開關(guān)穩(wěn)壓電源助力農(nóng)業(yè)自動化

　　1. 3 　提高效率方法及解決方案

　　由于損耗主要來源于器件本身以及一些開關(guān)元件的寄生電阻和進行開關(guān)操作時的開關(guān)損耗，因此在設(shè)計電路時要盡量減少損耗元件的個數(shù)，選用耗能小的元件，采用比較理想的開關(guān)元件；并且變壓器的選取和繞制也對效率有影響。

　　1. 3. 1 　功放電路解決方案

　　為了降低損耗只能選用2 個晶體管，并且要求它本身的導通壓降很低，降低了損耗，并且開關(guān)速度很快，讓開關(guān)在瞬間完成，才能夠最大限度地降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。

　　1. 3. 2 　變壓器解決方案

　　選用EI 變壓器，設(shè)置匝數(shù)比為10∶32 ,線徑0. 7 mm,初級雙線并繞，次級單線繞制，這樣能最大限度地提高效率。

　2 　硬件設(shè)計

　　2. 1 　開關(guān)管的選取

　　由于是PWM芯片直接驅(qū)動，因此驅(qū)動電流不大，考慮到效率問題，選用IRF540。它是電壓控制器件，要求驅(qū)動電流很低，并且開關(guān)速度很快，導通電阻很小，這樣既減少了開關(guān)損耗，也降低了本身寄生電阻的損耗。

　　2. 2 　輸入整流二極管的選取

　　由于集成整流橋用于整流濾波，易引起整流管過熱，其輸出電壓過低，導致負載電壓不穩(wěn)。因此采用共陰極肖特基二極管取代。

　　2. 3 　輸出整流二極管的選取

　　考慮到效率要求，選用了肖特基二極管，速度快且壓降低。

　　2. 4 　變壓器的繞制方法

　　選用EI 變壓器，工作頻率為30kHz ,計算匝伏比： N/ V = Ton/ （ΔB ×Ae） ,原邊繞組匝數(shù)： Np= Vinmin ×（ N/ V） ,副邊繞組匝數(shù)： N2 = （ Vo + Vd + Io ×R）×（ N/ V） ,設(shè)置的匝數(shù)比為10∶32 ,線徑0. 7 mm,初級雙線并繞，次級單線繞制。該設(shè)計方法能最大限度地提高效率。

　　2. 5 　整流管的輸出穩(wěn)壓

　　由于18 V 經(jīng)整流濾波后達到25V ,因此選用了耐壓值為1 000μF/ 50 V 的大電容來穩(wěn)壓。

　　2. 6 　LC濾波參數(shù)設(shè)計

　　根據(jù)電感最大貯能值0. 5 ×L ×I ×I 確定電感峰值電流Imax = Io + 2 ×VoToff / L （Toff 為關(guān)斷時間） ,匝數(shù)N 應進行取整，當匝數(shù)少電流大時，應盡量避免取半匝的情況。經(jīng)計算后選取電感量為10 mH,電容為4 700μF。

　　2. 7 　保護電路設(shè)計

　　采用LM358 和LM193 作為過流采樣比較器。若負載過流，比較器輸出高電平給單片機，單片機查詢端口作出判斷給SG3525 的shut 口一個高電平，同時把1 個三極管打通給負載一個5 V 電壓再次檢測負載狀態(tài)；若過流拆除通過LM393 比較器給單片機一個高電平，那么單片機給shut 端低電平來開啟SG3525。若未拆除，過載單片機循環(huán)查詢等待拆除。