一种数控低压大电流脉冲电源设计方案

　　1.前言

　　在一些特殊应用场合，需要一种低电压大电流的电源，有时也需要电源频率、脉宽均可调整的脉冲电源。本文以ATmega16 为系统控制核心，结合RT8105 所组成的DC/DC 电源电路实现，最终实现了频率、脉宽可调低电压大电流的脉冲电源。

　　2.系统组成

　　系统组成框图如图1 所示。

图1 系统组成框图

　　系统首先由RT8105 构成的DC-DC 电源电路产生稳定的2V 电压，该电压经过一个开关管连接至负载，通过ATmega16 单片机输出的脉冲波形配合相应的驱动电路控制该开关管的导通和关断，从而在负载上形成与该脉冲波形同频率、同脉宽的脉冲电流。

　　此外，系统中加入了键盘、LED 和串口。键盘用于设置脉冲电源的频率和占空比，LED 用于显示当前脉冲电源的占空比，便于用户观察。串口用于与PC 机进行连接，用户可通过相应的上位机软件进行设置，该系统工作安全、稳定，操作方便。

　　3.RT8105简介

　　RT8105 是台湾立锜科技股份有限公司生产的电压模式、5V/12V 输入的同步降压式PWM 的DC-DC 控制器。具有以下特点：开关频率为300kHz，输出PWM波占空比0~100% 可调，其输出的双路相位差为180°的PWM 波可直接驱动所有的低功耗N-MOSFET，内部自带误差比较器，具有实时过压、欠压、过流保护电路，系统软启动等功能。其内部结构框图如图2 所示。

图2 RT8105内部结构框图

　　4、系统实现

　　4.1. DC/DC变换电路

　　DC/DC 变换电路作为系统中最重要的一部分，其输出电压的稳定直接影响脉冲电源的性能。使用RT8105 可以直接驱动两路VMOS 开关管IRF640，电路结构简单。具体电路如图3 所示。

图3 DC/DC变换电路原理图

　　图中，系统供电电压为+12V，T8105 输出两路反相PWM 波驱动Q2 和Q4，经储能电感L1 和电容滤波，产生直流电压再由FB 引脚反馈回RT8105 进而调整输出PWM 波的占空比，形成硬件闭环电路，从而使输出电压稳定到2V。

　　电路输出电压计算公式为：Vout=Vref×(1+R6/R4)， 其中Vref 为RT8105 芯片内部的基准电压，Vref=0.8V±2%，当R6=13K，R4=8K 时输出压电压达到2.1V。

　　4.2. 脉冲产生电路

　　脉冲产生电路由MCU 输出波形控制开关管的通断来实现。由于VMOS 导通时所需VGS 电压必须大于4V，而MCU 输出电压仅5V，需要电路中加入一级放大电路，该放大电路由9012 和9013 两只三极管实现，脉冲产生电路如图4 所示。

图4 脉冲产生电路

　　图中，PULS 为MCU 输出的脉冲控制信号，该信号经过电压放大后驱动VMOS 管，从而使输出至负载的Vout 信号与PULS 信号同脉宽、同频率。通过改变PULS 占空比及频率，就可以实现Vout 输出的脉宽、频率可调。