數(shù)字調壓控制電路 - 基于TOP234Y的電壓可調數(shù)控開關電源設計

3.3 數(shù)字調壓控制電路

　　該模塊包括計數(shù)控制電路和數(shù)模轉換電路。電源整體輸出電壓為5至40V，步長值設計為0.2V，總計數(shù)次數(shù)為175次，故須采用八位二進制計數(shù)器。從0開始計數(shù)，計數(shù)到175，即二進制數(shù)的10101111，輸出信號送數(shù)模轉換器，并進行功率放大。因為ΔD與ΔIC成反比，即占空比的變化與IC的變化成反比。當IC變大時，占空比減小，輸出電壓降低，反之，當IC變小時，輸出電壓增大，所以在計數(shù)器的UP引腳接步減控制按鈕，而DOWN引腳接步加按鈕，計數(shù)器清零時輸出電壓最大，預置為最高時輸出電壓最小。

3.3.1計數(shù)控制電路

　　控制按鈕為四鍵，分別用于步加、步減、清零和預置為最大值?？赡嬗嫈?shù)器采用兩只74LS193級聯(lián)形成八位二進制計數(shù)器。74LS193是一種雙時鐘4位二進制同步可逆計數(shù)器，具有預置、清零、加和減計數(shù)功能[8]。兩片74LS193采用級聯(lián)方式，第一片的CLR通過電壓置高開關接數(shù)字電源。LD接地，即預置功能在輸出為最低時有效，預置數(shù)據(jù)均接高電平。UP、DOWN上拉為高電平，分別通過電壓步減、步加開關按鈕接振蕩脈沖信號源。第一片的CO為0時，加計數(shù)進位，BO為0時，減計數(shù)借位。第二片的計數(shù)控制由LD執(zhí)行控制功能，即CO、BO分別取反后一起接LD，其它接法與第一片相同，組成一個八位二進制可逆計數(shù)器。當計數(shù)到175時，加無效，當計數(shù)為0時，減無效。即當輸出為10110000時，計數(shù)器清零。當輸出為00000000時，執(zhí)行減操作則計數(shù)器預置為最大值[9]。
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3.3.2 數(shù)模轉換電路

　　數(shù)字調壓控制電路輸出送至數(shù)模轉換器，這里因為沒有要求其它附加功能，故采用一只ADC6080作為數(shù)模轉換[10]，其轉換信號提供給功率放大電路[11]。
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3.4比較器及PWM控制電路

　　TOPSwitch-FX系列芯片集成了保護電路、PWM控制器及MOSFET管，這里可直接采用TO-220-7B型封裝的TOP234Y型FX芯片。其中接數(shù)控信號與接反饋信號進行比較放大后接控制端C，M端通過大電阻接電輸入正極[12]．
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3.5輸出穩(wěn)壓電路

　　輸出分為兩路，第一路經(jīng)整流、濾波作開關電源輸出；第二路為數(shù)字IC提供電源。在整個控制電路中，所有的數(shù)字芯片都需要恒壓電源，但是在輸出電壓調節(jié)過程中，第二路輸出也會隨著占空比的變化而變化，所以要在該路輸出加上恒壓電路。為了設計簡便，這里用集成三端穩(wěn)壓器。只要把正輸入電壓加到UA7805的輸入端，UA7805的公共端接地，其輸出端便能輸出芯片標稱正電壓。在輸入端和輸出端與地之間要接大濾波電容，在芯片引腳根部還要接小容量電容(0.1～10uF)到地[13]。

4 結論

　　設計了一種基于PWM控制器和MOSFET集成芯片TOPSwitch-FX TOP234Y的數(shù)控開關電源，對一些關鍵技術進行了詳細的介紹和分析。如果要求更高精度的可調電源時可以增加計數(shù)器和數(shù)模轉換的位數(shù)，但同時要考慮芯片的沉載能力。若要更高的輸出功率，可以更換TOPSwitch-FX芯片。此外，文中對開關電源的一些重要參數(shù)如空載功耗等的研究沒有涉及，有待進一步研究。

　　本文作者創(chuàng)新點：設計一種基于PWM控制器和MOSFET集成芯片TOPSwitch-FX TOP234Y的電壓可調數(shù)字控制開關電源，實現(xiàn)對5～40V范圍內電壓的步加、步減調節(jié)，步進精度為0.2V，并且通過雙向反饋電路提高電壓穩(wěn)定性。

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