一种数控可调开关电源的设计

　　0 引言

　　现今的可调式开关电源通常采用专用芯片，具有开发时间短、可控性强等优点;同时也具有功能受芯片限制等缺点。本文提出的可控式开关电源方案通过软件控制改变数字电位器阻值来改变反激式开关电源反馈电压从而改变输出电压的大小，使电源的输出电压范围调整极其方便。本开关电源输出电压可通过按键、USB总线等控制，并且输出电压可断电记忆，控制方式也很容易扩展(如扩展RS 232总线控制方式等)。输出电压范围15～30V，最大电流可达5A，最小调节值1V。

　　1 电路结构设计

　　如图1所示，市电通过滤波后整流得到波动较大的直流电。电压变换电路将高压直流电转换为期望得到的直流电压。使用过程中通过键盘或者USB口对输出电压进行预设，单片机将输出电压运算为反馈电阻值从而输出控制信号控制数字电位器电阻值改变为计算值，进而改变控制电路反馈端电压。控制电路将反馈电压与基准电压进行比较，改变PWM波形的占空比，完成输出电压的调整。

　　图中光电隔离实现了电路输入/输出端隔离，使输出端对地较低电位从而保证输出直流电压负极对人体安全。控制电路选用UC3842，价格便宜，可靠性高。单片机选用AT89S51，其键盘电路以及显示电路非常成熟，在此不再赘述，仅在后文中介绍部分控制方式的接口电路。

　　2 硬件电路设计

　　2.1 电压变换主电路设计

　　图2所示为电压变换电路及部分保护电路，其主要由高频变压器T、MOSFET开关管Q1、电流测量电阻R2、肖特基二极管D5、滤波电感L3和滤波电容C3组成。对于变压器T1，N1为输入绕组、N2为输出绕组、N3为给UC3842提供工作电压的自馈绕组(自馈绕组在后文提到的UC3842供电电路图3(a)方案中可省去)。

　　Q1的门极经过门极保护电路后受控于UC3842的输出控制引脚(即引脚6)。在电压变换过程中如果输入电压改变，则UC3842输出PWM占空比改变，从而达到稳定输出电压的效果。

　　滤波电容C3起到稳定输出电压的作用。由于可调电源通常用于实验室，因此对开关电源的瞬态响应要求较高。本设计通过采用多个SP电解电容并联组成大电容的方式降低电容ESR对输出电压的影响，不仅能降低纹波电压并且可以提高瞬态响应。

　　2.2 控制部分供电电路设计

　　控制部分供电主要分为UC3842供电以及单片机系统供电。这里仅介绍UC3842的供电。

　　在以往的经典设计中，UC3842的供电通常分为启动供电和自馈供电两部分。启动供电是电源刚开机时由市电整流、电阻限流后提供给UC3842一大于16V的电压。UC3842一旦开始稳定工作，启动供电电路就基本停止工作转由自馈线圈直接提供15V左右电压的供电。