【導讀】本文針對程控可調(diào)大功率電源設(shè)計方案做出了詳細的分析和講解，尤其是對穩(wěn)壓電路的設(shè)計部分做出了詳細的介紹。在電路設(shè)計中，調(diào)節(jié)電路的設(shè)計尤為重要。本文就來對方案中的調(diào)節(jié)電路設(shè)計作出詳細的分析和講解。
調(diào)節(jié)電路設(shè)計
在這一程控可調(diào)的大功率電源電路系統(tǒng)設(shè)計中，為了實現(xiàn)電源輸出電壓的自主調(diào)節(jié)效果，同時也為了能夠進一步提升輸出電壓的調(diào)節(jié)精度，在本方案中，我們選擇采用程序控制調(diào)節(jié)電源的輸出電壓。具體的程控電壓調(diào)節(jié)電路是通過兩部分電路來實現(xiàn)的。下面我們進行分別說明。
在本方案中，我們所設(shè)計的調(diào)節(jié)電路第一部分，是程控調(diào)節(jié)數(shù)字電位計電阻值電路。在這一電路系統(tǒng)中，數(shù)字電位計AD5293選擇單電源+12V供電，邏輯電平選擇+3.3V。AD5293兼容SPI串行接口，因此選擇STM32F1O3VET6的SPI總線來控制調(diào)節(jié)AD5293的阻值變化。具體電路如圖1所示。調(diào)節(jié)電路的第二部分為程控電壓調(diào)節(jié)電路（穩(wěn)壓電路部分），具體設(shè)計情況如下圖圖2所示。圖1和圖2電路中的網(wǎng)絡(luò)標號w 與B分別相連構(gòu)成了基本的程控電壓調(diào)節(jié)電路。控制芯片STM32F1O3VET6發(fā)送控制指令改變數(shù)字電位計AD5293的電阻，串聯(lián)在穩(wěn)壓調(diào)節(jié)電路中的電位計反饋分壓改變輸出電壓。
抗負載干擾電路
在這一大功率電源設(shè)計方案中，調(diào)節(jié)電路的正常運行同樣離不開抗負載干擾電路的輔助。下面我們來看一下，在本方案中，是如何進行抗負載干擾電路的設(shè)計與實際調(diào)試的。本方案所設(shè)計的電壓調(diào)節(jié)電路在輸出串聯(lián)阻性負載時，從上到下，輸出電壓分別為1.92V、2.52V、3.01V和3.46V。輸出電壓的測量值與期望值之差在0.01V左右，電路的控制效果良好。
然而，在實際的工作調(diào)試中，仍然出現(xiàn)了負載干擾問題。實驗過程中我們使用BOSCH牌經(jīng)濟型燃油泵電機情況下，因其負載特性復雜，干擾了LM2596ADJ的開關(guān)控制效果，擴流后電源輸出呈現(xiàn)出明顯的延遲后的開關(guān)電源調(diào)節(jié)過程，此時油泵電機出現(xiàn)大幅度轉(zhuǎn)速波動。經(jīng)濟型油泵電機負載對控制電路產(chǎn)生了不良影響，導致電源電路輸出的電壓中含有不同程度的波動。此時開關(guān)電源的鋸齒波電壓頻率高達數(shù)萬Hz，甚至是數(shù)十MHz。
鑒于上述情況，為了有效抑制輸出電壓的波動到LM2596控制電路反饋的噪聲，我們選擇在反饋回路中的數(shù)字電位計兩端并聯(lián)220μF/25v的電容，用示波器測量輸出端的電壓波形，并在電壓輸出端并聯(lián)2200μF/50 V 的電容，同樣用示波器測量輸出端電壓波形。具體硬件電路如圖3所示。
圖3 抗電機負載干擾電源電路
在加入了圖3所示的抗電機負載干擾電源電路之后，我們再繼續(xù)進行實際測試。經(jīng)測試后得出結(jié)論，電路在沒有設(shè)計抗干擾電路時，輸出電壓的波動很大，而在數(shù)字電位計兩端并聯(lián)電容后，輸出電壓的波動有了一定的改善，雖然輸出電壓波形中還存在不小的雜波，但是這些雜波并不會影響電機的運行。
為了進一步提升這一大功率電源主電路系統(tǒng)中的抗干擾能力，我們再次分別在數(shù)字電位計和輸出端并聯(lián)濾波電容后的電源電路的輸出電壓波形，相比上述兩種情況又有了明顯的改善，輸出電壓波形中雜波幅值較小，電機的運行非常平穩(wěn)，而且噪聲非常小，實現(xiàn)了電源電路的功能。
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