Arduino智能开关电源设计+电路图+程序(4)

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开关电源的使用节省了国家大量的钢材和铜材，同时低功耗、效率高的优势又可以降低周围的温度，改善工作环境。我国的通信部门也通过使用开关电源使其在相关领域中得到充分使用，效果良好。针对国家投资巨额资金的用于改造农网和城网的供电工程，提高输配电的供电质量，电力系统直流操作电源被开发，开关电源不断地再取代传统的电源，比如中兴通讯等国内通信公司已经推出相关产品。现在随着我国的科学技术的提高，对新型开关电源的开发比较系统和完善，同时国内市场不断崛起，受到广泛的认可和好评。

当储能元件的体积减小，而且效率提高的的时候可以有效地改善系统的动态性能同时对干扰有良好的抑制效果，也可以减小变压器和电感电容等元器件的体积。噪声大也是开关电源开发中要考虑的实际问题，不能只考虑频率的提高而忽视噪声的严重性，使用分部谐振转换技术基本可以实现提高频率的同时降低噪声。文献综述

1.3 本论文的主要工作

本课题是设计出单端反激式双输出的开关电源，智能化体现在可自我调节的稳压输出和Arduino系统构成的监测系统。本设计主要利用了大学所学习的电力电子技术，通过改变电源的导通时间和关断时间的比值，即占空比，来调节输出电压，保持输出电压稳定。本研究方案是采用UC3844芯片实现电压电流的双闭环控制，开关电源的拓扑结构采用反激式电路结构来改变电压，采集输出电压在比较器中与基准电压进行比较，将误差信号发送给控制芯片，调节PWM使其输出5V和12V的标准稳定的电压，在输出端有Arduino系统构成电压监测环节，能够显示输出电压并对电压超过报警阈值时进行报警提醒。

本课题设计中，电源模块由UC3488芯片来控制反激式变压电路构成，得到输出电压反馈量时将输出电压稳定在预设的值。而Arduino系统模块对输出电压进行采样，然后将电压信号进行显示，对电压不正常现象进行报警，起到监测和保护的作用，最终实现稳定的可自我调节的双输出。

主要设计流程：

（1）了解开关电源的基本工作原理。

（2）掌握UC3844芯片等主要元器件的结构和原理。

（3）高频变压器参数设定，输出级和输入级、驱动电路，反馈环节、整流滤波电路等模块的设计。

（4）基于Arduino系统的监测环节的设计。

（5）对智能开关电源整体工作流程的分析。

2 系统总体方案设计

2.1 开关电源基本概念

开关电源的原理非常简单易懂，就是通过控制占空比来控制电压的输出值。开关电源是否稳定决定了电子技术设备是否可以稳定正常进行工作，比如手机充电器等小型轻便且稳定可靠的开关电源随着信息技术的发展已经成为开关电源发展的主流方向。

开关电源主要是DC-DC变换器，采样后使用的比较器，接收信号的驱动器等几个部分组成，如图2-1所示的开关电源结构图，DC-DC变换器用来改变电压，它是整个开关电源的关键部分，根据实际情况选取合适的拓扑结构；比较放大器是用来将采样到的输出电压与给定值进行比较，然后发送信号给驱动器，驱动器放大开关信号去控制开关器件的占空比调节输出电压使其稳定。除了上述的主要工作流程，开关电源还需要输入输出整流滤波电路，保护电路，采样反馈等辅助电路。来`自^751论*文-网www.751com.cn

图2-1 开关电源的基本组成

2.2 开关电源工作原理

如图2-2为开关电源的工作原理图。图中不稳定的直流输入电压经开关S对负载供电，为输出电压，S是开关调整管，它受开关脉冲的控制。使受控开关S按指定要求导通或者截止电路，使不稳定的直流输入电压可以转换成矩形波的直流电压，然后经过滤波电路的平滑滤波就可以得到稳定的直流输出电压的。这就是最简单的开关电源原理。