實(shí)現(xiàn)交流-直流變換，得到的直流電流入升降 壓電路2進(jìn)行升降壓變換。
[0017] 升降壓電路2變換后，通過電流電壓采樣電路3對(duì)輸出電流電壓進(jìn)行采樣。電流電 壓的采樣值送與DSP進(jìn)行AD變換，并與設(shè)定的輸出電壓AD標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，以精確調(diào)節(jié)從 DSP輸出的PffM波的占空比，將PWM波經(jīng)光電耦合器4隔離輸送至開關(guān)管以控制其開關(guān)狀態(tài)， 最終由升降壓電路2實(shí)現(xiàn)恒定的電壓輸出
[0018] 所述升降壓電路2輸出端連接有DC輸出端5;所述升降壓電路2輸入端連接有整流 濾波電路6,所述整流濾波電路6輸入端連接有AC輸入端7,所述AC輸入端7與所述整流濾波 電路6之間連接有變壓器8，
[0019] 升降壓電路2與整流濾波電路6相連，升降壓電路2的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如附圖2所示， 升降壓電路2主要有開關(guān)管Tr、電感L、二極管D 2和濾波電容C4組成，LjPC2以及LdPC3構(gòu)成了 兩個(gè)LC濾波電路。其工作原理描述如下：當(dāng)開關(guān)管T r導(dǎo)通時(shí)，電流Is流過電感線圈L，L存儲(chǔ)能 量。當(dāng)開關(guān)管Tr斷開時(shí)，L有減小的趨勢(shì)，電感線圈L產(chǎn)生的自感電勢(shì)反向，為下正上負(fù)，二極 管〇:受正向偏壓而導(dǎo)通，從而為負(fù)載供電并為濾波電容C 4充電。當(dāng)開關(guān)管再次導(dǎo)通時(shí)，由C4 為負(fù)載供電。由于輸入電壓V與輸出電壓VDC反向。通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間占空比能實(shí) 現(xiàn)對(duì)輸入電壓V的升壓或降壓的調(diào)節(jié)。在連續(xù)電流工作模式下輸入電壓V與輸出電壓VDC滿 足如下關(guān)系式：
[0020] VDC = -V I-D
[0021] 從上式可知開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間占空比D = 50%為變換器的降壓和升壓的臨界點(diǎn)。當(dāng) 占空比D〈50%時(shí)，VDCXV，從而實(shí)現(xiàn)了降壓的變換；當(dāng)占空比D〉50%時(shí)，VDC〉V，從而實(shí)現(xiàn)了升 壓的變換?？梢娡ㄟ^調(diào)節(jié)占空比D可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸出電壓在較大的 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0022] 實(shí)際升降壓電路2中開關(guān)管選型為IRF3205、肖特基二極管為SR2100。
[0023]另外，電流電壓采樣電路3從升降壓電路2輸出端采集輸出電流電壓。所述電流采 樣電路選用霍爾電流傳感器ACS712,電壓采樣電路選用光電耦合器4JC817,采樣值分別送 與DSP控制芯片1。
[0024] 另外，所述DSP控制芯片1為MSP430F149,其外圍電路包括+3.3V直流供電電路、 8MHz晶振電路和電容濾波電路。
[0025] 優(yōu)選的，所述變壓器8包括自耦變壓器8和隔離變壓器8。
[0026] 優(yōu)選的，所述整流濾波電路6包括4個(gè)肖特基二極管形成的整流橋和第一濾波電 容。
[0027] 優(yōu)選的，所述升降壓電路2包括兩個(gè)濾波電路，所述濾波電路之間連接有開關(guān)管、 電感、二極管和第二濾波電容。
[0028] 對(duì)實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定 義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因 此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理 和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于DSP的AC-DC開關(guān)電源模塊，其特征在于，包括DSP控制芯片、升降壓電路，所 述DSP控制芯片的輸入端與所述升降壓電路之間連接有電流電壓采樣電路，所述DSP控制芯 片輸出端與所述升降壓電路之間連接有光電耦合器;所述升降壓電路輸出端連接有DC輸出 端;所述升降壓電路輸入端連接有整流濾波電路，所述整流濾波電路輸入端連接有AC輸入 端，所述AC輸入端與所述整流濾波電路之間連接有變壓器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的AC-DC開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述變壓器包括 自耦變壓器和隔離變壓器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的AC-DC開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述整流濾波電 路包括4個(gè)肖特基二極管形成的整流橋和第一濾波電容。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的AC-DC開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述升降壓電路 包括兩個(gè)濾波電路，所述濾波電路之間連接有開關(guān)管、電感、二極管和第二濾波電容。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的AC-DC開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述DSP芯片為 MSP430F149。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK205544986SQ201620152728
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日
【發(fā)明人】何萍, 江景濤, 萬太學(xué)
【申請(qǐng)人】中海藍(lán)水自動(dòng)化裝備有限公司